Задание №2

Цель работы: определение напряжений от собственного веса грунта.

Исходные данные: геологический разрез, построенный по данным задания №1, и сводная таблица нормативных характеристик (см. табл. 11). Значения коэффициента бокового давления приведены в табл. 12.

Таблица 12

Значение коэффициента бокового давления

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

Рекомендации к выполнению задания

Напряжения от собственного веса грунта (природные или бытовые) и их компоненты — вертикальные (_zg) и горизонтальные (_xg= _yg) напряжения вычисляют по следующим формулам

_zg = h ; _xg = h ,

где  — удельный вес грунтов, кН/м³; h — мощность слоя, м;  — 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)

= .

Природные напряжения основания, состоящего из нескольких разновидностей грунтов, равны сумме напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев:

_zg = ₁ h₁ + ₂ h₂ + . . . +  _n h_n = ;

_xg = ₁₁ h₁ + ₂ ₂ h₂ + . . . +  _n  _n h_n = .

При наличии грунтовых вод в слоях песка расчет вертикальных напряжений производят 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; 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:

_zg = ₁h₁ + _sbh₂ + _wh_в ,

где _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 рис. 29.

Рис. 29. Геологический разрез

Последовательность расчета

Определение вертикальных напряжений на контактах слоев:

_zg1 = ₁ h₁ = 16,0·1,0 = 16,0 кПа;

_zg2 = ₁ h₁ + ₂ h₂ = 16,0 + 18,0·4,0 = 88,0 кПа;

_zg3 = ₁ h₁ + ₂ h₂ + _sb h_в = 88,0+10,0·2,0 = 108,0 кПа;

_zg3 = ₁ h₁ + ₂h₂ + _sb h_в + _w h_в = 108,0+10,0·2,0 = 128,0 кПа;

_zg4 = ₁ h₁ + ₂ h₂ + _sb h_в + _w h_в + ₃ h₄ = 128,0+19,0·3,0 = 185,0 кПа.

Определение горизонтальных напряжений на контактах слоев:

на подошве чернозема _xg1 = _zg1 = 0,72·16,0=11,5 кПа;

на кровле слоя песка _xg1 = _zg1 = 0,43·16,0=6,8 кПа;

на подошве слоя песка _xg3 = _zg3 = 0,43·128,0=55,0кПа;

на кровле слоя глины _xg3 = _zg3 = 0,72·128,0=92,0 кПа;

на подошве слоя глины _xg4 = _zg4 = 0,72·185,0=133,2кПа.

На рис. 30 приведены эпюры напряжений, построенные по результатам расчетов.

Рис. 30. Эпюры природных напряжений:

а — вертикальных; б — горизонтальных

Задание №3

Цель работы: определение характера распределения напряжений под фундаментом.

Исходные данные: размеры фундамента определяют в соответствии с двумя последними цифрами зачетной книжки Х₁Х₂:

b= 1 м + 0,1X₁Х₂, м.

l = 2 м + 0,2X₁Х₂, м.

d= 1 м + 0,1 Х₂ м.

z₁ = 0,2b м; z₂ = 0,4b м; z₃ = 0,6b м; z₄ = 0,8b м.

C(C^′) = 0,2l м.

P = 200 + Х₁Х₂ кПа.

x_М = X₁, м; y_М = X₂, м; z_М = (X₁+X₂)/2, м.