Вопросы для контроля знаний

1. Что называется предельным состоянием массива грунта?

2. Какие фазы напряженного состояния проходит грунт при увеличении нагрузки?

3. Какое давление является границей фазы уплотнения и фазы сдвигов?

4. При каком давлении происходит потеря устойчивости основания?

5. Как влияет глубина заложения фундамента на развитие линии скольжения?

6. Как определяется начальное критическое давление на грунт?

7. Как формула Пузыревского связана с решением Фламана и Митчела?

8. Что такое расчетное сопротивление грунта?

9. Как определяется расчетное сопротивление грунта по СНиП 2.02.01 – 83*?

10. Как определяется предельная критическая нагрузка на грунт по решениям Л. Прандля - Г. Рейснера и В.В. Соколовского?

11. Как определяется несущая способность основания по СНиП 2.02.01 – 83*?

Глава 6 Устойчивость Грунта в откосах

6.1. Причины нарушения устойчивости откосов и склонов

Откосом называют искусственно созданную поверхность, ограничивающую природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы устраиваются при производстве строительных работ.

Склоном называют откос, образованный природным путем и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

Схема откоса показана на рис.6.1.

Рис. 6.1. Схема откоса

Нарушение равновесия массивов грунта может происходить внезапно со сползанием значительных масс грунта. Это явление называют оползнем. При этом в грунтовом массиве формируется поверхность скольжения, по которой происходит сползание грунта. Массив грунта, который может сползти по поверхности скольжения, обычно называют призмой обрушения (рис. 6.1).

Задачей механики грунтов является отыскание оптимальной крутизны откоса, обеспечивающей его устойчивость и не допускающей развития оползня.

Причины потери устойчивости откосов:

• устранение естественной опоры массива грунта вследствие разработки котлованов, траншей, подмыва откоса и т.п.;

• увеличение внешней нагрузки на откос (возведение сооружений или складирование материалов вблизи бровки откоса);

• устройство недопустимо крутого откоса;

• увеличение удельного веса грунта в призме обрушения в результате наполнения пор водой;

• влияние взвешивающего действия воды на грунты в основании откоса;

• увеличение гидродинамического давления воды, выходящей через поверхность откоса;

• снижение прочностных характеристик грунта при увлажнении, промерзании и оттаивании;

• динамические воздействия при движении транспорта, забивке свай, проявлении сейсмичности и т.п.

Нарушение устойчивости откосов часто происходит в результате нескольких причин. При расчетах необходимо оценивать вероятные изменения условий существования откоса в течение всего периода его эксплуатации и принимать меры к исключению возможности потери устойчивости.

6.2. Устойчивость откоса идеально сыпучего грунта

(  0, с = 0)

Рассмотрим устойчивость частицы, лежащей на поверхности откоса идеально сыпучего грунта (рис. 6.2). Вес частицы Р разложим на две составляющие: N, нормальную к поверхности откоса, и Т, касательную к ней. Кроме того, на частицу действует сила трения Т′, которая не позволяет ей сдвинуться по поверхности откоса.

Рис. 6.2. Схема к расчету устойчивости откоса сыпучего грунта

В таком случае

N = Pcos ; T = Psin ; T′ = Ntg, (6.1)

где tg = f – коэффициент трения частицы грунта, равный тангенсу угла внутреннего трения грунта, слагающего откос.

Составим уравнение проекций всех действующих сил на ось Z, направленную вдоль поверхности откоса:

Psin  - Pcos  tg = 0. (6.2)

Отсюда получим

tg = tg или  = . (6.3)

Таким образом, предельный угол откоса сыпучего грунта равен его углу внутреннего трения. Такое значение  часто называют углом естественного откоса.