Фази напруженого стану

Для вирішення питань по всім вище вказаним темам крім питань про значення напружень необхідно визначити особливості того чи іншого грунту в напруженому стані і виявити діапазони так званих фаз напруженого стану. Відомо 3 фази: 1-фаза ущільнення, 2-фаза здвигів, 3-фаза прогресуючої течії.

Для вибору оптимального проекту необхідно врахувати, що стан грунтової основи при сумарному напруженні не може бути на рівні третьої фази, а для відповідної споруди і на рівні 2 фази.

У першій фазі грунт набуває щільнішу структуру і осідання фундаментів є незначним, залежність між загальною деформацією і стискаючим напруженням з певною точністю може бути прийнята лінійною. Ущільнення грунту під навантаженням може продовжуватися ще при декількох ступенях навантаження. Але при досягненні певної величини виникають зони сковзання(здвигів) між частками грунту. Оскільки в окремих місцях опір здвигу долається і формуються площини ковзання. Закінчення фази ущільнення і початок утв зони здвигів відповідає початковому критичному навантаженні на грунт. При подальшому збільшенні навантаження наступає друга фаза здвигів, що переходить у пластичну або прогресуючу течію(3фаза). Залежність між деформаціями та напруженнями в межах 2 і 3 фаз є нелінійною. На межі 1 і 2 фази починає формуватися жорстке обмеження зміщень часток грунту яке в подальшому розтискає грунт в сторони і обумовлює значне осідання фундаменту. На 2 фазі при досягненні граничної несучої здатності грунту в залежності від глибини закладання фундаменту, стану і щільності рунтів, ширини фундаменту можна виділити кілька основних випадків з характерними поверхнями ковзання.

а) Фундаменти неглибокого закладання (h/b<0,5),для яких при граничному навантаженні характерне випирання ґрунту;

б) Фундаменти середньої глибини закладання (0,5< h/b<2), для яких при граничному навантаженні також спостерігається випирання, але оконтурюючи крива поверхонь сковзання має S - подібні обриси;

в) Фундаменти глибокого закладання (2< h/b<4), для яких при досяганні граничного навантаження випирання не спостерігається, але зона граничних здвигів досягає площини підошви фундаменту, деформуючи масив ґрунту, що розташований біля бічних стінок фундаменту.

25. Влив глибини закладання фундаментів на розвиток зон граничних здвигів.

У другій фазі при досягненні граничної несучої здатності ґрунту в залежності від глибини закладання фундаментів та щільності ґрунтів можна виділити кілька основних випадків з характерними поверхнями ковзання:

а) Фундаменти неглибокого закладання ,для яких при граничному навантаженні характерне випирання ґрунту;

б) Фундаменти середньої глибини закладання , для яких при граничному навантаженні також спостерігається випирання, але оконтурюючи крива поверхонь сковзання має S - подібні обриси;

в) Фундаменти глибокого закладання , для яких при досяганні граничного навантаження випирання не спостерігається, але зона граничних здвигів досягає площини підошви фундаменту, деформуючи масив ґрунту, що розташований біля бічних стінок фундаменту.

26.Початкове критичне навантаження на грунт.

\ Початкове критичне навантаження відповідає початку виникнення зон здвигів і закінчення фази ущільнення.

початкове критичне навантаження, що відповідає початку виникнення в

ґрунті зон здвигів і закінчення фази ущільнення, коли під краєм навантаження між

дотичними і нормальними напруженнями виникає співвідношення, що приводять грунт у граничний напружений стан(див.рис.):

Рис.. Розрахункова схема для визначення початкового критичного навантаження.Задача у визначенні такого навантаження, при якому зони граничної рівноваги тільки зароджуються під навантаженою поверхнею, вперше була вирішена проф. Пузиревським (1929):

Pпоч.крит.= +γh

27.Граничне критичне навантаження на грунт.

Граничне критичне навантаження, при якому під навантаженою поверхнею виформовуються суцільні області граничної рівноваги, грунт приходить в нестійкий стан і повністю вичерпується його несуча здатність (див.рис.13).

Вперше рішення цієї задачі отримали Прандтль та Рейснер (1920-1921) для смужко подібного гнучкого фундаменту. Пізніше рішення цієї задачі для різних фундаментів, ґрунтових умов, напрямку прикладання навантаження отримали Терцагі, Березанцев, Ільшинський, Строганов, Соколовський та інші.На сьогодні існує багато способів розрахунку відповідно до особливостей грунтової основи та будівлі, так, наприклад, при проектуванні будівель на фундаментах неглибокого закладання граничне критичне навантаження розраховується з використанням табличних коефіцієнтів за формулою:

28. Умови та причини розвитку зсувів.

Утворенню і розвитку зсувів сприяють певні та штучні умови:

-кліматичні особливості району;

-гідрологічний режим водоймищ та річок;

-геологічна будова схилів та укосів;

-сучасні та новітні тектонічні рухи та сейсмічні явища;

-г\г умови території;

-розвиток супутніх екзогенних процесів і явищ;

-особливості фіз.мех. властивостей г\п.

Найчастішими геол. причинами утворенню зсувів є:

-збільшення крутизни схилу при підрізанні і вимиванні;

-послаблення міцності грунтових мас у наслідок зміни фіз. стану (при зволоженні, розпушенні, вивітрюванні)

-дія гідростатичних та гідродинамічних сил, що призводять до розвитку фільтраційних деформацій, суфозії, випору, переходу в пливунний стан;

-зміни напруженого стану грунтового масиву в бортах річкових долин, кар’єрів, котлованів;

-зовнішні дії (при вантаження, динамічні і сейсмічні коливання).

29. Класифікація зсувів та розрахункові схеми.

Зсув- процес сповзання частини масиву грунту по фіксованій або дугоподібній поверхні.

Для вивчення зсувів проводяться серйозні дослідження оскільки це явище дуже небезпечне і неочікуване, а рух грунтових мас може проводитися нескінченно довго, бо самі схили формуються як результат взаємодії внутрішніх сил землі і геодинамічних процесів, направлених на нівелювання нерівностей на денній поверхні землі.

Існує багато класифікацій за різними характерними рисами:

1. За характером розвитку: (за Павловим)

ü Деляпсивні, що виникають у верхній частині схилу (штовхаючі)

ü Детрузивні, що виникають у нижній частині схилу

2. За структурними особливостями: (за Золотарьовим)

ü Зсуви-блоки

ü Зсуви-потоки

ü Зсуви-спливи

3. За морфологічними ознаками: (за Ємельяновою)

ü Фронтальні

ü Ниркоподібні

ü Глекоподібні

Дуже важливою є класифікація Ф.П. Саваренського, за якою зсуви поділяються на

ü Асегвентні

ü Косегвентні

ü Інсегвентні

В межах кожного схилу діють зсуваючи зусилля, обумовлені гравітаційним полем землі, але для порушення рівноваги мас гірських порід і реалізації дії зважуючих сил необхідні певні причини.

Боротьбу проти зсувів ведуть рiзними методами: перехватом i вiдведенням поверхневих i пiдземних вод, лiсонасадженням, побудовою пiдпорних стiнок, забиванням свай, виположенням i терасуванням схилiв. Але чим бiльший зсув – тим важче його зупинити i тим бiльшi будуть затрати коштiв i часу.

Для розрахунку консегвентних зсувів використовується багато методів в яких враховуються особливості інженерно-геологічної ситуації. Для структурних зсувів використовується метод Шахунянца, а частіше метод горизонтальних сил Маслова-Берера.

G-маса блоку

Н – тиск масиву грунту на уявну стінку без врахув показників тертя

Т – величина, що показує можливість втримання блоку на цій поверхні за рахунок тертя і зчеплення

Якщо α=ψ – здвигаючи і утримуючі сили рівні і блок знаходиться в рівновазі.

Е – різниця між загальним тиском на даній поверхні без тертя і зчеплення і величиною тиску, який компенсується міцносними параметрами (грунт може сам себе утримувати при певному куті поверхні ковзання). Активний тиск.

Ступінь стійкості легко визначити при порівнянні кутів α з величиною кута здвигу ψ, який залежить від показників внутрішнього тертя і питомого зчеплення (зал. від напруження).

Якщо α=ψ спостерігається рівновага. Якщо α>ψ частина тиску не компенсується і має місце активний тиск.

Якщо α<ψ відзначається відсутність активного тиску і наявність запасу стійкості.

30.Оцінка стійкості схилів і укосів.

Переміщення ґрунтових мас на відкосах і схилах є наслідком порушення рівноваги

утримуючих і зсувних сил. В практиці проектування найбільш часто звертаються до розрахунку стійкості схилів та укосів за методами круглоциліндричної поверхні ковзання (для асеквентних зсувів), за методом горизонтальних сил Маслова-Берера та графоаналітичним методом Fp (для консеквентних та інсеквентних зсувів).

Одним з методів розрахунку стійкості схилів та відкосів при зсувах по

круглоциліндричним поверхням, є метод, запропонований В.Філленіусом і

К.Терцагі. Особливістю розрахункової схеми, яка відповідає цьому методу, є

припущенням, що стан граничної рівноваги спостерігається тільки в точках вздовж

поверхні ковзання, а тіло зсуву є жорстким недеформованим тілом. Положення найбільш напруженої поверхні ковзання встановлювалося шляхом підбору при проведенні багаторазових розрахунків для ймовірних випадків

розташування центру поверхні ковзання. Положення центру обертання найнебезпечнішої поверхні ковзання можна визначати зручнішим способом, а саме за графіком Янбу

У випадку, коли сповзання ґрунту часто відбувається по будь-якій довільній кривій

поверхні ковзання для визначення ступеня стійкості укосу найбільш виправданим є

метод горизонтальних сил Маслова-Берера.

Сутність методу полягає у визначенні активного тиску ґрунту у межах того чи іншого блоку як на підпірну стінку з вертикальною задньою межею і з поверхнею ковзання, що нахилена до горизонту під кутом

Серед багатьох методів оцінки стійкості схилів та відкосів широко застосовується

графоаналітичний метод Fp, запропонований М.М.Масловим у 1949 році і

перевірений практикою інженерно-геологічних розрахунків, за яким оцінюється не

тільки ступінь стійкості схилу або відкосу, але і міцність гірських порід у найслабкіших зонах.

31. Методи оцінки стійкості схилів та укосів.

Переміщення ґрунтових мас на відкосах і схилах є наслідком порушення рівновагиутримуючих і зсувних сил. В практиці проектування найбільш часто звертаються до розрахунку стійкості схилів та укосів за методами круглоциліндричної поверхні ковзання (для асеквентних зсувів), за методом горизонтальних сил Маслова-Берера та графоаналітичним методом p F (для консеквентних та інсеквентних зсувів). Одним з методів розрахунку стійкості схилів та відкосів при зсувах покруглоциліндричним поверхням, є метод, запропонований В.Філленіусом і К.Терцагі. У випадку, коли сповзання ґрунту часто відбувається по будь-якій довільній кривій поверхні ковзання для визначення ступеня стійкості укосу найбільш виправданим є метод горизонтальних сил Маслова-Берера. Сутність методу полягає у визначенні активного тиску ґрунту у межах того чи іншого блоку як на підпірну стінку з вертикальною задньою межею і з поверхнею ковзання, що нахилена до горизонту під кутом α. Серед багатьох методів оцінки стійкості схилів та відкосів широко застосовується графоаналітичний метод p F, запропонований М.М.Масловим у 1949 році і перевірений практикою інженерно-геологічних розрахунків, за яким оцінюється не тільки ступінь стійкості схилу або відкосу, але і міцність гірських порід у найслабкіших зонах. Критерієм міцності порід у схилах та відкосах при використанні цього методу є величина кута опору зсуву ψ

Дата добавления: 2015-05-08