начальное напряженное состояние

Начальное напряженное состояние массива грунта может также изменяться в период работ нулевого цикла: вследствие выемки грунта при разработке котлована, водопонижения, трамбования или укатки грунта и т. п.

В этих случаях приходится говорить уже не о начальном, а видоизмененном  -  исходном напряженном со­стоянии основания, которое и взаимодействует далее с напряжени­ями, возникающими от сооружения.

Точное определение начального и исходного напряженного со­стояния массива грунтов представляет собой сложную задачу, свя­занную с необходимостью учета многих факторов. До настоящего времени пригодного для инженерных расчетов решения этой задачи еще не получено. Поэтому на практике обычно пользуются весьма упрощенным представлением о том, что природные напряжения в массиве грунтов определяются только силами гравитации, т. е. формируются под действием собственного веса. При этом считает­ся, что все деформации массива от собственного веса грунта уже прекратились и напряжения полностью стабилизировались.

Тогда при горизонтальной поверхности массива грунтов напря­жения на глубине определяются выражениями.

Отсюда можно показать, что для однородного напластования при y(z) =const вертикальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z от поверхности определяются формулой.

При неоднородном напластовании с горизонтальным залегани­ем слоев эта эпюра будет уже ограничиваться ломаной линией, где наклон каждого отрезка в пределах мощности слоя определя­ется значением удельного веса грунта этого слоя. Важно отметить, что неоднородность напластования может вызы­ваться не только наличием слоев с разными характеристиками, но и наличием в пределах толщи грунта уровня подземных вод. В этом случае следует учесть уменьшение удельного веса грунта за счет взвешивающего действия воды на минеральные частицы.

Если на некоторой глубине ниже уровня подземных вод залегает водоупорный слой (плотные маловлажные глины или суглинки), то на его кровле необходимо учитывать также и давление от столба вышележащей воды, обозначенное на рисунках. Тогда эпюра природного давления будет уже ограничиваться линией.

Определив значения компонент вертикальных напряжений а, при любом напластовании грунтов и зная соответствующие значе­ния коэффициентов бокового давления £, можно по формуле найти значения компонент горизонтальных напряжений. Как указывалось, коэффициент i может меняться в пределах от 0 до 1.

Однако из-за сложных процессов фор­мирования массива грунтов может оказаться, что соотношение действующих в грунтовой толще напряжений будет превышать единицу. Такое положение соответствует, например, описанному случаю переуплотненных грунтов. Поскольку определить действующие в массиве напряжения можно только в результате очень трудоемких экспериментов, иногда считают, что природное напряжение в массиве грунтов соответствует ша­ровому тензору.

Отметим также, что при горизонтальной поверхности массива компоненты природного напряжения всегда являются главными сжимающими напряжениями