Оценка прочности и устойчивости грунтов. Определение давления на подпорную стенку и построение эпюр его активной и пассивной составляющих

Дисциплина:  МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Раздел:  ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВ 

Практическое занятие № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНКУ

 И ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ЕГО АКТИВНОЙ И ПАССИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Задание. Рассчитать  и построить эпюры активной и пассивной составляющих  давления связного грунта на гладкую (угол трения грунта о стенку равен нулю) подпорную стенку по методу Кулона для случая горизонтальной поверхности земли за стенкой и отсутствия над стенкой нагрузки. Грунт за стенкой и в основании пылевато-глинистый.

Таблица 1

Исходные данные

В табл. 1 приведены следующие исходные данные:

Н – высота стенки,

h – заглубление,

b – ширина стенки,                       

γ – удельный вес грунта,

φ_I – угол внутреннего трения,

С_I – сцепление грунта.

Порядок выполнения работы

1) Определить активное давление грунта Р_а на уровне подошвы стенки без учета сцепления

                                            Р_аφ = γ·Н· λ_а ,                                                           (1)

где   λ_а =  – коэффициент активного давления.                                                         

2) Вычислить силу активного давления  грунта на стенку высотой Н  без учета сцепления:  

F_aφ = 0,5· Р_аφ· Н = 0,5· γ·Н²· λ_а                                 (2)

3)  Определить составляющую активного давления за счет сцепления:

                                       (3)

4) Рассчитать полное значение активного давления с учетом сцепления грунта:

            Р_а = Р_аφ – Р_ас                                                            (4)

Таким образом, сцепление уменьшает боковое давление грунта на стенку на постоянную по всей высоте стенки величину Р_ас. На некоторой глубине h_с суммарное давление Р_а будет равно нулю.

5) Из условия Р_а = 0  определить h_с по формуле:

                                             (5)

6) Высоту результирующей эпюры активного давления грунта рассчитать по формуле:

Н_р = Н - h_с                                                              (6)

7) Определить результирующую силу активного давления связного грунта:

F_a = 0,5· Р_а·Н_р                                                       (7)

8) Расстояние точки приложения силы F_a от подошвы стенки равно:

.                                                         (8)                            

9) Определить пассивное давление на уровне подошвы стенки за счет сил трения:

           Р_пφ = γ·h· λ_п ,                                                         (9)

где λ_п =  - коэффициент пассивного давления.

10) Определить составляющую пассивного давления за счет сцепления:

                                       (10)

11) Вычислить полное значение пассивного давления с учетом сцепления грунта:

Р_п = Р_пφ + Р_пс                                                         (11)

12) Результирующую силу пассивного давления рассчитать по формуле:

F_п =0,5(Р_пφ + 2Р_пс)·h                                                 (12)

13) Расстояние точки приложения силы F_п от подошвы стенки равно:  

.                                                            (13)

14) В масштабе изобразить схему (рис. 1) стенки с указанием ее размеров.

15) На схеме (рис. 1) построить эпюры давлений грунта с проставлением значений давлений, указать результирующие силы F_a, F_пи плечи сил l_а, l_п.

16) На схеме пунктирными линиями показать плоскости обрушения и выпора грунта.