Определение напряжений от собственного веса грунта
Цель работы: ознакомление с методикой расчета напряжений.
Содержание работы
Исходные данные: геологический разрез, построенный по данным задания №1, и сводная таблица нормативных характеристик (см. таблицу 9). Значения коэффициента бокового давления приведены в таблице 12.
Таблица 12 — Значение коэффициента бокового давления
| Разновидность грунта | m | x |
| Песок и супесь | 0,30 | 0,43 |
| Суглинок | 0,35 | 0,54 |
| Глина | 0,42 | 0,72 |
Напряжения от собственного веса грунта (природные или бытовые)и их компоненты — вертикальные ( szg ) и горизонтальные ( sxg=syg ) напряжения вычисляют по следующим формулам:
szg = g h ; sxg = x g h , (19)
где g — удельный вес грунтов, кН/м3; h — мощность слоя, м; x — коэффициент бокового давления в массиве.
Вертикальные напряжения соответствуют весу столба грунта до поверхности. Величину горизонтальных напряжений определяют коэффициентом бокового давления, который находят через коэффициент бокового расширения (коэффициент Пуассона)
= 
. (20)
Природные напряжения основания, состоящего из нескольких разновидностей грунтов, равны сумме напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев:
szg = g 1 h1 + g 2 h2 + . . . + g n hn = 
; (21)
sxg = x 1 g 1 h1 + x 2 g 2 h2 + . . . + x n g n hn = 
. (22)
При наличии грунтовых вод в слоях песка расчет вертикальных напряжений производят с использованием удельного веса грунта, взвешенного в воде
, (23)
где gs — плотность частиц грунта, г/см3; gw — плотность воды, г/см3; g — ускорение свободного падения, м/с2; е — коэффициент пористости грунта.
В глинистых грунтах, где вся вода находится в связном состоянии, взвешивающее действие воды не учитывают. Если глинистый грунт является подошвой водоносного слоя, вертикальные напряжения увеличивают на величину веса столба воды
szg = g 1 h1 + g sb h2 + g w h в , (24)
где g w — удельный вес воды, кН/м3; h в — высота столба воды, м.
Результаты расчета используют для построения соответствующих эпюр.
Пример расчета
Необходимо рассчитать и построить эпюры вертикальных и горизонтальных напряжений.
Исходные данные для расчета приведены на рисунке 6.
Рисунок 6 — Геологический разрез
Последовательность расчета
Определение вертикальных напряжений на контактах слоев:
szg1 = g 1 h1 = 16,0 × 1,0=16,0 кПа;
szg2 = g 1 h1 + g 2 h2 = 16,0 + 18,0×4,0=88,0 кПа;
szg3 = g 1 h1 + g 2 h2 + g sb hв=88,0+10,0×2,0=108,0 кПа;
szg3 = g 1 h1 + g 2 h2 + g sb hв + g w hв=108,0+10,0×2,0=128,0 кПа;
szg4 = g 1 h1 + g 2 h2 + g sb hв + g w hв + g 3 h4=128,0+19,0×3,0=185,0 кПа.
Определение горизонтальных напряжений на контактах слоев:
на подошве чернозема sxg1 = xszg1 = 0,72*16,0=11,5 кПа;
на кровле слоя песка sxg1 = xszg1 = 0,43*16,0=6,8 кПа;
на подошве слоя песка sxg3 = xszg3 = 0,43*128,0=55,0кПа;
на кровле слоя глины sxg3 = xszg3 = 0,72*128,0=92,0 кПа;
на подошве слоя глины sxg4 = xszg4 = 0,72*185,0=133,2кПа.
На рисунке 7 приведены эпюры напряжений, построенные по результатам расчетов.
Рисунок 7— Эпюры природных напряжений: а — вертикальных, б —горизонтальных
Лабораторная работа №5