Эффективное / Полное напряжение в грунте
Вертикальное рабочее напряжение σz определяется следующим образом:
где: | σz | - | вертикальное рабочее общее напряжение |
γef | - | вес погруженной единицы грунта | |
z | - | глубина под поверхностью земли | |
γw | - | удельный вес воды |
Данное выражение в общей форме описывает т.н. концепцию действительного напряжения:
где: | σ | - | общее напряжение |
σef | - | действительное напряжение (активное) | |
u | - | нейтральное напряжение (давление поровой воды) |
Общее, действительное и нейтральное напряжение в грунте
Концепция действительного напряжения действительно только для рабочего напряжения σ, поскольку сдвиговое напряжение τ не передается водой, а, значит, не действует. Общее напряжение определяется с помощью основных понятий теоретической механики, действительное напряжение определяется как разница между общим напряжением и нейтральным (пластовым) давлением (всегда рассчитывается, его нельзя измерить). Поровое давление определяется лабораторными или эксплуатационными испытаниями, либо расчетным способом. Ответ на вопрос выбора напряжения для расчёта - эффективного (общего) или полного (действительного) - не однозначен. Следующая таблица может служить своего рода общими рекомендациями для большинства случаев. Необходимо помнить, что полное напряжение зависит от того, как на грунт действует собственный вес и внешние факторы. Что касается порового давления, то считается, что для текущей поровой воды поровое давление равно гидродинамическому давлению, а при отсутствии движения - гидростатическому. Для частично насыщенных грунтов с более высоким поровым давлением необходимо учитывать тот факт, что оно присутствует и в воде и в воздухе.
Принимаемые условия | Дренированный слой | Недренированный слой |
Краткосрочные | эффективное напряжение | полное напряжение |
Долгосрочные | эффективное напряжение | эффективное напряжение |
В слоевом подгрунте в многослойной среде с разным удельным весом грунтов в отдельных горизонтальных слоях вертикальное полное напряжение определяется как сумма тяжести всех слоев грунта над рассматриваемой точкой и порового давления:
где: | σz | - | вертикальное рабочее общее напряжение (нормальное) |
γ | - | удельный вес грунта | |
- удельный вес грунта в естественном для грунта состоянии над уровнем грунтовых вод и сухими слоями | |||
- удельный вес грунта под водой в иных случаях | |||
d | - | глубина уровня грунтовых вод ниже поверхности земли | |
z | - | глубина от поверхности земли | |
γw | - | удельный вес единицы воды |