ГлавнаяВертикальное давление, возникающее в грунтовом массиве от собственного веса грунта, называется обычно природным давлением. Это давление характеризует напряженное состояние грунта до начала строительства, т. е. до передачи на него нагрузки от веса сооружения. Величина природного давления зависит от объемного веса грунта и глубины рассматриваемой горизонтальной плоскости.
Вертикальное давление грунта в кг/см2 или т/м2 на горизонтальную плоскость на глубине H от поверхности Земли будет равно (рис. 42, а)
где уо — объемный вес грунта, т/м3.
В случае напластований грунта с разными объемными весами полное вертикальное давление определяется путем сложения давлений отдельных слоев.
В слоях, расположенных ниже уровня грунтовых вод, объемный вес для всех водопроницаемых грунтов принимается уменьшенным за счет взвешивающего действия воды.
В соответствии с законом Архимеда объемный вес вычисляется по формуле (5), т. е.
где уч — удельный вес частиц грунта, т/м3;
n — пористость грунта, выражаемая в долях единицы;
e — коэффициент пористости.
В этом случае давление на глубине H (рис. 42, б) будет равно
При наличии слоя водонепроницаемого грунта, который является водоупором, давление на его кровле будет складываться из давления грунта и давления воды. При этом учитывается взвешивание грунта, находящегося ниже уровня воды (рис. 42, в).
В этом случае на эпюре природного давления появляется ступень, величина которой равна давлению воды.
Следует отметить, что для грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды на этот слой.
Если водонепроницаемый слой состоит из скалы или твердых глинистых грунтов, то взвешивающее действие воды не учитывается.
Пример 5. Определить вертикальное давление песка, насыщенного водой, на глубине Н = 4 м от поверхности Земли, если уровень грунтовых вод находится на глубине H1 = 1 м от этой поверхности (рис. 42, б). Удельный вес частиц грунта уч = 2,66 т/м3; объемный вес грунта, находящегося выше уровня воды, уо = 1,8 т/м3; пористость n = 0,35.
Решение. Объемный вес взвешенного грунта определяется по формуле (5)
Вертикальное давление грунта и воды на заданной глубине определяется по формуле (30)
Пример 6. Построить эпюру природного давления для геологического разреза, показанного на рис. 42. в, имеющего два слоя:
1) слой песка мощностью H1 + H2 = 3 м, удельный вес уч = 2,65 т/м3, объемный вес уо = 1,8 т/м3, пористость п = 0,35, увзв = 1,08 т/м3 (из примера 5);
2) слой глины в твердом состоянии мощностью H3 = 1,5 м, удельный вес уч2 = 2,7 т/м3, объемный вес уо2 = 1,9 т/м3.
Уровень грунтовых вод проходит на глубине H1 = 1 м от поверхности, слой глины является водоупором.
Решение.
Вычисляем значения природных давлений.
1. В точке 1 на глубине 1 м по формуле (29):
2. В точке 2 по нижней границе слоя песка по формуле (30):
3. В точке 2 на кровле слоя глины с учетом давления воды:
4. В точке 3 на границе слоя глины:
Для построения эпюры природного давления откладываем ординаты, соответствующие вычисленным значениям, и соединяем их концы прямыми линиями.
Эпюра природного давления показывает изменение давления от собственного веса грунта по глубине.