В сыпучих телах, состоящих из упругих гибких частиц (например, глина), эта разница в пределах изменения величины внутреннего трения не так заметна и по величине близка к величине тангенса угла естественного откоса.

Еще большее влияние на величину внутреннего трения в сыпучих телах оказывает степень насыщения их водой. При небольшом насыщении водой частицы сыпучего тела находятся под капиллярным действием воды и между ними развивается как бы сцепление, сопровождающееся увеличением угла естественного откоса, при большем насыщении водой величина трения между частицами сыпучего тела уменьшается и оно начинает сползать при угле, меньшем угла естественного откоса сухого сыпучего тела.

Вместе с тем, в теоретической механике не сбрасывается со счета то, что в грунтовом теле (следует обратить внимание на то, что используется иная терминология - «грунтовое тело») имеет место, хотя и небольшое, сцепление. Причем в глинистых грунтах коэффициент Пуассона = 0,366 - 3,90, т.е. близок к металлу, и, значит, грунты обладают упругими свойствами.

Но, несмотря на вышесказанное, предполагают все же, что грунтовые тела можно приравнивать к сыпучим телам. Конечно, это очень грубое допущение.

Следовательно, основными количественными показателями сыпучего тела служат угол внутреннего трения и удельный вес .

В сыпучем теле имеет место напряженное состояние, вызванное взаимным давлением части друг на друга и весом какого-то объема тела на частицу.

Если уподобить частицу призме, то можно найти главные напряжения. Они находятся графически и с помощью кругов Мора. В прикладных методах они фигурируют в виде коэффициентов активного и пассивного давления грунта.

Было бы очень интересно подробнее остановиться на напряженном состоянии сыпучего тела, но тогда бы мы вышли за рамки данного пособия.

Что касается метода Кулона, то он предназначен для определения давления сыпучего тела на подпорную стену.

Сыпучее тело делится плоской вертикальной стенкой, и выводится формула для определения равнодействующей давления.

Графически и с помощью тригонометрических вычислений Кулон также находит плоскость скольжения. При этом сыпучую массу между стеной, поверхностью засыпки и плоскостью скольжения Кулон уподобляет затвердевшему клину.

Кулон вводит понятие о предельном равновесном состоянии, когда грунт еще не - двигается, но может двинуться. Это понятие имеет фундаментальное значение в механике грунтов.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Подпорные стены относятся к категории инженерных сооружений, а при железнодорожном строительстве - к искусственным сооружениям.

При проектировании сооружений, для которых разработаны типовые конструкции, рекомендуется применять типовые решения.

Так, типовые конструкции (серии) разработаны для уголковых стен Киевским Промстройпроектом и ЦНИИпромзданий (6).

Рис. 2.1. Разрезы массивных подпорных стен

Рис.2.2. Разрезы тонкостенных подпорных стен:

1-фундаментная плита; 2- лицевая плита; 3- анкерная тяга

Индивидуальное проектирование допускается в случае, если технологическим заданием предусматривается сооружение с параметрами, отличающимися от типовых. Основанием для индивидуального проектирования служат характеристики фунтовых условий, отличающиеся от типовых.

Для разработки проекта сооружения должны быть получены следующие исходные данные: генеральный план с нанесением расположенных вблизи зданий, сооружений и коммуникаций; отчет об инженерно-геологических изысканиях; сведения о подрядных организациях и базе стройиндустрии.

Для ответственных сооружений скважины и шурфы выполняют т площадке сооружения.

Технологическое задание на разработку проекта подпорных стен содержит следующие данные: назначение подпорной стены; высота подпора; наклон поверхности засыпки; нагрузки на горизонтальной поверхности засыпки, с верховой стороны стены и на грунт с низовой стороны стены (транспортные нагрузки, складируемые материалы и т. д.).

По конструктивному решению подпорные стены разделяют на гравитационные (жесткие) и гибкие. Гравитационные подразделяются на массивные и тонкостенные. К тонкостенным относятся уголковые, а к гибких: шпунтовые подпорные стены (рис. 2.1, 2.2).

Массивные подпорные стены возводят из кирпича, бута, бутобетона; монолитного бетона, сборных бетонных блоков. Для кирпичной кладки используют красный кирпич марки не ниже 100 на цементном растворе марки не ниже 25, при влажных грунтах - не ниже 50, для бутовой - камень не ниже марки 150 на цементном растворе марки не ниже 50, для бутобетона аналогичный камень на бетоне класса В 7,5. Бетонные конструкции выполняют из бетона классов В10 .В15; монолитные железобетонные тонкостенные конструкции-В10 .В15; сборные-В15 .В30.

Для подпорных стен, подвергаемых попеременному замораживанию и оттаиванию, класс бетона должен быть оговорен по морозостойкости .При температуре от -5 до -20°С минимальный класс по морозостойкости F 50 ; ниже -20 до -40°С - F 75; ниже -40°С - F 150.

Массивная стена с двумя вертикальными гранями наиболее проста в строительстве, но наименее экономична. Наклон передней или тыльной граней стены позволяет уменьшить ее сечение в верхней части, что соответствует характеру изменения эпюр активных давлений и моментов. Стена с двумя наклонными в сторону склона гранями способствует уменьшению активного давления грунта, но она сложна в производстве.

Наиболее целесообразна конструкция массивной стены с ступенчатой тыльной гранью, которая не усложняет производство работ.

Устойчивость стены обеспечивается также весом грунта на ее уступах она может быть выполнена из сборных бетонных фундаментных блоков. Блоки укладывают перпендикулярно или параллельно лицевой грани стены,

Номенклатура блоков и других элементов сборных стен приводится в приложении. Грань со стороны фунта устраивают с обрезом (уступом) так.

чтобы стенка вверху имела минимальную толщину - в пределах 50 - 60 см. При высоте бутовых стенок более 2,5 м передней грани может быть придан большой уклон - до 20%, а на грани со стороны фунта устроены один, два и больше уступов. Кладка стенок малой высоты может вестись из рваного камня. Для стенок большей высоты камень должен быть более постелистым.

Положение блоков в стенке фиксируется с помощью вертикальных бетонных шпонок в вертикальных стыках и горизонтальных четвертей (зубьев) в горизонтальных стыках. Горизонтальные четверти оказывают сопротивление скольжению блоков.

Можно также рекомендовать следующие размеры массивных стен: ширина сечения в нижней части стены принимается равной 0,30 .0,35й; ширина подошвы Ь = 0,5 .0,7й, где Л-высота стены с фундаментом. Рекомендуемые минимальные сечения стен: бутобетонные - 600, бетонные - 400 и железобетонные —100 мм.