Напряжения от действия собственного веса грунта

Применим метод сечений.

τ_yz = - τ_yz = 0, т.к. 2 цилиндра не могут смещаться относительно друг друга, трения нет.

Остаются только нормальные напряжения

∑Z = 0

С глубиной напряжения в однородном грунте возрастают линейно (эпюра треугольная).

Боковое расширение невозможно, так как грунт находится в условиях компрессионного сжатия.

s_y = x ∙ s_z

«x» - коэффициент бокового давления грунта, при невозможности его бокового расширения.

s_z = s₁ s_y = s_x = s₃ = s₂

x выражается через табличный коэф-т Пуассона «ν» (коэф-т бокового расширения грунта).

Эти выражения получены для однородного грунта, а если грунт будет слоистый, то:

Распределение давлений по подошве сооружений,
опирающихся на грунт (контактная задача) - Самостоятельно

Фазы напряженного состояния грунта

Предельное напряженное состояние грунта в данной точке соответствует такому напряженному состоянию, при котором малейшее добавочное силовое воздействие нарушает существующее равновесие и приводит грунт в неустойчивое состояние: в массиве грунта возникают поверхности скольжения, разрывы, просадки и нарушается прочность между его частицами и их агрегатами.

Такое напряженное состояние грунтов следует рассматривать как совершенно недопустимое при воздействии на них сооружений. Поэтому для инженерной практики важно уметь оценить максимальную возможную нагрузку на грунт, при которой он еще будет находиться в равновесии, то есть не будет терять прочность и устойчивость. Пусть на поверхность грунта через жесткий штамп огранич-х р-ров передается нагрузка и все время производится наблюдение за осадками штампа.

Приведем характерную кривую деформации грунта от действия на его поверхность местной возр-ей ступенями нагрузки.

Если ступени нагружения малы и грунт обладает связностью, то первые участки на кривой деформаций будут почти горизонтальны, то есть пока не превышена структурная прочн-ть грунт будет испытывать только незначительные упругие деформации и осадка штампа будет полностью вост-ся при разгрузке.

При последующих ступенях нагружения или даже при первой, когда будет превышена структурная прочность грунта возникает уплотнение грунта под нагрузкой, то есть уменьшается пористость грунта в некоторой его области, под нагружаемой поверхностью.

Первая фаза напряженного состояния называется фазой уплотнения. В строительстве такое состояние грунта будет полезным, так как грунт в фазе уплотнения приобретает более плотную структуру и будет давать меньшие осадки. При уплотнении зависимость между общими деформациями и давлением (сжимающим напряжением) с достаточной для практических целей точностью мажет быть принята линейной. Улотнение грунта под нагрузкой может продолжаться еще при нескольких степенях нагрузки. Но при достижении его некоторой величины возникает все больше скольжений сдвигов (между частицами грунта, так как в отдельных местах сопротивление сдвигу преодолевается и скольжение между частицами постепенно формируется в отдельной площадке скольжения и зоны сдвигов). Конец фазы уплотнения и начало образования зон сдвигов соответствует начальной критической нагрузке (или 1-ой критической нагрузке).

1^ая критическая нагрузка – нагрузка, соответствующая началу возникновения в грунте зон сдвигов и окончанию фазы уплотнения, когда под краем нагрузки между касательными и нормальным напряжениями возникают соотношения, приводящие грунт (сначала у ребер подошвы фундаментов) в предельное напряженное состояние [ПНС].

В конце фазы уплотнения (начале фазы сдвигов) непосредственно под штампом начинает формироваться жесткое ядро ограниченных смещений частиц, которое в дальнейшем расклинивает и разжимает грунт в стороны, обуславливая значительные осадки штампа.

Ядро полностью сформировывается при достижении грунтом его максимальной несущей способности, после чего остается неизменным, но возникают добавочные пластические области ядра, которые меняя свое положение, выискивают более слабые места в массиве грунта, в то время как жесткое ядро, оставаясь без изменения, внедряется в массив грунта.

При возникающем при этом предельным напряженным состоянии грунта преобладают боковые смещения частиц и формируются непрерывные поверхности скольжения, в результате чего толща грунта теряет устойчивость.

При дальнейшем увеличении нагрузки наступает вторая фаза - фаза сдвигов.

2^ая критическая нагрузка – нагрузка, при которой под нагруженной поверхностью сформировываются сплошные области предельного равновесия, грунт приходит в неустойчивое состояние и полностью исчерпывается его несущая способность.
3 фаза –фаза необратимой деформации(пластическое или прогрессирующее течение, выпирание, просадка и др. недопустимых деформаций основания).