Расчетная работа

-
...

Оглавление
1. Исходные данные. 1
2. Геологический разрез. 2
3. Построение графиков главных напряжений. 3
3.1. Определение расчетной ширины полотна. 3
3.2. Определение напряжений на подошве земляного полотна. 3
3.3. Точки вычислений главных напряжений. 3
4. Расчет прочности в различных точках грунтового основания. 13
5. Расчет безопасных (Pбез), допустимых (Pдоп) и критических (Pкр) напряжений. 23
6. Расчет осадки земляного полотна методом послойного суммирования 24
7. Расчет осадки, влажности и прочности грунта основания по времени (консолидация) 26
8. Расчет устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения. 32
9. Построение откоса с коэффициентом устойчивости равным 1 35

-

(k = 0,8);
α = 1,2611 рад;
μ = 0,70458;
V = 0,09825;
ε = 0,30317;
P1 = 30,121 кПа;
P2 = 4,2002 кПа;
τmax = 12,9605 кПа;
для точки 6:
(k = 1;
α = 1,10715 рад;
μ = 0,6371;
V = 0,06771;
ε = 0,2847;
P1 = 27,236 кПа;
P2 = 2,895 кПа;
τmax = 11,171 кПа;
для точки 7:
(k = 1,2);
α = 0,94677 рад;
μ = 0,5567;
V = 0,043;
ε = 0,25832;
P1 = 23,799 кПа;
P2 = 1,8383 кПа;
τmax = 11,043 кПа;
для точки 8:
(k = 1,4);
α = 0,7955 рад;
μ = 0,48057;
V = 0,0259;
ε = 0,22734;
P1 = 20,544 кПа;
P2 = 1,107 кПа;
τmax = 9,719 кПа;
для точки 9:
(k = 1,6);
α = 0,6632 рад;
μ = 0,40707;
V = 0,01514;
ε = 0,195976;
P1 = 17,402 кПа;
P2 = 0,647 кПа;
τmax = 8,3777 кПа;
для точки 10:
(k = 1,8);
α = 0,55303 рад;
μ = 0,34323;
V = 0,008837;
ε = 0,1672;
P1 = 14,673 кПа;
P2 = 0,3779 кПа;
τmax = 7,148 кПа;
для точки 11:
(k = 2);
α = 0,46365 рад;
μ = 0,28994;
V = 0,005231;
ε = 0,14235;
P1 = 12,395 кПа;
P2 = 0,2236 кПа;
τmax = 6,0855 кПа.
По результатам расчета строим график изменения главных напряжений.
Рис.1. График изменения главных напряжений
4. Расчет прочности в различных точках грунтового основания.
Критерий прочности в точке грунтовой толщи служит коэффициент запаса «Kзап»
; где:
– средневзвешенное значение угла внутреннего трения;
;
и М1 – угол внутреннего трения и толщина 1-го слоя грунта;
и М2 – угол внутреннего трения и толщина 2-го слоя грунта;
– угол максимального отклонения;
= arcsin[(P1 – P2) / (P1 – P2 + 2 * γср*(z + hс + hзагл))]
P1 и P2 – наибольшее и наименьшее главные напряжения;
z – координаты расчетной точки, м;
hзагл – глубина заложения фундамента, в нашем случае hзагл = 0;
γср – средневзвешенное значение удельного веса грунта:
;
Cср – средневзвешенное значение сил сцепления;
;
hс – условный дополнительный слой грунта за счет приведения сил сцепления к силам внутреннего трения;
.
Так как максимальная величина z в указанных в задании 16-ти точках равна 1,6Bр, т.е.
zmax = 1,6*Bр = 1,6 * 8,83 = 14,128 м, а толщина 1-го слоя грунта 15,2 м при УГВ = 16,5 м, рассматриваемые точки не выходят за пределы 1-го слоя. Поэтому в вышеприведенных формулах средневзвешенных величин будут отсутствовать данные по 2-му слою, т.е.:
= = 22°;
γср = γ1 = 20 кН/м3;
Сср = С1 = 0,03 МПа = 30 кПа.
Точка 1:
x = 0;
z = 0,2Bр = 0,2*8,83 = 1,766 м;
P1 = 42,612 кПа;
P2 = 32,144 кПа;
= 3,713 м;
= arcsin[(42,612–32,144) / ( 42,612+32,144+2*20*(1,766+3,713))]=
= 2,041°;
= 10,779;
точка 2:
x = 0,6Bр = 0,6*8,83 = 5,298 м;
z = 0,2Bр = 0,2*8,83 = 1,766 м;
hс = 3,713 м;
Для точки 2 и далее, для точек с координатами, отличными от точек по разделу 3 угол видимости:
(при 0 ≤ k ≤ 0); или
(для k > 1), где:
k – координата точки по оси x в долях Bр;
ℓ – координата точки по оси z в долях Bр;
= 2,5536 рад;
μ = 0,9894;
P1 = 42,297 кПа;
V = 0,6363;
P2 = 27,2 кПа;
= arcsin[(42,297–27,2) / (42,297+27,2+2*20*(1,766+3,713))]=
= 2,9979°;
= 7,338;
точка 3:
x = 1Bр = 8,83 м;
z = 0,2Bр = 0,2*8,83 = 1,766 м;
hс = 3,713 м;
= 1,4711 рад;
μ = 0,785;
P1 = 33,559 кПа;
V = 0,1515;
P2 = 6,479 кПа;
= arcsin[(33,559–6,479) / (33,559+6,479+2*20*(1,766+3,713))]=
= 5,997°;
= 3,669;
точка 4:
x = 1,6Bр = 1,6*8,83= 14,128 м;
z = 0,2Bр = 0,2*8,83 = 1,766 м;
hс = 3,713 м;
= 0,245 рад;
μ = 0,1552;
P1 = 6,634 кПа;
V = 0,00078;
P2 = 0,0332 кПа;
= arcsin[(6,634–0,0332) / (6,634+0,0332+2*20*(1,766+3,713))]=
= 1,675°;
= 13,135;
точка 5:
x = 0;
z = 0,6Bр = 0,6*8,83 = 5,298 м;
hс = 3,713 м;
P1 = 40,048 кПа;
P2 = 16,031 кПа;
= arcsin[(40,048–16,031) / (40,048+16,031+2*20*(5,298+3,713))]=
= 3,3056°;
= 6,655;
точка 6:
x = 0,6Bр = 0,6*8,83= 5,298 м;
z = 0,6Bр = 0,6*8,83 = 5,298 м;
hс = 3,713 м;
= 1,8 рад;
μ = 0,883;
P1 = 37,746 кПа;
V = 0,263;
P2 = 11,246 кПа;
= arcsin[(37,746–11,246) / (37,746+11,246+2*20*(5,298+3,713))]=
= 3,711°;
= 5,928;
точка 7:
x = Bр = 8,83 м;
z = 0,6Bр = 0,6*8,83 = 5,298 м;
hс = 3,713 м;
= 1,2793 рад;
μ = 0,712112;
P1 = 30,443 кПа;
V = 0,10234;
P2 = 4,375 кПа;
= arcsin[(30,443–4,375) / (30,443+4,375+2*20*(5,298+3,713))]=
= 3,781°;
= 5,818;
точка 8:
x = 1,6Bр = 1,6*8,83 = 14,128 м;
z = 0,6Bр = 0,6*8,83 = 5,298 м;
hс = 3,713 м;
= 0,5586 рад;
μ = 0,347;
P1 = 14,8134 кПа;
V = 0,0091;
P2 = 0,3892 кПа;
= arcsin[(14,8134–0,3892) / (14,8134+0,3892+2*20*(5,298+3,713))]=
= 2,2°;
= 10;
точка 9:
x = 0
z = 1,0Bр = 8,83 м;
hс = 3,713 м;
P1 = 34,982 кПа;
P2 = 7,767 кПа;
= arcsin[(34,982–7,767) / (34,982+7,767+2*20*(8,83+3,713))]=
= 2,865°;
= 7,679;
точка 10:
x = 0,6Bр = 0,6*8,83= 5,298 м;
z = Bр = 8,83 м;
hс = 3,713 м;
P1 = 32,344 кПа;
P2 = 5,558 кПа;
= arcsin[(32,344–5,558) / (32,344+5,558+2*20*(8,83+3,713))]=
= 2,845°;
= 7,732;
точка 11:
x = Bр = 8,83 м;
z = Bр = 8,83 м;
hс = 3,713 м;
P1 = 27,236 кПа;
P2 = 2,895 кПа;
= arcsin[(27,236–2,895) / (27,236+2,895+2*20*(8,83+3,713))]=
= 2,623°;
= 8,387;
точка 12:
x = 1,6Bр = 1,6*8,83= 14,128 м;
z = Bр = 8,83 м;
hс = 3,713 м;
P1 = 17,402 кПа;
P2 = 0,647 кПа;
= arcsin[(17,402–0,647) / (17,402+0,647+2*20*(8,83+3,713))]=
= 1,847°;
= 11,909;
точка 13:
x = 0;
z = 1,6Bр = 1,6*8,83 м = 14,128 м;
hс = 3,713 м;
P1 = 27,432 кПа;
P2 = 2,9711 кПа;
= arcsin[(27,432–2,9711) / (27,432+2,9711+2*20*(14,128+3,713))]=
= 1,884°;
= 11,677;
точка 14:
x = 0,6Bр = 0,6*8,83= 5,298 м;
z = 1,6Bр = 1,6*8,83 = 14,128 м;
hс = 3,713 м;
= 1,0304 рад;
μ = 0,6009;
P1 = 25,6896 кПа;
V = 0,05503;
P2 = 2,35256 кПа;
= arcsin[(25,6896–2,35256) / (25,6896+2,35256+2*20*(14,128+3,713))]=
= 1,803°;
= 12,201;
точка 15:
x = Bр = 8,83 м;
z = 1,6Bр = 1,6*8,83 = 14,128 м;
hс = 3,713 м;
= 0,896 рад;
μ = 0,5338;
P1 = 22,819 кПа;
V = 0,03666;
P2 = 1,5674 кПа;
= arcsin[(22,819–1,5674) / (22,819+1,5674+2*20*(14,128+3,713))]=
= 1,65°;
= 13,33;