круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Данная задача имеет широкое практическое применение, так как часто необходимо ответить на вопрос о том, не обрушится ли откос под действием собственного веса грунта, а также при размещении на нем здания, транспортного средства или строительной машины (подъемного крана, трубоукладчика и т.п.).

Решение указанной задачи возможно различными методами. Достаточно широкое распространение получил метод, основанный на допущении круглоцилиндрических поверхностей скольжения, которые образуются в момент потери устойчивости откоса.

Практика свидетельствует о том, что сдвиг массива грунта, потерявшего устойчивость, происходит по поверхности близкой к круглоцилиндрической с центром С (рис.1).

В процессе расчета выявляется такое положение центра вращения, которое соответствует минимальному значению коэффициента запаса устойчивости k.

Коэффициент запаса устойчивости определяется как отношение суммы моментов всех сил, удерживающих грунт от смещения, относительно центра вращения M_уд к сумме моментов всех сил, сдвигающих грунт, относительно того же центра M_сдв.

Удерживающие и сдвигающие силы показаны на схеме, представленной на рис.2.

Сила Fi равна сумме веса блока грунта в пределах i-го участка и нагрузки, приложенной к поверхности в пределах i-го участка. Толщина блока в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, равна 1 м.

,

где - удельный вес грунта в кН/м³, равный произведению плотности грунта на ускорение свободного падения g»10м/сек².

Рис. 2. Схема сил, действующих на поверхности сдвига, в пределах i-го участка

Сдвигающая составляющая равна

.

Удерживающая составляющая обусловлена действием сил трения и сцепления и определяется по формуле

.

Так как плечо сил равно R, то коэффициент запаса устойчивости равен

.

Пример 2. Проверить устойчивость склона, используя данные варианта 5 (табл. 1.2).

Исходные данные и результаты расчета представлены в табл. 1.5.

Таблица 1.5

В табл.1.5 указано количество блоков n, на которые разделен массив грунта в зоне предполагаемого сдвига:

.

Координата x_A точки пересечения поверхности сдвига с горизонтальной поверхностью грунтового массива может быть определена по формуле

.

Радиус R определяется по формуле

.

Высота блока h_i равна

.

Значения тригонометрических функций, используемых в расчетах, можно определить по формулам

Вопросы к экзамену.

1. Составные элементы грунтов.

2. Виды твердых частиц грунта.

3. Грунтовая вода и ее виды.

4. Структурные связи и строение грунтов.

5. Классификационные показатели грунтов.

6. Определение наименования сыпучих и пылевато-глинистых грунтов.

7. Сжимаемость грунтов. Характеристики сжимаемости грунтов. Закон уплотнения. Компрессионные испытания грунтов.

8. Фазы напряженного состояния грунтов при возрастании нагрузки.

9. Водопроницаемость грунтов. Закон Дарси. Начальный градиент в глинистых грунтах.

10. Эффективные и нейтральные давления в грунтовой массе.

11. Сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона для сыпучих и пылевато-глинистых грунтов.

12. Условия предельного равновесия (условия прочности) сыпучих и связных грунтов.

13. Испытания грунтов на сдвиг при простом и трехосном сжатии.

14. Структурно-фазовая деформируемость грунтов. Принцип линейной деформируемости.

15. Особенности физико-механических свойств структурно неустойчивых просадочных грунтов.

16. Распределение напряжений в грунтовой толще от действия сосредоточенной силы. Способ элементарного суммирования.

17. Распределение напряжений в грунтовой толще от распределенной нагрузки.

18. Применение метода угловых точек для определения напряжений в грунтовой толще.

19. Влияние площади загрузки на распределение напряжений в грунтах.

20. Распределение напряжений в случае плоской задачи при действии равномерно распределенной нагрузки. Главные напряжения.

21. Контактная задача. Влияние жесткости фундамента на характер распределения контактных давлений под его подошвой.

22. Распределение напряжений в слое грунта ограниченной мощности на несжимаемом основании.

23. Распределение напряжений от собственного веса грунта.

24. Дифференциальные уравнения равновесия грунтов в предельном состоянии.

25. Начальная критическая нагрузка на грунт. Расчетное сопротивление грунта. Определение расчетного сопротивления грунта по нормативным документам.

26. Предельная критическая нагрузка для сыпучих и связных грунтов.

27. Проверка прочности грунтового основания с использованием нормативных документов.

28. Устойчивость свободных откосов и склонов. Предельный угол откоса сыпучих грунтов. Предельная высота вертикального откоса для идеально связанного грунта.

29. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

30. Расчет подпорных стенок при наличии сыпучих и связных грунтов. Активное и пассивное давление грунта на подпорную стенку.

31. Давление грунтов на трубопроводы при различных способах их прокладки.

32. Виды и причины деформаций грунтов.

33. Упругие деформации грунтов и методы их определения: метод общих упругих деформаций и метод местных упругих деформаций.

34. Определение осадки слоя грунта при сплошной нагрузке.

35. Предпосылки теории фильтрационной консолидации. Дифференциальное уравнение одномерной задачи теории фильтрационной консолидации.

36. Определение осадок фундаментов по методу послойного элементарного суммирования. Основные предпосылки метода.

37. Расчет осадок фундаментов по методу эквивалентного слоя грунта..

38. Изменение осадки во времени.

39. Расчет осадок фундаментов на слоистой толще грунтов. Теоремы о среднем относительном коэффициенте сжимаемости и среднем коэффициенте фильтрации.

40. Изменение свойств грунтов при динамических воздействиях.

Литература

1. Цытович Н.А. Механика грунтов. – М.: Высшая школа, 1983.

2. Далматов Б.И. Механика грунтов.– М.: Изд-во АСВ, 2000.

3. Механика грунтов, основания и фундаменты: учеб. пособие / С. Б. Ухов [и др.]; под ред. С. Б. Ухова. - 2-е изд., стер. - Москва: Изд-во АСВ, 2005. - 524 с.: ил. - Библиогр.: с. 520-521.

4. Бартоломей А.А. Механика грунтов. Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2004.

5. Механика грунтов, основания и фундаменты: учеб. пособие / С. Б. Ухов [и др.]; под ред. С. Б. Ухова. - Изд. 4-е, стер. - Москва: Высш. шк., 2007. - 566 с.: ил. - Библиогр.: с. 562-563.

6. Механика грунтов, основания и фундаменты [Электронный ресурс]: (включая специальный курс инженерной геологии): учебник / Б. И. Далматов. - Изд. 3-е, стер. - Санкт-Петербург: Лань, 2012. - 416 с.: ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература).

7. Механика грунтов. Основания и фундаменты [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А. И. Догадайло, В. А. Догадайло. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва: Юриспруденция, 2012. - 191 с.

8. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. – М.: Стандартинформ, 2013.

9. Свод правил СП 22.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений). – М.: 2011.

10. Свод правил по проектированию и строительству. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. – М.: ФГУП ЦПП, 2005.