Напряжения от собственного веса грунта

 

Вертикальные нормальные напряжения в грунте от веса лежащих выше грунтов называют природным или бытовым давлением и обозначают s_zg.

Природное давление в однородном грунте на глубине h определяются по формуле

szg = g×h,

(28)

где g – удельный вес грунта.

Природное давление в неоднородном основании на кровле (n +1)-го слоя вычисляется по формуле

,

(29)

 

где g_i и h_i – соответственно удельный вес и толщина i -го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды по формуле (11). На кровлю водонепроницаемого слоя грунта (на водоупор) в этом случае действует дополнительное давление равное g_wh_w; здесь g_w = 10 кН/м³ – удельный вес воды, h_w - разность отметок уровня грунтовых вод (WL) и кровли водоупора (рисунок 12).

Если под слоем водонепроницаемого грунта расположены грунтовые воды, то на кровлю грунта под водоупором действуют давления, уменьшенные на g_wh₂; здесь g_w = 10 кН/м³ – удельный вес воды, h₂ – толщина водонепроницаемого слоя грунта (рисунок 13).

 

График напряжений от собственного веса грунта s_zg называется эпюрой напряжений от собственного веса грунта.

Пример 2. Построить эпюру напряжений от собственного веса грунта для грунтовых условий, приведенных на рисунке 14. Характеристики грунтов:

1 Слой - g₁ = 20 кН/м³;

2 Слой - g_s = 26,6 кН/м³; е = 0,661;

3 Слой - g₃ = 22 кН/м³.

Решение. На поверхности грунта напряжение от собственного веса грунта равно нулю.

Напряжение по подошве первого слоя равно s_{zg 1} = g₁h ₁ = 20×2 = 40 кПа.

Напряжение по подошве второго слоя вычисляем с учетом взвешивающего веса воды

9,99 кН/м³;

s_{zg 2} = s_{zg 1}+ g_{sb 2} h ₂ =

= 40 + 9,99×2 = 59,98 кПа.

Напряжение на кровле водоупора вычисляем с учетом дополнительного давления от веса воды во втором слое

s_{zg 3} = s_{zg 2}+ g_wh ₂ = 59,98 + 10×2 = 79,98 кПа.

Напряжение по подошве третьего слоя

s_{zg 4} = s_{zg 3}+ g ₃ h ₃ = 79,98 + 22×1 = 101,98 кПа.

Напряжение на кровле четвертого слоя вычисляем с учетом обратного скачка

s_{zg 5} = s_{zg 4} - g_wh ₃ = 101,98 - 10×1 = 91,98 кПа.

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Фазы напряженно-деформированного состояния грунтов при передаче на них постепенно увеличивающейся нагрузки.

2. Что характеризует начальное критическое давление?

3. Что понимают под расчетным сопротивлением грунта?

4. Как экспериментально определить распределение давлений по подошве фундамента?

5. Закон распределения давлений по подошве фундамента полученный в результате теоретических исследований.

6. Закон распределения давлений по подошве фундамента, применяемый в инженерных расчетах.

7. Определение напряжений в толще грунта от сосредоточенной силы, приложенной к поверхности грунтового основания.

8. Определение напряжений в толще грунта от равномерно распределенного давления, приложенной к поверхности грунтового основания на прямоугольной площади.

9. Какой принцип заложен в определении напряжений в толще грунта по методу угловых точек?

10. Какие имеются особенности определения напряжений в толще грунта от собственного веса при наличии в основании напорных и безнапорных грунтовых вод?