Почвен натиск върху конструкцията, Почви и основи на хидротехнически съоръжения, Учебна база
Най-простите практически методи за определяне
Понятия за активен и пасивен натиск
При решаване на практически задачи от общото напрегнато състояние на почвената маса обикновено се отделя в отделна задача за определяне на напреженията и силите, предавани на вертикалните или наклонените повърхности на конструкцията. Типичните конструкции, за които оценката на почвения натиск E е от съществено значение, са различни видове подпорни стени (фиг. 6.1, а), например разделителни стени на кръстовището на земни язовири с бетонни или водноелектрически сгради, насипи, кейове, шлюзови стени и др. В допълнение, страничното почвено налягане се определя върху стените на мазета (фиг. 6.1, b), опори на мостове (фиг. 6.1, c), хидравлични конструкции (фиг. 6.1, d), огради на ями, стени на прегради и др.
Ориз. 6.2. Връзка на земния натиск (E) с големината и посоката на хоризонталното преместване (II) на конструкцията
Нека разгледаме този ефект на изместване на вертикалната контактна повърхност на примера на най-простата подпорна стена (фиг. 6.2). В случай на уверено неподвижна стена (фиг. 6.2, c и вижте фиг. 6.1, b), деформациите на почвата в зоната, най-близка до стената, възникват без възможност за странично разширение и следователно под действието само на собственото тегло на почвата, в съответствие с (3.3), можем да вземем брадва \u003d 1 2 / 2, което в този случай често се нарича налягане на покой.
Под въздействието на почвения натиск конструкцията може да се измести от почвата за засипка (на фиг. 6.2 със знак минус, т.е. - 60.
В този случай в почвената маса се образуват плъзгащи се повърхности и постепенно се образува зона на срутване и пластична деформация на почвата, която понякога се нарича призма (клин) на срутване (1 на фиг. 6.2, b). Възникващи в зоната на преместванесилите на съпротивление на срязване на почвата водят до намаляване на налягането на почвата, което при определена стойност на преместване - Vа на конструкцията и края на образуването на призмата на срутване, достига граничното минимално налягане, наречено активно налягане или натиск - Еа (фиг. 6.2, а). Експериментите показват, че много малки премествания на стените от порядък II>gt; (0,002. 0,0002) N.
Понякога, в резултат на действието на външни сили, движението на конструкцията се извършва към земята, т.е. възниква случаят + I (фиг. 6.2). Това може да се прояви ясно в конструкции, които възприемат големи хоризонтални натоварвания, например опори на сводести мостове (виж фиг. 6.1, c). При хидротехническите съоръжения (виж фиг. 6.1, d) в резултат на действието на водното налягане възникват хоризонтални премествания от страната надолу по течението + и и от страната нагоре -V.
Когато стената се придвижи към земята (фиг. 6.2, d), постепенно се образува зона или призма на повдигане на почвата (2 на фиг. 6.2, d) и възникват сили на съпротивление на срязване, които предотвратяват повдигането. В резултат на това възниква непрекъснато нарастваща почвена реакция по ръба на стената, която до момента, в който цялата призма се повдигне, достига максимална стойност, наречена пасивно налягане или почвено налягане EP (фиг. 6.2, а).
За развитието и формирането на пасивен земен натиск са необходими големи премествания +1/, значително надвишаващи 0а. Това се дължи по-специално на уплътняването на почвата зад стената. При прехвърляне на външно (изместваща стена) натоварване върху почвата, почвата първо се уплътнява и едва след това започват да се образуват плъзгащи се повърхности - повдигане на почвата.
По този начин активният натиск се разбира като ограничаващото налягане на почвата върху конструкцията в условия, когато почвата зад конструкцията (стената) е преминала в състояние на гранично равновесие,т.е., с безкрайно малко добавяне на натоварване, почвата зад стената ще се срути. Пасивният натиск е ограничаващата реакция на почвата, когато конструкцията се движи към земята при условия, когато цялата почва зад конструкцията (стената) е преминала в състояние на гранично равновесие и при безкрайно малък допълнителен товар почвата ще бъде повдигната зад стената. Трябва да се подчертае, че по отношение на конструкциите активният натиск винаги е активна сила, а пасивният натиск е реактивна сила.
За определяне на активния и пасивния натиск на почвата върху конструкцията обикновено се приема изчислителен модел на граничното равновесие на почвата, прилагат се решения на теорията на граничното равновесие или различни приблизителни решения, базирани на този модел.