Определение бокового давления грунта

ОСНОВНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГРУНТА

 Активное давление (черт. 1)

1. В случаях, ограниченных условиями: поверхность грунта плоская и ½ r ½< j, на поверхность грунта равномерно распределена нагрузка g, слои грунта за подпорной стеной параллельны поверхности (черт. 1, а), горизонтальная р _ah и вертикальная р _{a n} составляющие интенсивности активного давления на единицу высоты расчетной плоскости при ½e½ < (45° - j /2) на глубине у допускается определять исходя из гипотезы плоских поверхностей скольжения по формулам

; (1)

.   (2)

Для связных грунтов р _ah должно приниматься не менее 0. Сцепление грунта по расчетной плоскости не учитывается.

 В формулах (1) и (2):

j и С - угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта, относимые к первой или второй группе предельных состояний;

j_с - угол трения грунта по расчетной плоскости, как правило, принимаемый по абсолютной величине не более j и не более 30° для плоскости, проходящей в грунте, и не более 2/3 j по контакту сооружения с грунтом;

р_у - вертикальное давление в грунте у расчетной плоскости на глу­бине _у

,   (3)

где    g _i и D у _i      - соответственно удельный вес грунта (в случая насыщения грунта водой - с учетом взвешивания) и высота i -го слоя грунта у расчетной плоскости;

и - коэффициенты горизонтальной составляющей активного давле­ния грунта, определяемые по формулам:

; (4)

;       (5)

здесь

;

;

.

При определении горизонтальной Е _ah и верти­кальной E_{a n} составляющих давления грунта сумми­рование эпюр интенсивности давления производится по высоте.

Если расчетная плоскость проходит в грунте, то следует определять давление при нескольких воз­можных ее положениях (нескольких углах e), приняв за расчетное наивыгоднейшее для рас­сматриваемого предельного состояния. В одно­родном грунте на участке, где e > (45° - j /2) (пологая стена) расчетную плоскость допускается принимать под углом e = (45° — j /2).

—

Черт. 1. Схемы к расчету активного давления грунта

а - в простых случаях; б -  сложных случаях; 1 - расчетная плоскость; 2 - возможные поверхности обрушения; 3 - вертикальные плоскости раздела между элементами призмы обрушения

2. В общем случае горизонтальную Е _ah и верти­кальную Е_{а n} составляющие активного давления грунта на расчетную плоскость (черт. 1, б) допус­кается определять, намечая возможные поверх­ности обрушения 2 от низа расчетной плоскости 1. При больших неравномерных нагрузках на по­верхности грунта и слоях, резко отличающихся по характеристикам, поверхности обрушения могут быть неплоскими. Следует также рассматривать поверхности, частично или полностью проходящие по поверхности котлована или слабым прослойкам.

Для каждой поверхности обрушения определяют значение горизонтальной Е_{а h} составляющей боко­вого давления грунта. Наибольшее значение Е _ah будет искомой горизонтальной составляющей ак­тивного давления, а соответствующая этой вели­чине поверхность обрушения - расчетной.

Для определения Е _ah призму обрушения разде­ляют вертикальными плоскостями 3 на отдельные элементы таким образом, чтобы в основании каж­дого был однородный грунт и основание можно было считать плоским. При e > 0 элемент между расчетной плоскостью и вертикалью, проведенной через ее низ, как самостоятельный элемент не рас­сматривается: в зависимости от того, что может дать большее значение Е _ah, вес этого элемента G e, присоединяется к ближайшему или распреде­ляется между остальными, например, пропорционально их весам G_i).

Горизонтальная Е _ah и вертикальная Е_{а n} состав­ляющие бокового давления грунта определяют по формулам:

;       (6)

,      (7)

где         n - число элементов в призме обрушения;

; (8)      

,   (9)

здесь           G_i - сумма вертикальных составляющих нагрузок, включая вес элемента, нагрузки на его поверхности и др.;

F_h - сумма горизонтальных составляющих нагрузок в пределах ширины элемента b_i, в том числе фильтрационные силы (со знаком "плюс" - при направлении в сторону расчет­ной плоскости);

b_i - ширина элемента;

j_i - угол внутреннего трения у основания элемента;

с _i - средневзвешенное значение удельно­го сцепления по высоте элемента;

a - угол между вертикалью и поверхностью обрушения, принимается со знаком "плюс" - по направлению часовой стрелки;

j _s - средневзвешенное значение угла тре­ния по расчетной плоскости.

Если вычисленное значение E_ah < 0, то следует принимать Е _ah = 0. Если сила Е _{a n} < 0, то она направлена вверх.

Для определения интенсивности давления р _ah и точки приложения сил Е _ah и Е _{a n} принимают допу­щение, что давление на любую часть стены высотой у < Н можно определить тем же способом, что и для всей стены. Вследствие этого выбирают на расчетной плоскости несколько характерных точек на глубинах у _j и для каждой определяют указанным выше способом давление Е _ahj, а затем вычисляют среднюю интенсивность давления на участке (y_j - y_j-1) по формулам:

; (10)

. (11)

Для верхних участков, которые удовлетворяют условиям применимости формул (1) и (2), можно для упрощения расчета использовать рекомендации п.1.