|
Исходные данные для решения рассматриваемых задач включают в себя свойства элементов (плотность, модуль упругости, коэффициент Пуассона, сцепление и угол внутреннего трения пород), поверхностные нагрузки и граничные условия. Расчетные физико-механические характеристики насыпи земляного полотна и грунтов склона при различных значениях их относительной влажности и условий эксплуатации автомобильных дорог приняты согласно «Отраслевым дорожным нормам» [104] (см. раздел 4). 2.3. Построение изолиний напряжений и анализ их распределения в системе «склон + земляное полотно» Используя вышеописанную модель определим составляющие напряжений, возникающих в системе С+ЗП при следующих значениях их физико-механических характеристик: у]=у2= Ь9т/м3; у3=2,5т/м3; Е1=Е2-25МПа; Е3=65МПа; Здесь: у плотность грунта; Е модуль упругости; v коэффициент Пуассона. Индексом «1» обозначены расчетные характеристики насыпного грунта, индексом «2» делювиального слоя, индексом «3» коренного массива. Рассмотрим два случая природного склона: 1. Делювиальный слой без коренного массива (когда делювиальный слой имеет большую мощность). 2. Делювиальный слой на коренном массиве. На рис. 2.6 2.14 построены изолинии составляющих напряжений для первого случая при всех трех вариантах земляного полотна. На рис. 2.6, 2.7, 2.8 построены изолинии вертикальных составляющих напряжений. На рис. 2.9, 2.10, 2.11 построены изолинии горизонтальных составляющих напряжений. 48 |
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И АНАЛИЗ ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ НАСЫПЬ-ОСНОВАНИЕ 2.1. Математико-механическая модель и исходные расчетные данные На рис. 2.1 показана расчетная модель характерной высокой насыпи автомобильной дороги (ab ось симметрии). До середины высоты насыпи заложение откосов составляет 1:2, выше 1:1,5. Размеры модели приняты на основании известного положения теории упругости о том, что граничные ус* ловия практически не влияют на распределение напряжений, если границы области удалены от рассматриваемой части области не менее чем на 6 ее наибольших размеров. Так как высота насыпи принята равной h, то высота расчетной модели составляет 7h, а соответствующий горизонтальный размер 4,75h*6 = 28,5h. Исследуемая область разбита на 17718 треугольных элементов, соединенных в 9044 узлах. Разбивка проведена таким образом, чтобы элементы имели наименьшие размеры в исследуемой части области (рис. 2.2). Граничные условия заданы следующим образом: 1) вдоль вертикальных границ расчетной схемы отсутствуют перемещения в горизонтальном направлении; 2) вдоль нижней горизонтальной границы отсутствуют вертикальные перемещения; 3) на перемещения других точек ограничения не наложены. Исходные данные для решения рассматриваемых задач включают в себя свойства элементов (плотность, модуль упругости, коэффициент Пуассона, сцепление и угол внутреннего трения пород), поверхностные нагрузки и граничные условия. Расчетные физико-механические характеристики пород насыпи и грунтового основания при различных значениях их относительной влажности и условий эксплуатации автомобильных дорог приняты согласно «Отраслевым дорожным нормам» [ 71 ] (см. раздел 4). 2.2. Построение изолиний напряжении и анализ их распределения в системе насыпь-основание Используя вышеописанную модель определим составляющие напряжений, возникающих в системе насыпь-основание при следующих значениях их физико-механических характеристик: у\ —уг—\', Е/Ег= 1; Vi =0,35; V2 =0,3548 и 0,4286. Здесь: у плотность грунта; Е модуль упругости; v • коэффициент Пуассона. Индексом «1» обозначены расчетные характеристики грунта насыпи, индексом «2» грунтового основания. Значение коэффициента Пуассона пород насыпи Vi как обычно при расчетах принято равным 0,35. Аналогичный коэффициент для пород грунтового основания v29 0,3548 соответствует супесям, коэффициент бокового распора которых ц =0,55 [ 99 ], а значению v20,4286 соответствуют глины приц=0,75.1 На рис. 2.3,2.4 с интервалом 0,1 построены изолинии вертикальных составляющих безразмерных напряжений (напряжения, деленные на yh, где у плотность пород, h высота насыпи). Как видно эти напряжения для двух рассматриваемых вариантов (когда грунтовое основание супеси или глины) практически не отличаются друг от друга. Анализ изолиний распределения вертикальных напряжений показывает, что рассматриваемую область можно разделить на три зоны А, В и С, изображенные на рис. 2.3 с учетом того, что линия ab является вертикальной осью симметрии. В зоне А вертикальные составляющие напряжений меньше веса столба вышележащих пород. Эта разница максимальна вдоль линии ab и с изменением глубины расположения точек от 0 до 2h составляет 0 15 %. Действительно, в точках оси симметрии ab вертикальные напряжения совпадали бы с весом столба вышележащих пород, если насыпь заменить слоем грунта тол1Связь между коэффициентамибокового распора и Пуассона определяется известной формулой Динника ft = v(lv)'1. |