hirdetések:
amikor egy talajtömeget egy támfal magasabb szinten tart, a talaj visszatartott tömege hajlamos elcsúszni, és az egyensúly érdekében sík lejtést feltételez, amelyet a támfal ellenáll. Ez nyomást gyakorol a támfalra, amelyet oldalirányú földnyomásnak neveznek. Általában először a támfalat építik fel, majd a fal mögötti talajt feltöltik; ennélfogva a visszatartott talajt gyakran utántöltésnek nevezik. A fal hátulja függőleges vagy kissé ferde a függőlegeshez, és az oldalsó földnyomás kissé ferde a vízszinteshez a fal súrlódása és a fal hátuljának dőlése miatt.
az oldalirányú földnyomás nagysága a következő tényezőktől függ:
i. a fal mozgásának típusa és mértéke, valamint az utántöltés során keletkező vízszintes feszültség.
hirdetések:
ii. az utántöltőanyag tulajdonságai, beleértve a sűrűséget ( ^ ), a kohéziót (c) és a nyírási ellenállás szögét ( ~ ).
iii. felszín alatti vízviszonyok az utántöltésben, például a talajvíz mélysége és a vízelvezetés biztosítása.
iv. fokú érdesség a felület a hátsó a támfal.
v. a támfal hátuljának lejtése.
hirdetések:
vi. a tartófal mélysége, vagyis a megtartandó visszatöltés magassága.
vii. az utántöltő felület dőlésszöge a vízszintessel.
viii. kiegészítő terhelések az utántöltési felületen, például forgalmi terhelések vagy kiegészítő szerkezetek, ha vannak ilyenek.
az oldalsó földnyomás típusai:
az oldalsó földnyomásnak három alapvető típusa van.
hirdetések:
ezek:
1. Aktív földnyomás.
2. Passzív földnyomás.
3. A föld nyomása nyugalmi állapotban.
hirdetések:
az oldalirányú földnyomás ezen három alapvető típusát az alábbiakban tárgyaljuk:
1. Aktív földnyomás:
a 15.1(a) ábra egy H magasságú támfalat mutat vízszintes felülettel. Ha a támfal nem lenne ott, akkor az utántöltés stabil sík lejtést feltételez. Tudjuk, hogy a kohézió nélküli talajok stabil lejtést feltételeznek, amely megegyezik a belső súrlódás szögével, oldalirányú támasz nélkül. Ezért, amikor egy visszatöltés megmarad, a talaj éke egy bizonyos lejtő felett hajlamos elcsúszni, és elmozdulni a visszatöltés többi részétől az egyensúly érdekében. Ez hajlamos a falat eltolni vagy elforgatni a kitöltéstől, ha a fal szabadon mozoghat vagy foroghat.
a falnak a visszatöltéstől való elmozdulása a visszatöltés tágulását okozza, ami feszültségkioldást eredményez, ezáltal csökkentve az oldalirányú földnyomást. Így minél nagyobb a fal elmozdulása a visszatöltéstől, annál nagyobb a vízszintes törzs a visszatöltésben, tágulás formájában, annál kisebb az oldalirányú földnyomás. Kezdetben, amikor a fal nyugalmi állapotban van, a feltöltés tipikus eleme bármilyen mélységben függőleges feszültségnek van kitéve, mivel a talaj önsúlya az elem felett és az oldalirányú földnyomás vízszintes irányban. A talajelem stresszállapotát Mohr kör (I) képviseli az ábrán. 15.1 (b), ahol OB a függőleges feszültség, OA1 pedig az oldalirányú földnyomás nyugalmi állapotban.
amikor az oldalsó földnyomás hajlamos a falat elmozdítani vagy elforgatni a visszatöltéstől, a falnak a visszatöltéstől való elmozdulása a visszatöltés tágulását okozza, ami feszültségkioldást eredményez, ezáltal csökkentve az oldalsó földnyomást. Így minél nagyobb a fal elmozdulása a visszatöltéstől, annál nagyobb a vízszintes törzs a visszatöltésben, tágulás formájában, annál kisebb az oldalirányú földnyomás.
hirdetések:
ezt az ábra mutatja. 15.1 (b), Mohr körével (II), amelyben oa2 = oa2 a csökkentett oldalirányú földnyomás, míg a függőleges feszültség, amely egyenlő 6 = oa1 = OB, állandó marad. Az oldalsó földnyomás csökkenése tehát növeli Mohr körének átmérőjét, aminek következtében megközelíti a Coulomb meghibásodási burkolatát.
az oldalirányú földnyomás csökkenése a falnak a visszatöltéstől való elmozdulása és az ebből eredő tágulás és feszültségkioldás miatt addig folytatódik, amíg Mohr köre meg nem érinti a visszatöltőanyag Coulomb meghibásodási burkolatát. Amikor Mohr köre megérinti a hiba borítékot, amint azt Mohr kör (III) ábra mutatja. 15.1(b), az utántöltő anyag a kudarc szélén van (korlátozó egyensúly), és az oldalsó földnyomás további csökkenése nem történhet meg. A támfalra gyakorolt minimális oldalirányú földnyomás, amikor a fal elmozdul a visszatöltéstől, és a visszatöltő anyag korlátozó egyensúlyban van, aktív földnyomásnak nevezzük.
amikor a fal elmozdul a visszatöltéstől, azt mondják, hogy a visszatöltés aktív állapotban van, és a visszatöltés által az aktív állapotban kifejtett minimális oldalirányú földnyomást korlátozó egyensúlyi állapotában aktív földnyomásnak nevezzük. Aktív földnyomás akkor fordul elő, amikor Mohr feszültségi köre a feltöltés bármely pontján megérinti a Coulomb meghibásodási burkolatát.
az aktív földnyomást pa szimbólum jelöli, egységei kN/m2, t/m2 vagy kgf/cm2. Minden támfal, amely szabadon mozoghat vagy foroghat, alapértelmezés szerint aktív földnyomásnak van kitéve, és úgy tervezték, hogy ellenálljon ennek.
2. Passzív földnyomás:
az összes támfalat általában nem az elülső oldalon a talajfelületre helyezik, hanem bizonyos mélységben fektetik le. Ezért a támfal elülső oldalán bizonyos mélységig talaj van. Amikor a fal az aktív földnyomás miatt elmozdul az utántöltéstől, valójában az elülső oldalon a talaj felé mozog.
a fal mozgását az elülső talaj ellenállja, és oldalirányú nyomást gyakorol a falra, az aktív földnyomással ellentétes irányban, amint az ábrán látható. 15.2. Ezenkívül a fal elülső talaj felé történő mozgása a talaj összenyomódását okozza, ami viszont növeli az elülső talaj oldalirányú nyomását.
így minél nagyobb a fal mozgása az elülső talaj felé, annál nagyobb a vízszintes törzs az elülső talajban, kompresszió formájában, és annál nagyobb az elülső talaj oldalirányú földnyomása, szemben az aktív földnyomással. Ezt az ábra mutatja. 15.3, Mohr körével (II), amelyben oa2 = oa2 a megnövekedett oldalirányú földnyomás, míg a függőleges feszültség, amely egyenlő az OA-val, állandó marad. Az oldalirányú földnyomás növekedése Mohr körének átmérőjének csökkenését okozza, amint azt Mohr körei (II) és (III) mutatják, és Mohr köre egy pontra csökken, amint azt az A4 és B pontok képviselik, amelyek párhuzamossá válnak.
az oldalsó földnyomás további növekedése az elülső talajtól magasabbra teszi, mint a függőleges feszültség. Ebben a szakaszban az oldalirányú földnyomás lesz a fő fő feszültség, a függőleges feszültség pedig a kisebb fő feszültség. Ezt mutatják Mohr körei (IV), (V), (VI) stb., ami ismét növeli Mohr körének átmérőjét.
Mohr körének átmérőjének növekedése arra készteti, hogy megközelítse a Coulomb meghibásodási burkolatát. Az oldalirányú földnyomás növekedése a fal elülső talaj felé történő mozgása miatt, és az ebből eredő tömörítés addig folytatódik, amíg Mohr köre meg nem érinti az elülső talaj Coulomb meghibásodási burkolatát.
amikor Mohr köre megérinti a meghibásodási borítékot, amint azt Mohr köre (VIII) mutatja a 15.ábrán.3, az elülső talaj a kudarc szélén van (korlátozó egyensúly), és az oldalsó földnyomás további növekedése nem történhet meg. A támfalra gyakorolt maximális oldalirányú földnyomás, amikor a fal az elülső talaj felé mozog, miközben eléri a korlátozó egyensúlyát, passzív földnyomásnak nevezik.
amikor a fal az elülső talaj felé mozog, az elülső talajról azt mondják, hogy passzív állapotban van, és az elülső talaj által a passzív állapotban a korlátozó egyensúlyi állapotban kifejtett maximális oldalirányú földnyomást passzív földnyomásnak nevezzük. Passzív földnyomás akkor fordul elő, amikor Mohr feszültségi köre az elülső talaj bármely pontján megérinti a Coulomb meghibásodási burkolatát.
a passzív földnyomás másik gyakorlati példája a támfal alja alatt elhelyezett nyírókulcs. A nyírási kulcs ábrán látható. A 15.3 a fal csúszás elleni stabilitásának javítására szolgál. Amikor a támfal az aktív nyomás miatt elmozdul a visszatöltéstől, a nyírókulcs is ugyanabba az irányba mozog, de az elülső oldalon a fal alja alatt lévő talaj felé.
ez passzív földnyomást generál a nyírókulcson. Ezt a pP szimbólum jelöli, egységei kN/m2, t/m2 vagy kgf/cm2. A passzív földnyomás valójában stabilizáló erő, amely javítja a támfal stabilitását, ellentétben az aktív földnyomással.
3. Földnyomás nyugalmi állapotban:
a 15.4. ábra egy alagsori támfalat mutat, amelyben a fal mereven rögzítve van az alagsori födémhez. Az alagsori támfal tehát rögzített helyzetben van, és oldalirányú földnyomás hatására nem tud elmozdulni a feltöltéstől. Az oldalirányú földnyomás, amelyet az utántöltés gyakorol egy helyzetben rögzített támfalra, amely nem tud mozogni, nyugalmi földnyomásnak nevezzük.
ezt p0 szimbólum jelöli, egységei kN/m2, t/m2 vagy kgf/cm2. Mivel a fal nem mozog, a kifejtett földnyomás nem okoz oldalirányú megterhelést, ezért nincs a visszatöltés tágulása és nincs feszültségkioldás. A nyugalmi földnyomás tehát mindig nagyobb, mint az aktív földnyomás ugyanazon talajmélységnél.
a híd felfekvése mereven van rögzítve a híd fedélzeti födéméhez, és hasonlóan rögzített helyzetben van, ezért nyugalmi állapotban földnyomásnak van kitéve.
így a támfalra gyakorolt oldalirányú földnyomás a fal mozgásának irányától és mértékétől függ. A 15.5. ábra az oldalirányú földnyomás változását mutatja az y tengelyen a fal mozgásának függvényében. Amikor a fal elmozdul a kitöltéstől, az oldalirányú nyomás csökken a fal mozgásának növekedésével; a falra gyakorolt minimális oldalirányú földnyomás aktív földnyomás néven ismert.
amikor a fal a talaj felé mozog, a keletkező oldalirányú földnyomás a fal mozgásának növekedésével növekszik; a falon keletkező maximális oldalirányú földnyomás passzív földnyomásként ismert. A falra gyakorolt oldalsó földnyomást, amikor a fal rögzítve van, nyugalmi földnyomásnak nevezzük.
a nyugalmi földnyomás kifejeződésének levezetése:
ha egy anyag háromdimenziós (3D) feszültségnek van kitéve, akkor a három koordináta tengely mentén, X, y és Z, az X tengely mentén a feszültség kiszámítható az anyagok mechanikájának elveiből, mint –
ex = 1/e …(15.1)
ahol ex a vízszintes törzs (az X-irányban), E a talaj rugalmassági modulusa, és a Poisson-Arány. Nyugalmi földnyomás esetén –
ex = 0 …(15.2)
o0 = o0 = o0 …(15.3)
ezeket az értékeket az Eq-ban helyettesítjük. (15.1) van –
ex = 1/E = 0
vagy p0 – μ(p0 + σz)= 0 ⇒ p0 – µp0 – μσz= 0 ⇒ p0 – (1 + μ) = μσz
p0 = σz …(15.4)
p0 = K0σz …(15.5)
ahol K0 a hányados a földön nyomást, a többi pedig σz a függőleges stressz miatt, hogy a saját súlya a talaj mélység z, ahol a föld vérnyomás nyugalomban kell számítani –