26. Фазы напряженного состояния грунтов при возрастании нагрузки

Фаза упругих деформаций.характеризуется уровнем напряжений в скелете грунта, не превышающим прочность структурных связей между минеральными частицами грунта или, что то же самое, структурной прочности грунта. Деформации грунта в этой фазе обратимы и пренебрежимо малы, т. к. обусловлены сжимаемостью минеральных частиц. Уровень напряжений, соответствующий концу этой фазы, называется структурной прочностью грунта. Рстр и обычно не превышает 5 – 10 % допустимых на грунт давлений.

Фаза уплотнения. Линейная зависимость между деформациями и напряжениями в этой фазе не обратима. При полной разгрузке штампа имеет место необратимая (пластическая) осадка, соответствующая нулевым напряжениям по подошве. принцип линейной деформируемости: при простом нагружении грунта в фазе его уплотнения сумма упругой и пластической деформаций линейно зависит от действующего напряжения.

Фаза сдвигов характеризует начало образования в грунте зон предельного равновесия. Зоной предельного равновесия в грунте называют геометрическое место точек, в которых не удовлетворяются условия прочности Кулона-Мора. Первоначально эти зоны образуются по краям штампа, где имеет место концентрация напряжений. Разрушение грунта сопровождается большими сдвиговыми деформациями. Уплотнение грунта в этой фазе практически не происходит. Грунт считается несжимаемым. Давление на грунт, соответствующее началу фазы сдвигов, называют начальным критическим давлением – начРкр.

Фаза выпора является следствием развития фазы сдвигов в области грунтового массива, являющегося основанием штампа, с образованием поверхностей скольжения, отделяющих основание штампа от нижележащего грунта. В зонах пластического течения недоуплотненные грунты получают дополнительное уплотнение, а переуплотненные – разуплотняются. Это явление называется дилатансией. Давление, при котором наступает фаза выпора, называется предельным критическим давлением – пред Ркр. ская переуплотненная зона, называемая ядром жесткости.

27. Устойчивость откосов, насыпей, выемок и склонов. Причины нарушения устойчивости

В районах с пересеченным рельефом местности, особенно в горных, часто возникают сплывы откосов глубоких выемок из-за выклинивания подземных вод или водонасыщения грунта при промерзании и оттаивании. Повышением устойчивости откосов: 1. Если поверхностные деформации на откосах не распространились глубоко, то их засыпают тем же местным грунтом земляного полотна. Предварительно на откосах нарезают борозды с учетом глубины сплыва и послойно укладывают грунт, тщательно его уплотняя. В местах выхода на откосы выклинивающихся родников откос снизу подрезают, устраивая в зависимости от глубины выемки полку шириной 2—3 м, и укладывают трубчатые дрены 2.Место вырезки грунта засыпают морозоводостойкими материалами: гравием, камнем, кислыми металлургическими шлаками, щебнем и др. 3. Устойчивость верхней части откоса выемки обеспечивают устройством перехватывающего дренажа до водоносного слоя, на расстоянии не менее 3 м от внешней бровки. 4. Повышению устойчивости способствует и уширение насыпи в низовую сторону.5. Чтобы повысить устойчивость откосов горных пород с низовой стороны устраивают упорные призмы из галечника или крупнообломочных пород. Основной причиной нарушения устойчивости откосов насыпей является низкая морозостойкость, а также их склонность к выветриванию.

Для предупреждения заиливания упорной призмы грунтом желательно между нею и насыпью закладывать противозаиливающую прокладку из геотекстиля. Наружный откос призм должен быть положе 1 : 1,3. Выкладывая наружный откос призмы из крупного камня, можно допустить крутизну до 1:1. Иногда для снижения стоимости строительства призмы отсыпают из глинистых грунтов , наружный откос призмы принимают не круче 1 :2,5. Для стока просачивающейся через насыпь воды подошву призмы планируют в сторону падения косогора, придавая ей уклон не менее 40—50 ‰. Грунт насыпи за период эксплуатации вследствие оглеения становится практически водонепроницаемым, поэтому отсыпают призму также из глинистых грунтов, врезая ее уступами в косогор с уклоном до 100 ‰ в сторону оси насыпи.

28. Определение давления грунтов на подпорные стенки по строгим методам теории предельного равновесия.

На основе уравнений теории предельного равновесия рассчитывается минимальное предельное напряженное состояние, формулы (9.28)-(9.29). С использованием этих соотношений легко построить эпюры активного давления и получить формулы для различных условий.

а) Грунт идеально сыпучий, нагрузка на поверхности засыпки отсутствует (). Поскольку грань стенки гладкая и трение на ней отсутствует, то вертикальное и горизонтальное напряжения являются главными, причем

Эпюра активного давления имеет вид треугольника (рис.9.14, а), а равнодействующая давления равна площади эпюры

 (9.24) и приложена на расстоянии от подошвы.

Рис.9 Призма обрушения и эпюры активного давления для случаев а, б, в

Угол между вертикалью, т. е. направлением и линиями скольжения в соответствии с (9.9) равен , так что ширина призмы обрушения .

б) Учет нагрузки на поверхности засыпки ().

Эпюра активного давления имеет вид трапеции (рис.9.14, б), состоящей из треугольной части, соответствующей рассмотренному случаю по (9.24), и прямоугольной, учитывающей влияние нагрузки с постоянной ординатой . Равнодействующая или площадь эпюры равна . (9.25)

Она приложена на расстоянии от подошвы стенки: .

Силы по (9.24), (9.25) относятся к единице длины стенки и поэтому измеряются в кН/м.

в) Учет сцепления грунта, нагрузка на засыпке отсутствует ().

В этом случае ордината эпюры активного бокового давления грунта на глубину в соответствии с (9.26) равна . (9.26)

При построении эпюры следует учесть, что связный грунт может держать вертикальный откос высотой по (9.9) . (9.27)

Считая, что при и при по (9.26) , получаем эпюру активного давления в виде треугольника с высотой (рис.9.14, в). Учет сцепления приводит к уменьшению активного давления. Его равнодействующая равна:

. (9.28) Рассматривая соотношение (8.27) при и , можно учесть действие нагрузки на поверхности засыпки из связного грунта. В частности, при соотношении между нагрузкой и сцеплением (9.29) эпюра давления будет треугольной, как для первоначального случая несвязного грунта.