Давление грунта на сооружение в насыпи и выемке

Давление грунта на сооружение в насыпи

Если жесткость сооружения не превышает жесткости окружающего его грунта насыпи, то нормальная и касательная составляющие нормативного давления в любой точке верхнего свода по теории предельного равновесия сыпучих тел выражаются формулами (рис. 1).

где  - объемный вес грунта; Z - глубина рассматриваемой точки от поверхности насыпи; α - угол, который составляет нормаль к поверхности сооружения в рассматриваемой точке с вертикалью, ξа - коэффициент активного бокового давления грунта;

 угол внутреннего трения грунта,

Составляющие давления на нижний свод сооружения выражаются также формулами (1), но в них вводится множитель

Равнодействующая давлений на верхнюю половину сооружения равна весу вышележащего грунта и при круговом поперечном сечении составляет;

Равнодействующая активных давлений на о6е половины круглого трубопровода, т.е. сила, передающаяся на основание, определяется из формулы

Здесь H - высота насыпи над верхом сооружения; D1 - наружный диаметр его,

Значения параметров А1 и А2, в зависимости от величины , приведены на графике рис. 2.

При жесткости сооружения, превышающей жесткость грунта насыпи, давление на сооружение оказывается большим, чем вес вышерасположенного грунта. Равнодействующая дополнительного равномерного вертикального давления на верхнюю половину сооружения от концентрации давления составляет:

где Кн - коэффициент концентрации давления гранта в насыпи, определяемый по верхней части графика рис 19 33 в зависимости or отношения H/Di и от величины произведения. Sх; х. - коэффициент выступания, т. е. отношение выступающей из основания части h трубопровода к его ширине; S - коэффициент, принимаемый в зависимости от жесткости основания под трубопроводом.

- очень жесткое (скальное, свайный фундамент) - S = 1,0;

- жесткое (крупнообломочные грунты; пески гравелистые, крупные и средней крупности, плотные; супеси твердые; суглинки и глины, твердые и полутвердые) - S=0,7;

- плотное (пески гравелистые, крупные и средней крупности, средней плотности; пески мелкие, плотные; супеси пластичные суглинки и глины тугопластичные) - S = 0,5,

- податливое (пески гравелистые, крупные и средней крупности, рыхлые; пески мелкие, средней плотности; пески пылеватые, плотные; супеси текучие; суглинки и глины мягко-пластичные) - S = 0,3;

- очень податливое (пески мелкие, рыхлые; пески пылеватые, средней плотности и рыхлые, суглинки и глины текуче-пластичные и текучие) - S = 0.

Для гибких трубопроводов дополнительное вертикальное давление не учитывается

Боковое давление определяется по формулам (1) без учета концентрации давлений и может быть представлено эпюрами, показанными на рис. 4 с ординатами;

Для упрощения можно принять среднее боковое давление равномерным:

или еще проще

В упругой стадии работы грунта остаются справедливыми формулы (1) - (3), но при определении бокового давления уже следует исходить из величины коэффициента бокового давления  которому соответствует условный угол внутреннего трения

Кроме того, коэффициент концентрации давления грунта в насыпи берется уже по графику рис. 5 в зависимости oт коэффициента Пуассона μ и параметра

где bn - ширина опорной поверхности трубопровода; Е0 - модуль деформации грунта основания; Егр - модуль деформации засыпки; х - отношение выступающей из основания части трубопровода к его наружному диаметру

Для очень жесткого сооружения можно принять  и тогда

Исходя из графика рис. 5 и формулы (18), можно рекомендовать расчетные значения коэффициента Кн для жесткого трубопровода, приведенные в табл. 1.

При заглублении трубопровода в основание, т. е. при малых значениях коэффициента снижаются и соответствующие значения . Однако их не следует брать меньше единицы, так же как и для гибких трубопроводов.

Давление грунта на сооружение в выемке (траншее)

Равнодействующая нормативного вертикального давления грунта на сооружение в траншее определяется по формуле

где Н - высота засыпки над верхом сооружения; К тр - коэффициент вертикального давления грунта в траншее, зависящий от отношения Н/Вср и определяемый по нижней части графика рис, 3;

при этом кривая 1 соответствует песчаным грунтам, а кривая 2 - глинистым;

В - ширина траншеи на уровне верха сооружения;

Вср - средняя ширина траншеи;

φ - коэффициент, учитывающий совместность деформаций трубопровода и грунта, находящегося между его стенками и стенками траншеи:

Здесь δ - толщина стенки трубопровода; г - радиус

срединной поверхности трубопровода; х - коэффициент выступания трубопровода из основания; Е - модуль упругости материала трубопровода; Eгр - модуль деформации засыпки, принимаемый по табл. 2.

Боковое давление грунта в узких траншеях или совсем не учитывается или при хорошем уплотнении «пазух» учитывается в размере до 20% вертикального.

Вертикальное давление грунта на сооружение в широкой траншее не может превышать соответствующего давления на сооружение в насыпи. В противном случае расчетное давление на сооружение в траншее определяется по формулам для насыпи.