Оценка устойчивости удерживающих сооружений.

Теоретическая часть.

В строительной инженерной практике в целях обеспечения устойчивости оползневых природных склонов, откосов земляного полотна транспортных сооружений, набережных, порталов туннелей широко используются подпорные стенки различных конструкций. Наибольшее распространение получили гравитационные стенки, на удерживающую способность которых значительное и определяющее влияние оказывает их собственная сила тяжести. При расчете общей устойчивости гравитационных подпорных стенок рассматривают их устойчивость на глубокий сдвиг, плоский сдвиг по основанию и на опрокидывание. Во всех случаях в качестве основной активной силы, действующей на подпорную стенку как на ограждающую конструкцию, выступает давление грунта засыпки.

Рассмотрим наиболее характерные случаи давления грунтов на подпорные стенки.

Вертикальная гладкая стенка с горизонтальной поверхностью засыпки.

Принимается, что стенка жесткая и неподвижная, трение грунта о стенку отсутствует. При таких условиях напряженное состояние грунта за подпорной стенкой будет абсолютно подобно напряженному состоянию массива бесконечно распространенного слоя грунта (рис.5.1).

Активное боковое давление грунта о заднюю стенку при гладкой вертикальной поверхности будет равно наименьшему главному напряжению σ₂ ,которое определяется по формуле:

                                               (5.1)

из которой максимальное напряжение будет равно:

                                         (5.2)

Рисунок 5.1.- Схема действия сил засыпки на гладкую вертикальную грань подпорной стенки.

В случае пассивного давления грунта , т.е. когда верх стенки будет перемещаться по направлению к грунту :

                                                   (5.3)

Для определения общего давления грунта на стенку со стороны засыпки, т.е. равнодействующей сил давления, достаточно определить площадь эпюры давления которая представляет треугольник с основанием σ_2max (рис.5.1).

Тогда полное активное E_a и пассивное E_п давление на единицу длины стенки будет равно:

                                        (5.4)

                                          (5.5)

Вектор этих давлений будет находиться в центре тяжести треугольной эпюры, т.е. на одной третей ее высоты.

Учет действия равномерно распределенной нагрузки, действующей на засыпку.

Если горизонтальная поверхность грунта нагружена сплошной равномерно распределенной нагрузкой q, начинающейся у верхней кромки задней стенки, то для определения наибольшего давления заменяют ее слоем грунта такой высоты, чтобы давление на единицу площади осталось прежним. Приведенная таким образом толщина слоя грунта будет равна:

                                                                         (5.6)

В этом случае интенсивность бокового давления грунта на стенку определяют(рис 5.2.):

 для точки b

                                         (5.7)

для точки а

                           (5.8)

Рисунок 5.2.- Давление на заднюю грань стенки при действии равномерно распределенной нагрузки и собственной силы тяжести грунта засыпки.

Величина равнодействующей активного давления определяется как площадь заштрихованной трапеции:

                           (5.9)