2. На анализе напряженного состояния грунтовой среды с одновременным учетом условия предельного равновесия Мора-
Кулона
Базируется на анализе изменения напряженного состояния основания при увеличении внешней нагрузки и на установлении, непосредственно, безопасного состояния и отвечающую ему величину безопасной внешней нагрузки. В таком анализе используется теория распределения напряжений в линейно-деформированной среде совместно с условием прочности Мора – Кулона. Решения этого направления позволяют непосредственно установить величину безопасной нагрузки, . При этом в расчетной схеме форма нарушения устойчивости не ограничена так жестко, как в теории предельного равновесия.
За безопасную нагрузку, принимают такую, при которой ни в одной точке и ни по одной площадке не будет превышена полная сопротивляемость грунта сдвигу. Т.е., в качестве критерия при определении безопасной нагрузки применительно к насыпям на слабых основаниях следует применять условие недопущения развития в основании зон разрушения.
Условие недопущения развития в отдельной точке запредельного состояния
или
- предельное касательное напряжение,
действующее по произвольной площадке n-n
Степень опасности нагрузки в отдельной точке слабого основания определяется коэффициентом безопасности,
- безопасная нагрузка в отдельной точке грунтов основания
p – нагрузка на основание
Несущая способность в данной точке обеспечивается
Коэффициент безопасности на выделенного горизонта, расположенного на глубине z
C – удельное сцепление;
φ– угол внутреннего трения;
- функция нагрузки;
- плотность грунта с учетом взвешивания
Несущая способность в данной точке не обеспечивается
В целом для основания:
–несущая способность основания обеспечена; – не обеспечена
Для насыпей сложного геометрического очертания степень опасности нагрузки определяется в каждой точке грунтов основания через коэффициент безопасности в отдельной точке (или по Г.М. Шахунянцу
– через коэффициент стабильности),
Значение коэффициента стабильности грунта в точке может быть определено по формуле Г.М. Шахунянца
Алгоритм решения задачи
1.Грунтовый массив, представляющий собой основание насыпи, покрывается сеткой вертикальных и горизонтальных линий.
2.Образующиеся узлы являются точками, где определяется напряженное состояние под действием внешней нагрузки.
3.В каждом узле находят значения главных напряжений и
4.В каждом образовавшемся узле вычисляют коэффициент стабильности .
5.Находят минимальный коэффициент стабильности для всего основания.
–несущая способность основания обеспечена; – не обеспечена
Пример решения задачи
> 1,0 – следовательно, несущая способность основания под проектируемой насыпью обеспечена
6. Типы слабой толщи по несущей способности
Режимы отсыпки земляного полотна:
-условно-быстрый (принимается что насыпь мгновенно отсыпается на высоту равную высоте насыпи (Н) + запас на осадку (
-медленный (насыпь отсыпается этапами при условии, что каждый отсыпанный слой не вызывает потерю прочности основания. После отсыпки каждого слоя производится стабилизация грунтов основания до достижения требуемой величины деформации
основания
Тип слабого Показатель основа-
ния
I
II
III
Характеристика
Прочность обеспечена при любой скорости отсыпки насыпи
Прочность при быстрой отсыпке не обеспечена, но обеспечена при медленной отсыпке
Прочность не может быть обеспечена ни при какой степени
консолидации (при
Преобладающие
деформации грунта наиболее опасного слоя
Сжатие
При быстрой отсыпке – сдвиг (выдавливание, выпор)
Сдвиг
(выдавливание,
выпор)
Возможность
использования слабой толщи в качестве основания
Можно использовать в качестве основания
Можно использовать в качестве основания при медленной отсыпке
В качестве основания использовать
7. Строительная классификация болот.
Болото I типа - заполненные торфом и другими болотными грунтами устойчивой консистенции, сжимающимися под нагрузкой от насыпи высотой до 3 м
Болото II типа - заполненные торфом и другими болотными грунтами разной консистенции, в том числе выдавливающимися под нагрузкой от насыпи высотой 3 м
Болото III типа - заполненные болотными грунтами в разжиженном состоянии, выдавливающимися под нагрузкой, с торфяной коркой (сплавиной) или без нее
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I
Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»
8. Оценка несущей способности основания в промежуточные моменты
консолидации
Процесс консолидации практически полностью водонасыщенного грунта может рассматриваться как процесс изменения его влажности от природной W до конечной ) под данной нагрузкой.
Естественной влажности соответствует природное сцепление и угол внутреннего трения:
и
В момент завершения консолидации при влажности соответственно:
и
В любой промежуточный момент времени t при влажности
и
Степень консолидации слабого основания, U в любой момент времени t:
9. Определение конечной осадки насыпи на слабом основании
В общем виде
– относительное вертикальное сжатие элемента, расположенного на глубине z от поверхности;
Основные способы расчета осадки основания насыпи
Глубина активной зоны
При
предварительных
расчетах
- фактическая мощность слабой толщи; - полуширина насыпи по средней линии
Глубина
активной
зоны
определяется
условием:
- напряжения от собственного веса грунтов основания;
– напряжения в основании насыпи от ее веса
< 1,5
от 1,5 до 2,0 (вкл.) 
от 2,0 до 4,5 (вкл.) более 4,5
Графоаналитический метод расчета осадки насыпи на слабом основании
Алгоритм расчета:
задавшись величиной нагрузки от насыпи заданной высоты на поверхности основания, определяют значения напряжений для середины расчетных слоев по оси насыпи;по соответствующим компрессионным кривым находят значения
деформационных характеристик (модуля осадки , коэффициента сжимаемости или модуля деформации в зависимости от применяемой формулы при расчете осадки);по формулам определяют осадку
каждого слоя и суммарную осадку в пределах активной зоны;задавшись еще двумя-тремя значениями
нагрузки на поверхности основания (как правило, в 2 раза больше и в 2 раза меньше от нагрузки ), повторяют расчеты;по результатам расчета строят графики осадки отдельных расчетных слоев от нагрузки на поверхности , а также график суммарной осадки