Ответы на экзаменационные вопросы № 1-10 по дисциплине "Основания и фундаменты" (Компрессия грунтов. Природа сжимаемости грунтов. Виды загружения. Принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований зданий), страница 4

4. Давление грунтов на ограждающие конструкции. Активное давление и пассивный отпор грунта. Факторы, определяющие величину активного давления и пассивного отпора. Анализ методов. Давление грунтов на огражд-ие констр опр-ют для оценкиобщейустойчивости сооруж или прочности материала конструкции, а также - для установления величины смещений сооруж или дефор огражд-ей констр-ии. Эти задачи реш-ся с изм-ем моделей грунтового массива в виде линейно -деформ-ой или нельнейно-деформ-ой среды или в виде модели теории предельного равновесия - в зависимости от конкретн усл поведения огражд констр-ии. Когда устойчивость откоса требуемой крутизны не обеспечивается, для его поддержания приходится устраивать подпорные стенки. Поддерживая грунт,  они испытывают с его стороны давление, которое называется активным давлением. Подпорная стенка, возведенная на мягких грунтах,  поддерживает грунт, который, перемещаясь по поверхности  скольжения АС,  стремится сдвинуть и повернуть стенку. При небольшом смещении подпорной стенки в призме обрушения АВС наступает предельное равновесие, при котором и будет проявляться активное давление. Подпорная стенка заглублена в грунт, ее смещение сопровождается развитием давления на грунт в пределах участка А'В'. По мере перемещения низа подпорной стенки, сопротивление грунта будет возрастать, пока в пределах призмы выпирания А'В'С′ не возникнет предельное напряженное состояние, при котором сопротивление грунта максимально. Это макс.сопр-ние грунта,  когда на него давит элемент соор-я, наз-ся пассивным отпором(или пассивным давлением грунта).

 (Схема развития активного Е_А и пассивного Е_П давлений грунта на подпорную стенку (а) и поверх-ти скольжения (б)).

Активное давление и пассивный отпор соответствуют двум крайним случаям предельного напряженного состояния массива грунта у подпорной стенки при ее подвижке (перемещении). В призме обрушения за подпорной стенкой при активном давлении грунта наибольшее главное напряжение имеет преимущественно вертикальное направление (отклонение от вертикали возникает от действия трения грунта о стенку), при пассивном отпоре — преимущественно горизонтальное направление (б). Искривление поверхностей скольжения около подпорной стенки объясняется трением грунта о стенку. Для определения активного и пассивного давления грунта на сооружение обычно принимается модель теории предельного равновесия. При этом в практических расчетах используют допущение, введенное Кулоном, о прямолинейном очертании линий скольжения.

Факторы. Величина активного или пассивного грунта зависит от величины характеристик прочности грунта - угла давления внутр трения (фи) и сцепления (с), а также от геометрич размеров и конструкций подпорного сооруж, очертаний пов-ти грунта в пределах призмы обрушения или призмы выпирания. С увеличение угла внутр трения и сцепления активн давление уменьшается, а пассивное - увелич-ся. Внешняя пригрузка на пов-ти обрушения приводит к ув активн давл, а на пов-ти выпирания - к ув пассивного отпора грунта.

Аналитический метод. Применяется в простейших случаях при гориз-ной поверхности грунта и вертик-ной задней грани подпорной стенки, при с=0  и действии равномерно распределенной нагрузки по поверхности призмы обрушения. Опр-е давления на верт.гладкую подпорную стенку при горизонтальной засыпке. Рассмотрим условие предельного равновесий элементарной призмы, вырезанной из призмы обрушения вблизи задней грани подпорной стенки (а). На гориз-ю и верт-ю площадки этой призмы будут действовать глав. напряжения σ₁ (большее) и σ₃ (меньшее). При небольших гориз.смещениях стенки возникнет предельное равновесие рассматриваемой элементарной призмы. Соотношение между σ₃и σ₁ будет обусловлено уравнением: σ₃/σ₁=tg²(45°-φ/2). На глубине z величина σ₁ =γz (γ – удельный вес). Отсюда σ₃=γz tg²(45°-φ/2). Так как σ₃ прямо пропорционально глубине z, а остальные величины для однородного грунта постоянны, эпюра давления грунта на подпорную стенку будет треугольной. Площадь этой эпюры соответствует равнодействующей активного давления грунта Е_а на подпорную стенку. При z=H Е_а=(γH²/2)tg²(45°-φ/2). Равнодействующая пассивного отпора при заглублении на величину Н конструкции, передающей давление на грунт, составит: Е_п =(γH²/2)tg²(45°+φ/2). Горизонтальное давление    на    ограждающую    конструкцию  может принимать   различные   значения –  от   активного давления до пассивного отпора.  Для связного грунта (обладает способностью держать вертикальный откос): учет сцепления грунта приводит к уменьшению активного давления.