横方向の土圧:種類と導出/土壌

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土の固まりが擁壁によってより高いレベルで保たれるとき、土の保たれた固まりは擁壁によって抵抗される平衡のための平らな斜面を滑り、仮定 これは横方向の土圧として知られている擁壁に圧力をかけます。 通常、擁壁は最初に組み立てられ、次に壁の後ろの土は埋め戻されます;それ故に、保たれた土は頻繁に埋め戻します呼ばれます。 壁の背部は縦であるか、または縦にわずかに傾斜し、側面土圧は壁の背部の壁の摩擦そして傾斜が横の原因にわずかに傾斜する。

横方向の土圧の大きさは、以下の要因に依存します。

i.壁の動きの種類と程度、およびその結果として生じる埋め戻しにおける水平ひずみ。

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ii.密度(θ)、凝集(c)、およびせん断抵抗の角度(θ)を含むバックフィル材料の特性。

iii.地下水面の深さや排水のための供給など、埋め戻しにおける地下水の条件。

iv.擁壁の裏面の表面の粗さの程度。

v.擁壁の後ろの斜面。

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擁壁の深さ、すなわち、保持される埋め戻しの高さ。

vii.バックフィル面の傾きを水平にします。

viii.交通負荷や追加構造物など、埋め戻し面に追加の負荷がある場合。

横方向の土圧の種類:

横方向の土圧には基本的な三つのタイプがあります。

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彼らは:

1です。 活動的な地球圧力。

2. 受動的な地球圧。

3. 安静時の地球の圧力。

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これらの3つの基本的な横方向の土圧については、以下で説明します。

1. 活動的な土圧:

図15.1(a)は、水平面を有する埋め戻しを有する高さHの擁壁を示す。 擁壁がなかった場合、埋め戻しは安定した平らな斜面を想定します。 凝集性のない土壌は、横方向の支持なしに内部摩擦の角度に等しい安定した斜面を仮定することがわかっています。 それ故に、埋め戻しが保たれるとき、ある斜面の上の土のくさびは平衡のための埋め戻しの残りから滑り、動きがちである。 これは、壁が自由に移動または回転する場合、壁を埋め戻しから押したり回転させたりする傾向があります。

壁が埋め戻しから離れると、埋め戻しが膨張し、応力が解放され、横方向の土圧が低下します。 したがって、埋め戻しから離れた壁の動きが多いほど、埋め戻しの水平ひずみが拡大の形で多くなり、横方向の土圧が少なくなります。 最初に壁が残りの状態にあるとき、典型的な要素は、任意の深さで埋め戻すの要素と水平方向の横方向の土圧の上の土壌の自重による垂直応力を受け 土の要素のための圧力の状態は図のMohrの円(I)によって表される。 ここで、OBは垂直応力であり、OA1は静止時の横方向の土圧である。

側面土圧が埋め戻しから壁を押すか、または回しがちであるとき埋め戻しからの壁の動きにより埋め戻しの拡張を、それにより側面土圧を減らす圧力解放に終って、引き起こす。 したがって、埋め戻しから離れた壁の動きが多いほど、埋め戻しの水平ひずみが拡大の形で多くなり、横方向の土圧が少なくなります。

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これを図1 3に示す。 図15.1(b)に示すように、モーアの円(II)によって、θ h=θ3=OA2は減少した横方向の土圧であり、θ v=θ1=OBに等しい垂直応力は一定のままである。 横方向の土圧の減少はMohr円の直径の増加を引き起こし,Coulombの破壊包絡線に近づく。

バックフィルから離れた壁の動きによる横方向の土圧の減少とそれに伴う膨張と応力の解放は、モールの円がバックフィル材料のクーロンの破壊包絡線に触れるまで続きます。 Mohrの円が故障包絡線に接触すると、図1のMohrの円(III)によって示されるように、Mohrの円が故障包絡線に接触する。 15.1(b)では、埋め戻し材料は故障の危機に瀕しており(平衡を制限する)、横方向の土圧のさらなる低下は起こり得ない。 壁が埋め戻しから離れ、埋め戻し材料が限界平衡にあるとき擁壁で出る最低の側面土圧は活動的な土圧として知られています。

壁が埋め戻しから離れると、埋め戻しは活性状態にあると言われ、限界平衡状態で埋め戻しが作用する最小横土圧は活性土圧として知られています。 アクティブな土圧は、埋め戻しの任意の時点でのMohrの応力円がクーロンの破壊エンベロープに触れるときに発生します。

アクティブ土圧は記号paで表され、その単位はkN/m2、t/m2、またはkgf/cm2です。 動くか、または回って自由であるすべての擁壁は活動的な土圧にデフォルトで服従し、同じに抵抗するように設計されている。

2. 受動態土圧:

すべての擁壁は、通常、表側の地表面には置かれず、ある程度の深さに置かれています。 したがって、擁壁は、その前面にいくつかの深さに土壌を持っています。 壁が活動的な土圧のために埋め戻しから離れると、実際には正面の土に向かって移動します。

壁の動きは前土によって抵抗され、図に示すように、アクティブな土圧とは反対の方向に壁に横圧を加えます。 15.2. また、壁の前方土壌への移動は、土壌の圧縮を引き起こし、これは、次に、前方土壌からの横方向の圧力を増加させる。

したがって、より多くの前土に向かって壁の動きであり、より多くの圧縮の形で、前土の水平ひずみであり、より多くのアクティブ土圧のそれとは反対の前土からの横方向の土圧である。 これを図1 3に示す。 ここで、θ h=θ3=OA2は増加した横方向の土圧であり、垂直応力はθ v=θ1=OBに等しいが、一定のままである。 横方向の土圧の増加は、モールの円(II)および(III)で示されるようにモールの円の直径の減少を引き起こし、モールの円は点A4およびbで表されるように一点に減少し、それは並行するようになる。

前部土からの横方向の土圧のさらなる増加は、それを垂直応力よりも高くする。 この段階では、横方向の土圧が主要な主応力になり、垂直方向の応力がマイナーな主応力になります。 これは、Mohrの円(IV)、(V)、(VI)などによって示されます。、再びMohrの円の直径の増加を引き起こす。

モールの円の直径が大きくなると、クーロンの破壊包絡線に近づく。 Mohrの円が前土のCoulombの破壊包絡線に触れるまで,壁の前方土への移動とその結果としての圧縮による横方向土圧の増加は続く。

モーアの円が故障包絡線に接触すると、図15のモーアの円(VIII)で示すようになります。3つは、前部土失敗の危機に瀕して(平衡を限る)あり、側面土圧のそれ以上の増加は起こることができません。 壁が前部土の方に動くとき擁壁で出る最高の側面土圧力は平衡を限っている達する間、受動の土圧力として知られています。

壁が前土に向かって移動するとき、前土は受動状態にあると言われ、制限平衡状態で前土が受動状態に及ぼす最大横土圧は受動土圧と呼ばれます。 受動的土圧は,前土の任意の点におけるMohrの応力円がCoulombの破壊包絡線に接触するときに生じる。

受動的な土圧のもう一つの実用的な例は、擁壁の基部の下に設けられたせん断キーの場合です。 図に示す剪断キー。 15.3は滑走に対して壁の安定性を改善するために提供されます。 擁壁が活動的な圧力による埋め戻しから動くとき、せん断のキーはまた同じ方向でしかし前側の壁の基盤の下の土の方に動く。

これにより、せん断キーに受動的な土圧が発生します。 それは記号PPによって示され、その単位はKn/m2、t/m2、またはkgf/cm2である。 受動の土圧は活動的な土圧とは違って擁壁の安定性を、改善する実際に安定力です。

3. 静止時の土圧:

図15.4は、壁が地下スラブに強固に固定された地下擁壁を示しています。 従って地階の擁壁は位置で固定され、側面土圧に服従させたとき埋め戻すから動くことができない。 位置で固定され、動くことができない擁壁の埋め戻しによって出る側面土圧は残りの土圧として知られています。

それは記号p0によって示され、その単位はKn/m2、t/m2、またはkgf/cm2である。 壁が動かないので、出る土圧により側面緊張を引き起こさないし、それ故に、埋め戻しの拡張および圧力解放がない。 従って残りの地球圧力は土の同じ深さのための活動的な地球圧力より常に多くである。

橋の橋台は橋のデッキスラブに強固に取り付けられており、同様に固定されているため、安静時には土圧にさらされます。

このように、擁壁にかかる横方向の土圧は、壁の動きの方向と程度に依存します。 図15.5は、壁の動きの関数としてのy軸の横方向の土圧の変化を示しています。 壁が埋め戻しから動くとき、側面圧力は壁の動きの増加と減ります; 壁にかかる最小横方向の土圧は、活動的な土圧として知られています。

壁が土の方に動くとき、発生する側面土圧は壁の動きの増加と増加します;壁で発生する最高の側面土圧は受動土圧として知られています。 壁が位置に固定されているときに壁に加わる横方向の土圧は、安静時の土圧として知られています。

静止時の土圧の式の導出:

材料に三つの座標軸x、y、zに沿って三次元(3D)応力σ x、σ y、σ zをそれぞれ受けると、x軸に沿ったひずみは材料力学の原理から-

ex=1/Eとして計算…(15.1)

ここで、exは水平ひずみ(X方向)、Eは土壌の弾性率、θはポアソン比です。 静止時の土圧の場合-

ex= 0 …(15.2)

θ x=θ y=P0…(15.3)

これらの値をEqに代入する。 (15.1)して–

ex=1/E=0

またはp0–μ(p0+σz)=0⇒p0–µp0–μσz=0⇒p0–(1+μ)=μσz

p0=σz…(15.4)

p0=K0σz…(15.5)

がK0の係数の静止土圧およびσzの垂直応力による自己重量、土壌の深さzの静止土圧を計算しなければならな–

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