книги / Механика грунтов

Рис. 136. Сеть линий скольжения в грунте под жестким полосообразным фундаментом в условиях предельного равновесия с учетом уплотненного ядра

Полученную для этого случая В. Г. Березанцевым1 формулу можно представить в виде

дач теории предельного равновесия, которому в последние годы

1 В. Г. Б е р е з а н ц е в . Расчет прочности оснований сооружений. Гос* стройиздат, 1960, стр. 83—85.

посвящается ряд исследований1, позволяет лучше использовать несущую способность грунтов, учитывая и шероховатость по­ верхности фундаментов, и их глубину заложения (не заменяя ее действием пригрузки). Полученные таким образом решения удовлетворяют не только статическим, но и к и н е м а т и ч е ­ ским условиям. Так, при любой принятой форме поверх­ ностей скольжения (линейной, по логарифмической спирали

идр.) может быть найдено решение, удовлетворяющее статиче­ ским условиям предельного равновесия, но е д и н с т в е н н о с т ь решения будет лишь тогда, когда удовлетворяются статические

икинематические условия задачи.

Приведенные выше решения для незаглубленных фундамен­ тов удовлетворяют поставленным статическим условиям, однако замена глубины заложения фундаментов действием пригрузки <7^ 7/1 является лишь приближенным допущением, не соответ­ ствующим кинематическим условиям.

Приведем результаты одного из решений задачи о предель­ ной несущей способности жестких ленточных фундаментов с уче­ том кинематических смещений грунта, полученные Шень Чжуцзянем под руководством автора настоящей книги2, на основе построения сеток линий скольжения (рис. 137) и их кинематиче­ ского анализа.

Рис137. Линии скольжения при действии полосообразпой нагрузки, построенные с учетом кинематических смещений

На V Международном конгрессе по механике грунтов проф. В. В. Со­ коловский в специальной лекции изложил общий метод решения задач тео­

и ее применения в расчете устойчивости грунтов. Кандидатская диссертация. МИСИ, 1960.

В основу разработки решения положено условие Прагера— Дракера1, согласно которому скорость приращения объема грун­ товой среды в процессе течения пропорциональна синусу угла внутреннего трения. Кроме того, критерием текучести принят закон Кулона в форме уравнения (44ш). Учитывая уравнения неразрывности, для определения поля скоростей перемещений получена система дифференциальных уравнений гиперболиче­ ского типа, позволяющая построить разрывное решение и мето­ дом численного интегрирования определить максимальную пре­ дельную нагрузку на грунт.

В табл. 30 приведено сравнение полученных результатов решения (поставленной задачи при угле внутреннего трения

Действительные величины определяются выражениями р=/7(с + ^ < р ) -

Ь1= ^

Как вытекает из данных табл. 30, учет кинематических сме­ щений и шероховатости фундаментов позволяет принимать для широких фундаментов несущую способность значительно боль­ шей.

Т а б л и ц а 31

радиальных сдвигов логарифмическими спиралями (рис. 139). Изложенным путем -В. Г. Березанцев получил величину предель-

Р'ис. 139. Схема объемлющих линий скольжения с учетом глубины заложения фундаментов при к/Ь>0,5

ного давления (на единицу площади) для условий плоской за­ дачи сыпучих грунтов

предРиН Апн1^'> (9 9 )

а для условий пространственной осесимметричной задачи

лого фундамента.

ными специалистами1, формулы для определения несущей спо­ собности грунтов, базирующиеся на строгой теории предельного равновесия, хорошо подтверждаются опытными данными как количественно, так и по очертанию объемлющих поверхностей скольжения.

Исследование устойчивости фундаментов на песчаном осно­ вании, проведенное М. И. Горбуновым-Посадовым2 с учетом уплотненного ядра и полного взаимодействия упругой и пласти­ ческой областей в грунте под фундаментами на основе решения в конечных разностях с м е ш а н н о й з а д а ч и теории упругости и теории пластичности, показало, что несущая способность пес­ чаных оснований значительно больше, чем получаемая по дру­ гим методам учета уплотненного ядра.

Отмеченное обстоятельство, подтверждаемое эксперимен­ тально, показывает, что при оценке предельной несущей способ­ ности песчаных оснований есть еще не использованные резервы.

Пример 11. Определить величину начальной критической нагрузки для

фундамента под стену, заложенного на песке, имеющем угол внутреннего

расчета путем учета тех или иных физико-теологических и меха­ нических воздействий.

Поэтому вначале остановимся на общей характеристике ус­ ловий устойчивости массивов грунта.

Д в и ж е н и е з е м л я н ы х м а с с довольно широко распро­ странено в природе — от едва заметных, беспрерывно происхо­ дящих и весьма медленных перемещений до катастрофических обвалов и оползней. Нарушение устойчивости зависит как от об­ щих условий равновесия, так и от физико-механических процес­ сов, происходящих в грунтах. Неустойчивым будет такое состоя­ ние грунта, когда незначительные по величине внешние воздей­ ствия .могут нарушить равновесие массива, причем произойдут изменение структуры грунта и движение всего массива до те\ пор, пока грунт не приобретет нового состояния -равновесия. Та­ кие перемещения происходят вследствие преодоления сопротив­ ления сдвигу по площадкам, образующим в массиве грунта не­ которые криволинейные поверхности скольжения.

Основными видами нарушения устойчивости массивов грун­ та являются: оползни, обвалы, сплывы, выдавливание.

Ополз ни, или скольжения грунта, наблюдаются главным образом в связных грунтах и обусловливаются изменениями величины сил сцепления. Везде, где в естественных условиях существует резкое изменение нагрузок, например при наличии котлованов для фундаментов сооружений и т. п., следует опа­ саться оползневых явлений. Оползни — сложное явление, пред­ ставляющее собой совокупность следующих друг за другом отдельных скольжений масс грунта. Эти отдельные скольжения происходят в некоторой взаимной связи, и, по-видимому, наи­ большая сила необходима только для возникновения первого нарушения равновесия. Как только произойдет первый оползень, последующие оползни возникают как следствие первого, причем их возникновение влияет и на устойчивость масс грунта первого оползня.

В Европейской части СССР оползни особенно распростране­ ны по берегам Волги, на Черноморском побережье (Кавказ, Крым, район Одессы) и в других местах1. Иногда оползни имеют катастрофический характер, причем возникают огромные перемещения земляных масс, которые быстро сметают соору­ жения, находящиеся на их пути. В 1915 г. в Ульяновске произо­ шел грандиозный оползень, совершенно разрушивший часть же­ лезнодорожного пути и опоры моста через Волгу, причем мощ­

1 Оползни Среднего и Нижнего Поволжья и меры борьбы с ними. Изд. Водгео, 1935. Труды первого оползневого совещания. ЦНИГРИ, 1935. Деформации земляных -масс, их причины и меры предупреждения. Труды геотехнической комиссии с дополнениями проф. Бернацкого, 1935.