Лабораторная работа № 4 Определение напряжений от собственного веса грунта

Цель работы: ознакомление с методикой расчета напряжений.

Напряжения от собственного веса грунта называют иногда природными илибытовыми напряжениями. Их компонентами являются вертикальные (_zg) и горизонтальные (_xg=_yg) напряжения. Они вычисляются по следующим формулам

_zg= h;

_xg= h,

где  –удельный вес грунтов, кН/м³;

h– мощность слоя грунта, м;

 – коэффициент бокового давления в массиве.

Вертикальные напряжения являются наибольшими и соответствуют весу столба грунта до поверхности. Величина горизонтальных напряжений определя­ется коэффициентом бокового давления, который находится через коэффициент бокового расширения (коэффициент Пуассона)

.

Когда основание состоит из нескольких разновидностей грунтов, природные напряжения равны сумме напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев

;

.

Наличие грунтовых вод в слоях песка оказывает взвешивающее действие на грунт. При этом расчёт вертикальных напряжений производится с использовани­ем удельного веса грунта, взвешенного в воде

,

где _s– плотность частиц грунта, г/см³;

_w–плотность воды, г/см³;

g– ускорение свободного падения, м/с²;

e – коэффициент пористости грунта.

В глинистых грунтах, где вся вода находится в связном состоянии, взвешивающее действие воды не учитывается. А в случае, когда глинистый грунт является по­дошвой водоносного слоя, вертикальные напряжения увеличиваются на величину веса столба воды

,

где _w– удельный вес воды, кН/м³;

h_в – высота столба воды, м.

Напряжения от собственного веса грунта применяются при расчёте осадок фундаментов и определении давления на подземные инженерные сооружения.

Порядок выполнения работы

Студенты получают геологический разрез с основными физическими харак­теристиками всех слоев грунта. Значения коэффициента бокового давления приведены в табл. 6. После расчёта по формулам и строят соответствующие эпюры.

Таблица 6

Значение коэффициента бокового давления

Разновидность грунта		
Песок и супесь	0,30	0,43
Суглинок	0,35	0,54
Глина	0,42	0,72

Пример расчёта

Необходимо рассчитать вертикальные и горизонтальные напряжения и по­строить их эпюры. Исходные данные для расчёта приведены на рис. 4.

Последовательность расчета

1. Определение вертикальных напряжений на контактах слоев:

_zg,1=₁h₁=16,01,0=16,0 кПа;

_zg,2=₁h₁+₂h₂=16,0+18,04,0=88,0 кПа;

_zg,3=₁h₁+₂h₂+_sbh_в=88,0+10,02,0=108,0 кПа;

_zg,3=₁h₁+₂h₂+_sbh_в+_wh_в=108,0+10,02,0=128,0 кПа;

_zg,4=₁h₁+₂h₂+_sbh_в+_wh_в+₃h₄=128,0+19,03,0=185,0 кПа;

2. Определение горизонтальных напряжений на контактах слоев:

– на подошве чернозема

_xg,1=_zg,1=0,7216,0=11,5 кПа;

– на кровле слоя песка

_xg,1=_zg,1=0,4316,0=6,8 кПа;

– на подошве слоя песка

_xg,3=_zg,3=0,43128,0=55,0 кПа;

– на кровле слоя глины

_xg,3=_zg,3=0,72128,0=92,0 кПа;

– на подошве слоя глины

_xg,4=_zg,4=0,72185,0=133,2 кПа.

Рис. 6. Геологический разрез участка строительства

3. По результатам расчета строятся эпюры напряжений (рис. 7).

а б

Рис. 7. Эпюры вертикальных (а) и горизонтальных (б) природных напряжений