Общее напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Общее напряжение

Cтраница 2

Общие напряжения по сути являются суммарными реактивными напряжениями ( см. гл.  [16]

Общее напряжение совпадает по фазе с током и равно по величине активной составляющей напряжения.  [18]

Общее напряжение на фотоумножителе 1 000 — 1 400 в распределяется равномерно между 12 — 15 каскадами.  [20]

Общее напряжение также легко найти: 60 65125 В.  [21]

Общее напряжение на зажимах цепи 120 В, а ток в цепи равен 4 А.  [22]

Общее напряжение в средних циклах было названо [28] неклассическим напряжением, чтобы отличить его от классического, или углового, напряжения.

Хотя этот термин широко используется, он оказался несколько неверным, поскольку теперь известно [10], что угловое напряжение иногда составляет существенную часть общего напряжения в средних циклах. Неклассическое напряжение на самом деле слагается из крутильного, углового и ( второстепенного) трансаннулярного напряжения.  [24]

Общее напряжение между катодами и сетками триодов складывается иа напряжения сеточного смещения, напряжения на нагрузке левого триода и соответствующих входных сигналов. Усиленное первым каскадом напряжение подается на вход второго каскада, который является усилителем мощности.  [25]

Общее напряжение II при этом делится на п равных частей, так что каждый из элементов цепи оказывается под напряжением ( У, в п раз меньшим общего значения. Например, при включении в сеть с напряжением ( 7220 В десяти последовательно соединенных одинаковых ламп каждая из них оказывается под напряжением ( У, ( / / 1022 В.  [26]

Общее напряжение дуги равно сумме падений напряжений в ее отдельных областях: UKUK — — Uc — — Un UK.  [27]

Общее напряжение сварочной дуги соответственно слагается из суммы падений напряжений в отдельных областях дуги: ( / af / K — f — f / c i / a, Ua, UK, Uc, Ua — соответственно падение, напряжения общее на дуге, в катодной области, столбе дуги и анодной области, В.  [28]

Общее напряжение сдвига моста зависит от многих факторов.  [29]

Общее напряжение сварочной дуги соответственно слагается из суммы падений напряжений в отдельных областях дуги: 1 / д UK Uc 1 / а, где t / A, l / K, C / c, t / a — соответственно падение напряжения общее на дуге, в катодной области, столбе дуги и анодной области, В.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

Закон Ома для участка цепи.

Закон Джоуля — Ленца. Работа и мощность электрического тока. Виды соединения проводников.

Количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток:

Последовательное соединение. 1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова: I1=I2=I3=…=In=… 2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке: U=U1+U2+…+Un+. .. 3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка: R=R1 +R2+…+Rn+… Если все сопротивления в цепи одинаковы, то: R=R1. N При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего).

Параллельное соединение. 1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках. I=I1+I2+…+In+…

2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:     U1= U2=U3=…=Un=. ..  3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению): Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:  При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего).

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках: A=A 1+A2+…+An+…   т.к.  A=I2Rt=I2(R1+R2+…+Rn+…)t. 5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+…+Pn+…   6. Т.к. силы тока во всех участках одинаковы, то:       U1:U2:. ..:Un:…  = R1:R2:…:R n:… Для двух резисторов:  — чем больше сопротивление, тем больше напряжение.

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках: A=A1+A2+…+An+…    т.к.     .   5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+…+Pn+…   6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то: I1R1= I2R2=…= I3R3=… Для двух резисторов:  — чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов применяют в зависимости от поставленной цели. При последовательном соединении конденсаторов уменьшается общая емкость и увеличивается общее напряжение конденсаторов.
Емкость набора при последовательном соединении конденсаторов будет вычисляться по формуле:

	1	=	1	+	1	+	1	+ . ..
	C		C1		C2		C3

А общее напряжение будет равняться сумме напряжений всех конденсаторов.
Например: мы имеем три конденсатора по 30 мкФ x 100 В каждый. При их последовательном соединении общий конденсатор будет иметь следующие данные: 10 мкФ x 300 В.

При параллельном соединении общая емкость конденсаторов складывается, а допустимое напряжение всего набора будет равно напряжению конденсатора, имеющего самое низкое значение допустимого напряжения из всего набора.

C = C1 + C2 + C3 + C4 + …

Например: мы имеем три конденсатора 30 мкФ x 100 В, соединённые параллельно. Параметры всего набора конденсаторов в этом случае будут следующие: 90 мкФ x 100 В.

Соединение более двух конденсаторов последовательно редко встречается в реальных схемах. Хотя для увеличения общего напряжения такой набор может встретиться в высоковольтных источниках питания. А вот в низковольтных источниках довольно часто встречается параллельное соединение нескольких конденсаторов для сглаживания пульсаций после выпрямления при больших токах потребления.

Обратите внимание, формулы вычисления емкости последовательного и параллельного соединения конденсаторов в точности обратны формулам вычисления сопротивления при последовательном и параллельном соединении резисторов.

Последовательная RLC-цепь

Рассмотрим цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, конденсатора и катушки индуктивности.

 

Напряжение на зажимах цепи 

или

где

Выполнив подстановку, получим

Подставим в последнее выражение ток в цепи, зная, что он равен 

В итоге получим выражение  

Из этого выражения можно увидеть сдвиг фаз каждого элемента. У резистора он отсутствует, то есть напряжение и ток совпадают по фазе, у катушки индуктивности напряжение опережает ток на угол π/2, а у конденсатора, напротив, отстает.

Сдвиг фаз RLС-цепи можно определить по формуле 

Полное сопротивление RLС-цепи 

Амплитудное значение тока 

 

При построении векторной диаграммы RLC-цепи возможны три случая:

1 – Цепь носит активный характер, сдвиг фаз равен нулю, индуктивное и емкостное сопротивления равны. При этом в такой цепи наблюдается резонанс напряжений. 

 

 

2 – Цепь носит индуктивный характер, в этом случае индуктивное сопротивление больше чем емкостное. 

 

 

На векторной диаграмме, как правило, сначала откладывают вектор напряжения на катушке индуктивности, а затем из него вычетают напряжение на конденсаторе. После этого проводят вектор общего напряжения и определяют сдвиг фаз φ.

3 – Цепи носит емкостной характер, при этом емкостное сопротивление больше чем индуктивное. 

 

Построение векторной диаграммы выполняется аналогично цепи индуктивного характера, за тем исключением, что здесь сдвиг фаз отрицателен и вычитается индуктивное напряжение из напряжения на емкости.

Пример задачи

  Цепь состоит из последовательно включенных резистора сопротивлением 25 Ом, конденсатора емкостью 200 мкФ и катушки индуктивности 30 мГн. Ток, протекающий в цепи, равен 0,75 А. Определите U,U_R,U_L,U_C,φ. Постройте векторную диаграмму и определите характер цепи.

Найдем напряжение на каждом из элементов 

 И общее в цепи

Сдвиг фаз равен 

Векторная диаграмма

 

Из векторной диаграммы можно сделать вывод, что цепь носит емкостной характер.

Просмотров: 49622

Определение напряжение общее значение и понятие. Что это такое напряжение

Словарь Королевской испанской академии (RAE) определяет напряжение как количество вольт, которые воздействуют на прибор или электрическую систему . Таким образом, напряжение, которое также известно как напряжение или разность потенциалов, представляет собой давление, которое источник электрической энергии или электродвижущей силы оказывает на электрические заряды или электроны в замкнутой электрической цепи. Таким образом, поток электрического тока устанавливается.

Чем больше разница в потенциале от источника электропитания, тем больше напряжение в цепи, которой соответствует этот проводник. Разность потенциалов измеряется в вольтах (В), как и потенциал.

Напряжение между двумя точками электрического поля равно работе, выполненной блоком положительной нагрузки для его транспортировки из точки А в точку Б. Следует отметить, что напряжение не зависит от пути, пройденного нагрузкой, и зависит исключительно от электрический потенциал точек А и Б в поле .

Все это также приводит к тому, что мы ссылаемся на то, что известно как наведенное напряжение. Термин, который используется для обозначения силы, способной производить в замкнутом контуре электрический ток. Однако эта концепция также используется для обозначения силы, которая в разомкнутой цепи способна поддерживать электрическое напряжение между двумя конкретными точками.

Когда две точки, которые имеют разность потенциалов, соединены через проводник, возникает электрический ток. Часть заряда, который создает точку наибольшего потенциала, передается водителем в точку наименьшего потенциала; в отсутствие внешнего источника ( генератора ) ток прекращается, когда обе точки равны их электрическому потенциалу. Эта передача зарядов называется электрическим током .

В дополнение ко всему вышесказанному нельзя не учитывать тот факт, что напряжение также используется на разговорном языке. В частности, мы говорим о высоком напряжении, выражении, которое пытается определить, что конкретная ситуация полна действий или эротизма и сексуальности.

Фраза, которая может служить прекрасным примером этого значения, которое мы цитируем, такова: у Луиса и Мануэлы была встреча под высоким напряжением, где ласки и поцелуи были абсолютными главными действующими лицами.

Точно так же, что мы должны упомянуть, что есть несколько фильмов, которые используют в своих названиях термин, который мы анализируем, и, в частности, с последним раскрытым значением. Среди тех, которые выделяются, например, испанская продукция «Isi & Disi, Alto Voltaje». В 2006 году премьера этого фильма была снята режиссером Мигелем Анхелем Ламатой, который рассказывает историю двух друзей, которые являются абсолютными фанатами группы AC / DC и которым нужно будет заставить рок-группу выиграть конкурс, чтобы иметь возможность противостоять на некоторые долги, которые находятся на рассмотрении.

Параллельное и последовательное подключение ТЭНов

Как правильно подключать нагреватели: параллельно или последовательно?

Итак, следует ли подключать нагреватели параллельно или последовательно? Этот вопрос возникает, когда к источнику питания необходимо подключить более одного нагревателя. Любое количество нагревателей может быть подключено параллельно, но обычно только два нагревателя подключаются последовательно. Надежное последовательное подключение более двух нагревателей является сложной задачей. Если нагреватели соединены последовательно, отказ одного нагревателя останавливает работу всех ТЭНов в цепочке. При параллельном подключении нагревателей отказ одного ТЭНа обычно не влияет на другие нагреватели.

Чаще всего при подключении используется два ТЭНа. В этом случае, если нагреватели соединены последовательно, напряжение каждого ТЭНа  должно быть равно половине общего доступного напряжения. Например, два нагревателя на 240 вольт, подключенные последовательно к источнику питания на 480 вольт. Также мощность каждого нагревателя должна быть одинаковой. (Если мощность и напряжение каждого нагревателя не равны, нагреватели не будут делить общее напряжение поровну.) Если два нагревателя подключены параллельно, напряжение каждого нагревателя должно быть таким же, как напряжение питания.

Давайте рассмотрим немного расчетов по подключению ТЭНов.

Общие формулы

Мощность (Ватт)
Напряжение (Вольт)
Сила тока (Ампер)
Сопротивление (Ом)

 

Рассмотрим последовательное или параллельное подключение нескольких одинаковых нагревательных элементов с различными схемами соединения. Для произведения расчетов нам понадобятся такие характеристики:

R = полное сопротивление
P = общая мощность
U и I соответственно напряжение и сила тока

Параллельное соединение

Количество нагревательных элементов может быть  2, 3 или любое другое число (x). Тогда  общее сопротивление равно:
R = r / 2   либо    R = r / 3   либо   R = r / x, где r —  сопротивление одного нагревателя

Мощность общую вычислим по формуле:

P = 2*p  либо    P = 3*.p  либо    P = x*p, где р – мощность одного ТЭНа

Например:
2 параллельно подключенных нагревательных элемента на 1000 Вт 230 В, работающие от 230 В, генерируют 2000 Вт при 230 В с R = 26,45 Ом
3 параллельно подключенных нагревательных элемента на 1000 Вт 230 В, работающие от 230 В, генерируют 3000 Вт при 230 В с R = 17,63 Ом и
т. д.

Последовательное  подключение ТЭНов

Аналогично предыдущему случаю возьмем 2, 3 или х одинаковых ТЭНов, каждый из которых имеет сопротивление r  и мощность р. Для последовательного подключения значения сопротивления складываются, в итоге вычислений имеем:

R = 2*r  либо    R = 3*r  либо    R = x*r
P = p / 2  либо    P = p / 3

Например:
2 последовательно подключенных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 230 В, работающих от 230 В, генерируют 500 Вт при 230 В с R = 105,87 Ом (мощность, создаваемая нагревательными элементами, в 4 раза меньше)
3 последовательно подключенных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 230 В, работающих с 230 В генерируют 333 Вт при 230 В с сопротивлением R = 158,7 Ом (мощность, создаваемая нагревательными элементами, в 9 раз меньше) и
т. д.

Трехфазное подключение нагревателей

Соединение треугольником

Номинальное напряжение каждого нагревательного элемента идентично напряжению между фазами при соединении треугольником.

Соединение звездой

Номинальное напряжение нагревательных элементов равно напряжению между фазами трехфазной проводки, деленному на корень из 3 или 1,732

Пример подключения:
3 нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 230 В, подключенные к трехфазной сети 400 В, генерируют 3000 Вт.
3 нагревательных элемента мощностью 1000 Вт 400 В, подключенные к трехфазному источнику питания 400 В, генерируют 1000 Вт.

Подробнее про трехфазное подключение ТЭНов читайте в нашей статье — треугольник или звезда для подключения нагревателей

Выводы

При параллельном подключении ТЭНов напряжение на каждом нагревателе будет одинаковое, общая мощность равна сумме мощностей отдельных нагревателей и выход одного ТЭНа из строя не нарушит работы остальных.

При последовательном подключении нагревателей общее сопротивление будет складываться из значений сопротивления каждого отдельного ТЭНа, напряжение на каждый отдельный нагреватель будет рассчитываться по формуле Uобщ/количество нагревателей (для одинаковых ТЭНов), соответственно общая мощность уменьшается во столько раз, сколько ТЭНов в системе.

 

Одна из причин однозначного выбора заключается в том, что некоторые нагреватели не могут надежно работать при одном напряжении. Это связано с физическими размерами нагревателя, а также с параметрами мощности и напряжения. В основном нужно подбирать ТЭНы с оптимальным размером греющей спирали, чтобы не было необходимости в последовательном подключении нескольких нагревателей. Помните, что параллельно все нагреватели имеют одинаковое напряжение, но последовательно каждый нагреватель имеет одинаковый ток. По сути, вы можете подключить ТЭНы последовательно только тогда, когда у вас есть два нагревателя одинаковой мощности и напряжения, при этом их суммарная мощность будет меньше. В большинстве случаев ТЭНы подключаются параллельно.

Если у Вас остались вопросы, обращайтесь к нам по телефону или по электронной почте. Наши специалисты помогут вам с выбором нагревательных элементов и проконсультируют по вопросам их подключения. Мы производим промышленные нагреватели, ик излучатели а также комплектующие материалы к системам нагрева.

VI. Общие требования охраны труда при эксплуатациипомещения гаража 

28. Пожарные автомобили размещаются в помещении, предназначенном для размещения и технического обслуживания пожарных автомобилей в подразделениях пожарной охраны (далее — гараж), таким образом, чтобы обеспечить беспрепятственное перемещение личного состава пожарной охраны по сигналу тревоги между пожарными автомобилями, а также между ними и стенами.

Для электропитания светильников местного стационарного освещения применяется напряжение: в помещениях без повышенной опасности — не выше 220 В, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных — не выше 50 В.

Штепсельные розетки напряжением 12 — 50 В должны конструктивно отличаться от штепсельных розеток напряжением 127 — 220 В, а вилки к штепсельным розеткам напряжением 12 — 50 В не должны подходить к штепсельным розеткам напряжением 127 — 220 В. На штепсельных розетках выполняются надписи с указанием напряжения.

При использовании для общего и местного освещения люминесцентных и газоразрядных ламп принимаются меры для исключения стробоскопического эффекта.

В помещениях сырых, особо сырых, жарких и с химически активной средой применение люминесцентных ламп для местного освещения допускается в арматуре специальной конструкции.

Освещение осмотровых канав светильниками напряжением 127 — 220 В допускается при соблюдении следующих требований:

1) вся электропроводка выполняется внутренней (скрытой), имеющей электроизоляцию и гидроизоляцию;

2) осветительная аппаратура и выключатели устанавливаются с устройством электроизоляции и гидроизоляции;

3) светильники закрываются стеклом или ограждаются защитной решеткой;

4) металлические корпуса светильников заземляются (зануляются).

Для электропитания переносных светильников помещениях с повышенной опасностью и особо опасных применяется напряжение не выше 50 В.

При наличии особо неблагоприятных условий, когда опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением личного состава, соприкосновением с заземленными (зануленными) поверхностями (работа в резервуарах, котлах, емкостях и тому подобное), для питания переносных светильников применяется напряжение не выше 12 В.

29. Ширина ворот гаража превышает на 1 м ширину имеющего наибольшую габаритную величину пожарного автомобиля из автомобилей, состоящих на вооружении. Ворота гаража оборудуются ручными или автоматическими запорами, а также фиксаторами, предотвращающими самопроизвольное их закрывание. Верхняя часть ворот гаража должна быть оборудована приспособлениями от самопроизвольного выпадения стекол (в стояночных боксах вспомогательной техники допускаются ворота без остекления).

30. В гараже предусматривается газоотвод от выхлопных труб для удаления газов от работающих двигателей пожарных автомобилей. При этом обеспечивается постоянное подключение системы газоотвода к выхлопной системе пожарных автомобилей и саморазмыкание в начале их движения. Гараж оборудуется системой приточно-вытяжной вентиляции, рассчитанной на одновременный выезд 50% пожарных автомобилей.

31. Габариты стоянки пожарных автомобилей обозначаются белыми линиями шириной 0,1 м. В гараже предусматриваются упоры для задних колес пожарных автомобилей или стационарные колесоотбойники (башмаки) с учетом расстановки пожарных автомобилей.

32. В помещении гаража устанавливается табло с информацией о погодных условиях (снег, дождь, туман, гололед, метель, град). На передней стене гаража у каждых ворот устанавливаются зеркала заднего обзора размером не менее 1 м x 0,4 м.

33. После выезда на пожар или учебное занятие по прибытии в пожарное депо организуются работы по восстановлению боеготовности подразделения, которые включают в себя:

1) осмотр подчиненного личного состава;

2) заправку пожарной техники горюче-смазочными материалами и огнетушащими веществами;

3) замену неисправного пожарного оборудования, средств индивидуальной защиты органов дыхания и зрения (далее — СИЗОД) и самоспасания пожарных, пожарного инструмента, средств спасения людей, имущества, оборудования и снаряжения, средств связи, обмундирования (боевой одежды, формы одежды), а также замену пожарных рукавов на сухие;

4) техническое обслуживание пожарной техники;

5) заправку (замену) воздушных (кислородных) баллонов СИЗОД;

6) зарядку аккумуляторных батарей, средств связи и освещения;

7) укладку боевой одежды и снаряжения на стеллажи;

8) мойку пожарной техники.

34. Специальная защитная одежда и снаряжение личного состава пожарной охраны укладываются отдельно на специально оборудованные стеллажи (тумбочки) с фиксирующимися в открытом положении дверцами. Стеллажи (тумбочки) со специальной защитной одеждой личного состава караула располагаются вдоль стены гаража за пожарными автомобилями; высота от пола составляет не более 0,8 м.

Допускается размещение стеллажей (тумбочек) сбоку от пожарных автомобилей, при этом расстояние от них до пожарного автомобиля составляет не менее 1,5 м.

35. Техническое обслуживание и ремонт пожарных автомобилей выполняются на осмотровых канавах. Ширина прямоточной осмотровой канавы узкого типа определяется колеей пожарного автомобиля и в зависимости от конструкции реборд составляет 1,0 — 1,1 м. Глубина осмотровой канавы составляет 1,2 — 1,4 м от уровня пола гаража.

Осмотровые канавы должны иметь ступеньки для схода в торцовой части и скобы, вмонтированные в стену с противоположной стороны. Для предотвращения падения пожарных автомобилей в осмотровую канаву, а также для более точного направления их движения вдоль осмотровой канавы, устанавливаются железобетонные или металлические реборды высотой не менее 80 мм. На дно осмотровой канавы укладывается деревянная решетка, в стенах устраиваются ниши для инструмента и светильников. Ниши для инструмента и светильников защищаются от механических повреждений. Реборды должны быть целиком окрашены лакокрасочными материалами желтого сигнального цвета или иметь чередующиеся наклонные под углом 45 — 60 градусов полосы желтого сигнального и черного контрастного цветов шириной 20 — 300 мм при соотношении от 1:1 до 1,5:1.

36. Для предотвращения падения людей осмотровая канава закрывается съемными решетками из металлических прутьев диаметром не менее 12 мм или деревянными щитами толщиной не менее 40 мм в металлической оправе.

37. Осмотровые канавы в холодное время года должны обогреваться.

38. В гараже запрещается:

1) загромождать ворота, тамбуры, проходы к пожарным кранам и месту расположения пожарного щита;

2) держать открытыми заливные горловины топливных баков пожарного автомобиля;

3) мыть детали легковоспламеняющимися и горючими веществами;

4) заряжать аккумуляторные батареи;

5) применять открытый огонь;

6) заправка пожарных автомобилей горюче-смазочными материалами, а также их хранение;

7) стоянка автомобилей, не предусмотренных штатами подразделения пожарной охраны;

8) отдых личного состава пожарной охраны в пожарных автомобилях.

Эффективное / полное напряжение в почве | Напряжение в почвенном теле | GEO5

Эффективное / полное напряжение в грунте

class = «h2″>

Вертикальное нормальное напряжение σ _z определяется как:

7

где:	σ z	—	вертикальное нормальное общее напряжение
	γ ef	—	погруженный удельный вес грунта
	z	—	глубина под землей
γ w	—	единица веса воды

Это выражение в обобщенном виде описывает так называемое понятие эффективного напряжения:

где:	σ	— 9000 7	общее напряжение (общее)
	σ ef	—	эффективное напряжение (активное)
	u	1		—	нейтральное напряжение (давление поровой воды)

Общее эффективное и нейтральное напряжение в почве

Концепция эффективного напряжения действительна только для нормального напряжения σ, поскольку напряжение сдвига τ не передается водой, поэтому оно действует.Общее напряжение определяется с использованием основных инструментов теоретической механики, а затем определяется эффективное напряжение как разница между общим напряжением и нейтральным (поровым) давлением (т.е. всегда расчетным путем, его невозможно измерить). Поровое давление определяется с помощью лабораторных испытаний, испытаний на месте или расчетом. Решить, использовать ли полные или эффективные напряжения, непросто. В следующей таблице могут быть приведены некоторые общие рекомендации, действительные для большинства случаев. Мы должны понимать, что общее напряжение зависит от того, как почва нагружена собственным весом и внешними воздействиями.Что касается порового давления, мы предполагаем, что для текущей поровой воды поры равны гидродинамическому давлению и гидростатическому давлению в противном случае. Для частично насыщенных грунтов с более высокой степенью необходимо учитывать тот факт, что поровое давление развивается как в воде, так и в пузырьках воздуха.

общее эффективное напряжение

напряжение

Допустимые условия	Дренированный слой	Недренированный слой
краткосрочный
долгосрочное	эффективное напряжение	эффективное напряжение

В слоистом грунте с различным удельным весом грунтов в отдельных горизонтальных слоях общее вертикальное напряжение определяется как сумма масса всех слоев выше исследуемой точки и поровое давление:

где:	σ z	—	вертикальное нормальное полное напряжение
9 0018 γ	—	удельный вес грунта
			— удельный вес грунта в естественном состоянии для почв выше ПГВ и сухих слоев
			— удельный вес грунта под водой в остальных случаях
	d	—	глубина залегания грунтовых вод ниже поверхности земли
	z	—	глубина под поверхностью земли
	γ w	—	единиц веса воды

Общее напряжение — обзор

III Геотехнические концепции проектирования фундамента

Скорость нагружения и инженерно-геологические (или инженерно-геологические) характеристики Подстилающий грунт определяет реакцию фундамента на приложенную нагрузку, поэтому знание основных геотехнических концепций необходимо для понимания поведения фундамента под нагрузкой.

III.A Consolidation

Когда нагрузка прикладывается к любому материалу, он деформируется или деформируется, и график зависимости нагрузки (или напряжения) от соответствующей деформации определяет нагрузку-деформацию (нагрузка-оседание, напряжение-деформация, или напряжение-деформация) характеристики материала. В большинстве эластичных материалов, таких как сталь, вся деформация происходит практически мгновенно, как только прикладывается нагрузка. В насыщенных твердыми частицами материалах, таких как почва, приложенная нагрузка вызывает упругую деформацию структуры почвы, а также увеличивает давление воды в пустотах почвы.

Почва сжимается, когда вода течет из нагруженной области в области с более низким давлением воды. Это зависящее от времени сжатие или деформация почвы, известная как уплотнение, контролируется скоростью, с которой вода вытекает из пор. По мере того, как происходит этот поток, частицы почвы перемещаются ближе друг к другу, и масса почвы становится более плотной и прочной.

В насыщенных мелкозернистых почвах, таких как глины, этот процесс консолидации занимает много времени из-за низкого коэффициента проницаемости (гидравлической проводимости), и поэтому деформация может продолжаться в течение месяцев, лет или даже десятилетий после приложение нагрузки.С другой стороны, крупнозернистые почвы, такие как песок и гравий, обладают относительно высокой гидравлической проводимостью, а поток воды почти мгновенный. Для фундаментов из плотного песка и гравия большая часть деформации происходит во время строительства, и поэтому большая часть осадки произошла к моменту завершения строительства.

III.B Эффективное напряжение

Почвы на дне океана или другого водоема обычно очень мягкие или рыхлые, даже несмотря на то, что они долгое время подвергались сильному давлению воды.Это условие означает, что вес или давление воды не влияют на процесс уплотнения, в противном случае почвы на дне океана были бы плотными или твердыми. Более глубокие почвы уплотняются под тяжестью — более конкретно, плавучести или подводного веса — вышележащих грунтов. В грунте под водой уменьшенный плавучий вес означает меньшую нагрузку на зерно в почве. Это напряжение между зернами называется эффективным напряжением σ ‘, а давление воды в порах между зернами называется давлением воды в порах и .Математически эффективное напряжение в точке определяется как разница между общим напряжением σ и давлением поровой воды в этой точке. Общее напряжение на заданной глубине под поверхностью почвы является произведением глубины и общего веса почвы.

Как указано выше, когда к насыщенному грунту прилагается внешнее напряжение, давление воды увеличивается. Это увеличение превышает гидростатическое давление и называется избыточным давлением поровой воды. Теоретически в момент приложения внешнего напряжения избыточное давление поровой воды равно приложенному напряжению, и нет увеличения межзеренного (эффективного) напряжения.По мере того, как происходит уплотнение и вода вытекает из пор, избыточное давление поровой воды рассеивается, и эффективное напряжение увеличивается.

III.C Коэффициент переуплотнения

Когда грунт нагружен, скажем, весом ледяного покрова или любой другой граничной нагрузкой, он подвергается консолидации, и поверхность грунта оседает под приложенной нагрузкой. После того, как произошло уплотнение и ледяной покров тает или граничная нагрузка снята, ненагруженная почва пытается расшириться. Это расширение может происходить в вертикальном направлении только потому, что соседние частицы почвы ограничивают расширение в горизонтальном направлении.Однако поверхность земли не возвращается к своей исходной высоте после разгрузки, потому что частицы сместились и перестроились во время консолидации. Теперь почва стала более плотной или жесткой, чем была до погрузки. Коэффициент переуплотнения (OCR) является качественным показателем этого уплотнения или повышения жесткости почвы, и он определяется как отношение максимального напряжения покрывающей породы, когда-либо испытываемого почвой (т. Е. С ледяным покровом наверху) к существующей покрывающей породе. стресс (т.э., без ледяного покрова). Почвы с OCR = 1 называются нормально консолидированными (NC) и нестареющими (что означает, что слой почвы молодой и не испытал большей нагрузки, чем то, что он поддерживает в настоящее время), в то время как OCR от 1 до 1,3 все еще может указывать на почву NC, но обычно почва более старая. Почва с OCR от 1,3 до 4 называется слегка переуплотненной (LOC), почва с OCR от 4 до 10 называется умеренно переуплотненной (MOC), а почва с OCR более 10 называется сильно переуплотненной (HOC).

OCR регулирует реакцию почвы на нагрузку. Почвы с низким OCR (обычно от NC до LOC) имеют тенденцию сжиматься под действием сил сдвига и вытеснять воду во время сдвига. Почвы с высоким OCR (обычно от MOC до HOC) имеют тенденцию расширяться или расширяться под действием сдвигающих сил, что приводит к втягиванию воды в почву.

III.D Коэффициент горизонтального напряжения грунта

Напряжение, действующее в точке внутри водоема, одинаково во всех направлениях, поэтому оно называется давлением.Если бы это было верно для зернистой почвы, песчаных дюн не существовало бы, и почва текла бы, как вода. В отличие от воды, почва оказывает сопротивление сдвигу (сопротивление трению), что приводит к тому, что напряжение в разных направлениях внутри массива почвы различно. Отношение горизонтального напряжения к вертикальному напряжению в точке внутри массива грунта определяется как коэффициент горизонтального напряжения грунта K ₀ в этой точке. В зависимости от OCR почвы, K ₀ может быть меньше, равно или больше единицы (от 1/4 или 1/3 до целых 3 или 4), и, следовательно, горизонтальное напряжение может быть меньше, равно или больше вертикального напряжения соответственно.Как правило, чем выше OCR, тем выше значение K ₀ .

III.E Недренированная и дренированная нагрузка

Недренированная нагрузка возникает, когда нагрузки прикладываются относительно быстро к мелкозернистым грунтам и не происходит уплотнения из-за низкого коэффициента гидравлической проводимости. Первоначально поровая вода поддерживает всю приложенную нагрузку, а объем почвы, содержание воды и эффективное напряжение остаются неизменными. Со временем, когда вода вытекает из пор, почва уплотняется под воздействием нагрузки, ее объем и содержание воды уменьшаются, а приложенная нагрузка постепенно поддерживается частицами почвы, тем самым увеличивая эффективное напряжение.Это предельное состояние называется состоянием осушенной нагрузки. В крупнозернистом грунте с высокой гидравлической проводимостью состояние дренированной нагрузки наступает практически мгновенно после приложения нагрузки. В зависимости от OCR, дренируемая прочность может быть больше или меньше недренированной, и этот факт необходимо учитывать при проектировании. В умеренно или сильно переуплотненном грунте дренируемая прочность обычно меньше недренированной, что означает, что для этого типа почвы обычно будут определяться долгосрочные условия.Обратное верно для нормально уплотненного и слегка переуплотненного грунта.

Вертикальное напряжение в грунте

Любое изменение общего вертикального напряжения (s _v ) может также привести к изменению общего напряжения по горизонтали (s _h ) в той же точке. Взаимосвязь между вертикальным и горизонтальным напряжением сложны.

чуть выше уровень грунтовых вод почва останется насыщенной из-за капиллярности, но на некотором расстоянии от уровня грунтовых вод почва станет ненасыщенной, с последующим уменьшением удельного веса (ненасыщенный удельный вес = _и г)

Высота над уровнем грунтовых вод, до которой останется почва насыщенный зависит от размера зерна.
См. Отрицательное поровое давление (всасывание) .

Добавление поверхностной надбавки нагрузка увеличит общие напряжения ниже нее. Если доплата составляет очень широкий, увеличение общего вертикального напряжения ниже его можно рассматривать постоянна с глубиной и равна величине надбавки.

Полное вертикальное напряжение на глубине z,

с _v = г .г + д

Для небольших надбавок, например под ленточным и подушечным фундаментом индуцированное общие вертикальные напряжения будут уменьшаться как с глубиной, так и с горизонтальным расстоянием от груза. В таких случаях необходимо использовать подходящее распределение напряжений. теория — примером является теория Буссинеска.

---

Вода в порах почвы называется поровой водой . Давление внутри эта поровая вода называется поровым давлением (u). Величина порового давления зависит от:

• глубина ниже уровня грунтовых вод
• условия фильтрационного потока

---

Под гидростатическим условиях (отсутствие потока воды) поровое давление в данной точке определяется выражением гидростатическое давление:

u = g _w .h _w

где

h _w = глубина ниже уровня грунтовых вод или над поверхностью воды

Поровое давление удобно представить в виде столба воды. в воображаемой колонке; давление снаружи равно давлению внутри.

---

Естественная статика Уровень воды в земле называется уровнем грунтовых вод , или фреатическим уровнем . поверхность (или иногда уровень грунтовых вод ). В условиях отсутствие фильтрационного потока, уровень грунтовых вод будет горизонтальным, как на поверхности озеро. Величина порового давления на уровне грунтовых вод равна нулю. Ниже уровень грунтовых вод, поровые давления положительные.
u = g _w . h _w
В условиях установившегося или переменного фильтрационного потока расчет пор давление становится более сложным.
См. Грунтовые воды

---

Ниже уровня грунтовых вод, поровое давление положительное . В сухом грунте поровое давление составляет ноль . Выше уровня грунтовых вод, когда почва насыщена, поровое давление будет отрицательным .
u = — g _w .h _w

Высота над уровнем грунтовых вод, до которой почва насыщена, называется капиллярный подъем , и это зависит от размера и типа зерна (и таким образом размер пор):
· На грубых почвах капиллярный подъем очень небольшой
· В илах может достигать 2 м
· В глинах может быть более 20 м

---

Между землей поверхность и верх насыщенной зоны, почва часто бывает частично насыщенный, т.е.е. поры содержат смесь воды и воздуха. Поровое давление в частично насыщенном грунте состоит из двух компонентов:
· Давление поровой воды = u _w
· Поровое давление воздуха = u _a
Учтите, что вода несжимаема, а воздух сжимаем. Комбинированный эффект представляет собой сложную взаимосвязь, включающую парциальные давления и степень насыщения почвы. В Европе и других странах с умеренным климатом большинство проектных государств связаны с условиями насыщения, а изучение частично насыщенных почвы считается предметом специализации.

---

В условиях При просачивании в грунт происходит изменение порового давления. Считайте, что происходит просачивание между двумя точками P и Q.

Гидравлический градиент, и , между двумя точками — это падение напора на единичная длина между этими точками. Это можно рассматривать как «потенциал» управляя потоком воды.

Гидравлический градиент P-Q,	i = —	dh ds	=	du DS	.	1 г Вт
Таким образом	du = i. г ш . DS

Но в установившееся просачивание, i = постоянное
Следовательно, изменение порового давления только за счет фильтрации, du _s = Я.г _ш . с
Для фильтрационного потока вертикально вниз, i отрицательно
Для фильтрационного потока вертикально вверх i положительно.

---

Колебания грунта и нестабильность могут быть вызваны изменениями общего напряжения. (например, загрузка из-за фундамента или разгрузка из-за раскопок), но они также может быть вызвано изменениями порового давления (склоны могут обрушиться после дождя. увеличивает поровое давление).

Фактически, это совокупный эффект общего напряжения и порового давления, который контролирует поведение почвы, такое как прочность на сдвиг, сжатие и деформацию. Разница между полным напряжением и поровым давлением называется эффективный стресс:

эффективное напряжение = общее напряжение — поровое давление

или s´ = s — ты

Обратите внимание, что штрих (штрих ´) указывает на эффективное напряжение.

---

Карл Терзаги был родился в Вене и впоследствии стал профессором механики грунтов в СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. Он был первым, кто предложил отношения для эффективного стресса. (в 1936 г.):

Все измеримые эффекты изменения напряжения, такие как сжатие, искажение и изменение сопротивления сдвигу обусловлено исключительно изменениями эффективных стресс. Эффективное напряжение s´ связано с к полному напряжению и поровому давлению на s´ = с — и.

Прилагательное «эффективный» особенно уместно, потому что оно эффективное стресс, который вызывает важные изменения: изменения в силе, изменения объема, изменения формы. Он не представляет собой точного контакта напряжение между частицами, но распределение нагрузки, переносимой почвой по рассматриваемой площади.

---

Круги Мора можно нарисовать как для полного, так и для эффективного напряжения.Точки E и T представляют собой полное и эффективное напряжения в одной плоскости. В две окружности смещены вдоль оси нормальных напряжений на величину поры. давление (с _n = с _n ‘ + u) , а их диаметры такие же. Полный и эффективный сдвиг напряжения равны (t´ = t) .

---

Принцип эффективного напряжения имеет фундаментальное значение в механике грунтов.Ее следует рассматривать как основную аксиому, поскольку она определяет поведение почвы. Общие и действующие напряжения должны быть различимы во всех расчетах: алгебраически число prime должно указывать эффективное напряжение, например s´

Изменения уровня воды ниже уровня грунтовых вод (изменения уровня грунтовых вод) приводят к изменения эффективных напряжений ниже уровня грунтовых вод. Изменения уровня воды над уровнем земли (например, в озерах, реках и т. Д.) не вызывает изменений в эффективных напряжениях в грунте внизу.

---

В некоторых анализах лучше работать в изменениях количества, скорее чем в абсолютных количествах; тогда выражение эффективного напряжения принимает следующий вид:
Ds´ = Ds — Du

Если и общее напряжение, и поровое давление изменяются на одинаковую величину, эффективное стресс остается постоянным.Изменение эффективного стресса вызовет: изменение в силе и изменении объема.

---

Критический прочность почвы на сдвиг пропорциональна действующему нормальному напряжению; таким образом, изменение эффективного стресса вызывает изменение силы.

Следовательно, если поровое давление в откосе грунта увеличивается, эффективные напряжения будет уменьшена на Ds, а критическая прочность почвы будет уменьшено Dt — иногда ведущим до отказа.

Замок из песка на берегу моря останется нетронутым во влажном состоянии, потому что поровое давление отрицательный; по мере высыхания это всасывание порового давления теряется, и он разрушается. Примечание: иногда песочный замок остается неповрежденным, даже когда он почти высох, потому что Соль, отложившаяся в виде морской воды, слегка испаряется и склеивает зерна.

---

Сразу после строительства фундамента на мелком грунте поры давление увеличивается, но сразу же начинает падать, когда происходит дренаж.

Скорость изменения эффективного напряжения под нагруженным фундаментом после построена, будет такой же, как скорость изменения порового давления, и это контролируется проницаемостью почвы.

Оседание происходит по объему (и, следовательно, по толщине) слоев почвы изменение. Таким образом, оседание происходит быстро в грубых почвах с высокой проницаемостью. и медленно в мелких почвах с низкой проницаемостью.

---

Расчет вертикального напряжения в грунте

Верх

Приведенные здесь рабочие примеры призваны проиллюстрировать принципы и методы. рассматривается в Поровое давление, эффективное напряжение и напряжения в грунте. Выбранные примеры типичны и просты.

---

На рисунке показаны слои почвы на участке. Масса устройства составляет: сухой песок: g d = 16 кН / м³ насыщенный песок: г г = 20 кН / м³

(a) В верхней части насыщенного песка (z = 2.0 м)
Полное вертикальное напряжение	с v = 16,0 x 2,0	= 32,0 кПа
Поровое давление	u = 0
Вертикальное эффективное напряжение	s´ v = s v — ты	= 32,0 кПа
(b) В верхней части глины (z = 5.0 м)
Полное вертикальное напряжение	с v = 32,0 + 20,0 x 3,0	= 92,0 кПа
Поровое давление	u = 9,81 x 3,0	= 29,4 кПа
Вертикальное эффективное напряжение	s´ v = s v — u = 92,0 — 29,4	= 62.6 кПа

---

На рисунке показаны слои почвы на участке. Удельный вес содержание илистого песка составляет 19,0 кН / м³ как выше, так и ниже уровня грунтовых вод. Уровень воды в настоящее время находится на поверхности илистого песка, может упасть или может подняться. Следующие расчеты показывают последствия этого:

---

Из исходного состояния сначала изменяются напряжения под фундаментом. раскопками, т.е. уменьшаются вертикальные напряжения. После постройки нагрузка на фундамент увеличивает напряжения. Другие изменения могут произойти, если вода уровень таблицы изменен.

На рисунке показана отметка фундамента, который должен быть построен в однородной почва. Необходимо рассчитать изменение толщины слоя глины и, таким образом, начальные и конечные действующие напряжения требуются на средней глубине глина.

Вес агрегата: песок выше WT = 16 кН / м³, песок ниже WT = 20 кН / м³, глина = 18 кН / м³.

Расчеты для

начальных напряжений

конечных напряжений

---

На рисунке показано, как обширный слой заливки будет размещен на определенном сайт.

Вес устройства:

глина и песок = 20 кН / м³,

рулонная шпатлевка 18кН / м³,

принять воду = 10 кН / м³.

Расчеты производятся для полного и эффективного напряжения на средней глубине песок и средний слой глины для следующих условий: изначально, перед строительством; сразу после строительства; много лет после постройки.

---

Начальные напряжения на средней глубине глины (z = 2,0 м)
Общее вертикальное напряжение
с _v = 20,0 x 2,0 = 40,0 кПа
Поровое давление
u = 10 x 2,0 = 20,0 кПа
Вертикальное эффективное напряжение
с´ _v = s _v — u = 20,0 кПа

Начальные напряжения на средней глубине песка (z = 5.0 м)
Общее вертикальное напряжение
с _v = 20,0 x 5,0 = 100,0 кПа
Поровое давление
u = 10 x 5,0 = 50,0 кПа
Вертикальное эффективное напряжение
с´ _v = s _v — u = 50,0 кПа

---

При строительстве насыпи применяется наземная надбавка:
q = 18 x 4 = 72,0 кПа.

Песок осушается (горизонтально или в скалу внизу) и так там нет увеличения порового давления.Глина недренирована и поровое давление увеличивается на 72,0 кПа.

Начальные напряжения на средней глубине глины (z = 2,0 м)
Общее вертикальное напряжение
с _v = 20,0 x 2,0 + 72,0 = 112,0 кПа
Поровое давление
u = 10 x 2,0 + 72,0 = 92,0 кПа
Вертикальное эффективное напряжение
с´ _v = s _v — u = 20,0 кПа
(я.е. без изменений сразу)

Начальные напряжения на средней глубине песка (z = 5,0 м)
Общее вертикальное напряжение
с _v = 20,0 x 5,0 + 72,0 = 172,0 кПа
Поровое давление
u = 10 x 5,0 = 50,0 кПа
Вертикальное эффективное напряжение
с´ _v = s _v — u = 122,0 кПа
(т.е. немедленное увеличение)

---

Через много лет избыточное поровое давление в глине исчезнет.Теперь поровое давление будет таким же, как и было изначально.

Начальные напряжения на средней глубине глины (z = 2,0 м)
Общее вертикальное напряжение
с _v = 20,0 x 2,0 + 72,0 = 112,0 кПа
Поровое давление
u = 10 x 2,0 = 20,0 кПа
Вертикальное эффективное напряжение
с´ _v = s _v — u = 92,0 кПа
(т.е. долгосрочное увеличение)

Начальные напряжения на средней глубине песка (z = 5.0 м)
Общее вертикальное напряжение
с _v = 20,0 x 5,0 + 72,0 = 172,0 кПа
Поровое давление
u = 10 x 5,0 = 50,0 кПа
Вертикальное эффективное напряжение
с´ _v = s _v — u = 122,0 кПа
(т.е. без дальнейших изменений)

---

На рисунке показана просачивание вокруг заделанной шпунтовой сваи.
В установившемся режиме гидравлический градиент,
i = Dh / Ds = 4 / ( 7 + 3) = 0.4
Тогда эффективные напряжения равны:
с´ _A = 20 x 3 — 2 x 10 + 0,4 x 10 = 44 кПа
с´ _B = 20 x 3 — 2 x 10 — 0,4 x 10 = 36 кПа

Анализ общего напряжения и эффективного напряжения для грунта и зависимости несущей способности

Грунты, насыщенные пластическими массами (илы и глины), обычно имеют более низкую прочность на сдвиг, чем грунты с непластичной связностью, и менее подвержены снижению несущей способности.Для насыщенных пластичных грунтов несущую способность часто приходится рассчитывать для различных условий. Анализ общего напряжения (краткосрочное состояние), в котором используется недренированная прочность пластичного грунта на сдвиг. Анализ эффективного напряжения (долгосрочное состояние, в котором используются дренированные параметры прочности на сдвиг (c ‘и F’) пластичного грунта).

Анализ общего напряжения

При анализе полного напряжения используется недренированная прочность пластичного грунта на сдвиг. Прочность на сдвиг без дренажа (сигма a) может быть определена в результате полевых испытаний, таких как испытание на сдвиг лопасти (VST), или в лаборатории из испытаний на неограниченное сжатие.

Если недренированная прочность на сдвиг примерно постоянна с глубиной, тогда sigma a = c и F = 0 Для F = 0 коэффициенты несущей способности равны Nc = 5.5, N? = 0 и Nq = 1 (поместите эти значения в уравнение несущей способности Терзаги)

(для ленточных фундаментов)

 Q ult = 5.5c +? Df 

Из-за использования параметров полного напряжения уровень грунтовых вод не влияет на приведенное выше уравнение. Конечная несущая способность в приведенном выше примере, предельная несущая способность пластичного грунта часто намного меньше, чем предельная несущая способность грунта без сцепления.Это причина того, что строительные нормы и правила допускают более высокое допустимое давление на опору для меньшего сцепления грунта (например, песка), чем пластичный грунт (глина).

Кроме того, поскольку предельная несущая способность не увеличивается с шириной основания для насыщенных пластичных грунтов, часто не допускается увеличение для увеличения ширины основания. В некоторых случаях может быть целесообразно использовать параметры общего напряжения «c» и « F » для расчета предельной несущей способности [Например, может быть построена такая конструкция, как масляный резервуар или зерновой элеватор, и достаточная проходит время, и насыщенный пластичный грунт уплотняется под этой нагрузкой.Если бы масляный бак или зерновой элеватор затем были быстро заполнены, насыщенный пластиковый грунт подвергался бы недренированной нагрузке.]

Это состояние можно смоделировать путем выполнения консолидированных трехосных испытаний без дренажа (ASTM 4767-02, 2004) для определения параметра общего напряжения (c и F). На основе значения F коэффициенты несущей способности будут получены из рисунка; а затем предельная несущая способность будет рассчитана по уравнению 1. Если площадка состоит из двух слоев связного грунта, имеющих разные параметры / свойства прочности на сдвиг; Рассчитайте отношение недренированной прочности на сдвиг слоя 2 к недренированной прочности на сдвиг слоя 1 i.е.

 c2 / c1 = su2 / su1 

Определите соотношение T / B, где T = расстояние по вертикали от низа фундамента до верха слоя 2, а B = ширина фундамента. Введите значения (c2 / c1) в график, пересеките соответствующую кривую T / B и определите значение Nc для ленточного фундамента; F = 0 (N? = 0 Nq = 1).

Анализ эффективных напряжений

Принцип эффективного напряжения гласит, что эффективное напряжение (обозначенное штрихом) — это полное напряжение за вычетом давления поровой воды.

σ ‘= σ — u

Принцип эффективных напряжений применяется только к нормальным напряжениям, а не к напряжениям сдвига. Деформации грунтов являются функцией действующих напряжений, а не суммарных напряжений. Контактное напряжение частицы не является эффективным напряжением. Скорее, это среднее напряжение на плоскости через частицы почвы

В анализе эффективного напряжения используется прочность дренированного пластичного грунта на сдвиг (c ‘и F’). Прочность на сдвиг в дренированном состоянии может быть получена в результате испытаний на трехосное сжатие.Этот анализ называется долгосрочным анализом, потому что давление поровой воды, вызванное сдвигом от нагрузки, рассеялось, и теперь на месторождении преобладают гидростатические условия поровой воды. Поскольку выполняется эффективный анализ напряжений, при анализе необходимо учитывать расположение уровня грунтовых вод.

Первым шагом для выполнения анализа несущей способности будет получение коэффициентов несущей способности (Nc, N , Nq) из Рис. используя значение F ‘.В зависимости от расположения уровня грунтовых вод может потребоваться корректировка общей массы агрегата. Затем будет использоваться уравнение несущей способности Терзаги (с заменой c на c) для получения предельной несущей способности с применением коэффициента запаса прочности 3 для расчета допустимой несущей способности или давления.

Расчет эффективного напряжения

• На уровне грунтовых вод давление в поровых водах равно нулю
• Ниже уровня грунтовых вод давление в поровых водах положительное, а эффективное напряжение уменьшается
• Капиллярное действие заставляет воду подниматься над уровнем грунтовых вод и приводит к отрицательному давлению поровой воды.Эффективное напряжение увеличивается.
• Подземные воды над поверхностью земли не увеличивают эффективное напряжение в любой точке массива почвы ниже.

Управляющий корпус:

Анализ общего напряжения обеспечит более низкую допустимую несущую способность для мягких или очень мягких насыщенных пластичных грунтов. Это связано с тем, что нагрузка будет консолидировать пластичный грунт, что со временем приведет к увеличению прочности на сдвиг. В случае длительного использования пластичный грунт имеет более высокую прочность на сдвиг и, как следствие, более высокую несущую способность.Эффективный анализ напряжений обеспечит более низкую допустимую несущую способность для очень жестких или твердых насыщенных пластичных грунтов.

Твердые и жесткие пластичные почвы находятся в промежуточном состоянии. ORC и тенденция насыщенного пластичного грунта к консолидации (увеличению прочности на сдвиг) будут определять, будет ли меньшая несущая способность обеспечивать краткосрочное или долгосрочное состояние. Анализ несущей способности гранулированных грунтов Гранулированный грунт не разжижается, а наоборот, имеет место снижение прочности на сдвиг из-за увеличения давления воды в порах.

Примеры включают песок и гравий, которые находятся ниже уровня грунтовых вод и имеют коэффициент безопасности против разжижения больше 2, избыточное давление поровой воды, вызванное землетрясением, обычно будет достаточно низким, чтобы его влиянием можно было пренебречь. Используя уравнение несущей способности Терзаги и эффективный анализ напряжений и признавая, что песок и гравий обладают меньшей когезией (т. Е. C ‘= 0), уравнение несущей способности Терзаги

 Qult = cNc + q'Nq + 1/2 т BN 

Для меньшего сцепления с грунтом

 Qult = 1/2 т BN? + t Df Nq 

Для фундаментов мелкого заложения лучше всего пренебречь вторым членом (? T Df Nq) в уравнении 2.Это связано с тем, что термин представляет собой сопротивление почвы, расположенной выше нижней части основания, которая не может быть мобилизована для разрушения при продавливании и сдвиге. Итак, Qult = 1/2? T BN?

Грунты с меньшим сцеплением включают гравий и песок. Почва с меньшим сцеплением развивает свою прочность на сдвиг в результате сопротивления трения и сцепления между отдельными частицами грунта. Это связано с ограничивающим давлением. В случае сцепления без грунта c = 0

Qult = cNc + q’Nq + 1/2? T BN?
Первый член c = 0
Qult = qNq + 1/2? T BN?

Для меньшей связности почвы расположение уровня грунтовых вод может повлиять на предельную несущую способность.Глубина нарушения несущей способности часто предполагается, что почва, вовлеченная в нарушение несущей способности, простирается на глубину, равную ширине основания. Таким образом, для уровня грунтовых вод, расположенного в этой зоне, измените третий член в приведенном выше уравнении.

Общее напряжение и эффективное напряжение Видео

Дайте нам знать в комментариях, что вы думаете о концепциях в этой статье!

Анализ зависимости эффективного напряжения от общего напряжения недренированных проблем в геотехнической инженерии — Австралийское геомеханическое общество

Анализ устойчивости и прочности в геотехнической инженерии может выполняться с точки зрения эффективных или общих напряжений.Учитывая фундаментальные знания механики грунтов и четкое понимание численного моделирования, численное моделирование должно привести к согласованным результатам обоих подходов. Неосушенные раскопки были смоделированы в Abaqus, программном приложении для анализа методом конечных элементов. Расширенная модель модифицированной каменной глины использовалась для характеристики поведения почвы в анализе эффективного напряжения (ESA), а модель Tresca использовалась в анализе общего напряжения (TSA).

Для того чтобы сравнение между ESA и TSA было достоверным, важно, чтобы оба анализа представляли идентичные почвенные условия и характеристики.Таким образом, основная часть процедуры заключалась в получении значений параметров полного напряжения из параметров эффективного напряжения и численных результатов ESA. Чтобы подтвердить точное соответствие почвенных условий между ESA и TSA, было проведено сравнение начальных распределений напряжений и начальных значений K0.

Форма поверхности текучести в ESA была изменена, чтобы минимизировать разницу в поверхности текучести между ESA и TSA. Значения su также были скорректированы, чтобы отразить прочность на сдвиг в задаче плоской деформации.Хотя эти модификации улучшили результаты, большинство численных результатов показали несоответствия между ESA и TSA. Сравнивая максимальные значения сил и моментов элементов конструкции, ни один метод не дал результатов, которые были стабильно лучше, чем другой метод во всех сценариях выемки грунта. Было обосновано, что различия в конструктивных силах и моментах в основном связаны с различиями в пассивном напряжении на подпорной стенке между ESA и TSA. Наблюдения за траекториями напряжений пассивных элементов грунта показали, что пассивный грунт для всех ESA не достиг критического состояния разрушения, а для TSA грунт достиг разрушения для консольных проблем, но не для раскопок.

Определение напряжения гравитационного поля в RS2

Параметр «Напряжение поля силы тяжести» используется для определения поля напряжений на месте, которое изменяется с глубиной. Напряжение гравитационного поля обычно используется для наземных или приповерхностных земляных работ.

Глубину можно измерить от:

• А определяется пользователем Отметка поверхности земли (полезно, если профиль земли представляет собой единичную горизонтальную отметку).

• Фактическая поверхность земли вашей модели (полезно, если профиль земли имеет переменную высоту).

Глубина и удельный вес вышележащего материала определяют распределение вертикального напряжения по всей модели. Горизонтальные напряжения рассчитываются путем умножения вертикального напряжения на соотношения горизонтального / вертикального напряжения.

В В диалоговом окне «Напряжение поля» следующие параметры используются для определения поля «Напряжение силы тяжести».

Высота поверхности земли

Отметка поверхности земли — это вертикальная координата (y) поверхности земли относительно вашей системы координат.Это НЕ глубина подземной поверхности ваших раскопок!

• Горизонтальная пунктирная линия, обозначающая отметку поверхности земли, будет автоматически отображаться на модели. Отображение этой строки можно включить или выключить в Просмотр меню.

• Если вы установили флажок «Использовать фактическую поверхность земли», параметр «Отметка поверхности земли» не применяется и будет отключен. Смотрите ниже для получения дополнительной информации.

Удельный вес вскрыши

Удельный вес вскрыши — это СРЕДНЕЕ значение удельного веса всех материалов в вашей модели.Он используется вместе с отметкой поверхности земли для расчета в вертикальная составляющая напряжения гравитационного поля в любой точке модели.

• Если вы установили флажок «Использовать фактическую поверхность земли», параметр «Удельный вес перекрывающей породы» не применяется и будет отключен. Смотрите ниже для получения дополнительной информации.

Использовать фактическую поверхность земли

Если установлен флажок Использовать фактическую поверхность земли:

• Начальное вертикальное напряжение в заданной точке рассчитывается с использованием глубины ниже фактической поверхности земли модели и фактического удельного веса вышележащего материала (ов), введенного в диалоговом окне «Определить свойства материала».

• Параметры отметки поверхности земли и веса вскрыши будут отключены.

Параметр «Использовать фактическую поверхность земли» может быть полезен при выемках грунта на поверхности, например, в карьерах, на откосах, выемках горных пород и т. Д. Преимущество использования этого параметра заключается в том, что он обеспечивает лучшую первоначальную оценку вертикальное напряжение на месте для наземных земляных работ, где поверхность земли неровная и не определяется одной горизонтальной поверхностью.

Параметр «Использовать фактическую поверхность грунта» также рекомендуется для использования вместе с параметром анализа устойчивости снижения прочности на сдвиг. В целом он дает более надежные и точные результаты. с меньшим количеством вычислений из-за более реалистичной оценки начального распределения напряжений.

Используйте коэффициент эффективного напряжения

Флажок Use Effective Stress Ratio позволяет указать, применяются ли отношения горизонтального / вертикального напряжения к общему вертикальному напряжению или эффективному вертикальному напряжению при вычислении горизонтального напряжения. стресс.

См. Ниже уравнения, которые используются в обоих случаях.

Используйте переменное соотношение напряжений

По умолчанию отношение горизонтального / вертикального напряжения K является постоянным значением (т. Е. Горизонтальное напряжение прямо пропорционально вертикальному напряжению).

Флажок Use Variable Stress Ratio позволяет вам определить переменный коэффициент напряжений, который является функцией глубины z, в соответствии со следующим уравнением:

К = а + bzc

где:

K = отношение горизонтального / вертикального напряжения

z = глубина от поверхности земли

a, b, c = параметры, определяемые пользователем

Если вы установите этот флажок, вы можете ввести значения a, b и c, чтобы определить коэффициент напряжений как функцию глубины z в соответствии с этим уравнением.

Коэффициенты напряжений

Отношения горизонтального / вертикального напряжения (в плоскости и вне плоскости) используются для расчета горизонтальные компоненты напряжения гравитационного поля, основанные на вертикальном напряжении в любой точке модели.

• Введенные вами коэффициенты напряжений будут применяться либо к общему напряжению, либо к эффективному напряжению в соответствии с установленным флажком «Использовать коэффициент эффективного напряжения» (см. Выше).

• Если установлен флажок «Использовать переменное соотношение напряжений», то коэффициенты напряжений можно определить как функцию глубины (см. Выше).

Если флажок Использовать коэффициент эффективного напряжения НЕ установлен, то горизонтальное напряжение рассчитывается из общего вертикального напряжения, как показано ниже:

где:

= общее горизонтальное напряжение

= общее вертикальное напряжение

= отношение горизонтального / вертикального напряжения (общее напряжение)

СОВЕТ: блок напряжения указывает относительную величину и направление напряжений главного поля в плоскости. Для напряжения гравитационного поля блок напряжения всегда ориентирован вертикальная и горизонтальная оси.Если блок напряжения выглядит неправильно, проверьте значение соотношения горизонтального / вертикального напряжения в плоскости.

Если установлен флажок Использовать коэффициент эффективного напряжения, то горизонтальное напряжение рассчитывается на основе эффективного вертикального напряжения следующим образом:

где:

= общее горизонтальное напряжение

= эффективное горизонтальное напряжение

= эффективное вертикальное напряжение

= общее вертикальное напряжение

= поровое давление

= отношение горизонтального / вертикального напряжения (эффективное напряжение)

Коэффициент напряжений для грунтов

См. В разделе Теория RS2 документ (Напряженные состояния на месте в почвах), в котором обсуждается горизонтальный / вертикальный коэффициент эффективного напряжения для грунтов (коэффициент давления грунта в состоянии покоя) и различные формулы, которые можно использовать для оценки значения K для нормально консолидированных или чрезмерно консолидированных грунтов.

Коэффициент переменного напряжения

Если установлен флажок «Использовать переменное соотношение напряжений», тогда коэффициенты напряжений могут быть определены как функция глубины, подробности см. Выше.

Под напряжением

Вы также можете включить фиксированные компоненты горизонтального напряжения в направлениях «В плоскости» и / или «вне плоскости». Запертый в стрессе это просто горизонтальное напряжение на поверхности земли. (В большинстве случаев мы предполагаем, что это ноль).

Этот фиксированный компонент горизонтального напряжения добавляется к горизонтальному напряжению, рассчитанному на основе вертикального напряжения и соотношения горизонтального / вертикального напряжения, для определения общего горизонтального напряжения в любой точке.

Напряжение настраиваемого поля

Настраиваемое напряжение поля можно определить для отдельных материалов в модели, нажав кнопку «Дополнительно» и определив настраиваемое напряжение поля при необходимости. Подробнее см. В разделе «Напряжение настраиваемого поля».

Эффективное напряжение в почве: развитие, важность и принципы

Когда здание строится, его вес передается на землю через его фундамент, вызывая таким образом напряжения в нижележащих слоях.Эти индуцированные напряжения могут вызвать такие проблемы, как чрезмерная осадка или разрушение при сдвиге, и поэтому важны для инженеров-геологов.

Напряжения в недрах почвы:

Напряжения в грунте вызываются:

(i) Собственный вес грунта

(ii) Структурная нагрузка на грунт

Напряжения, развиваемые в насыщенном грунте:

(i) Эффективные напряжения

(ii) Нейтральные напряжения

(iii) Суммарные напряжения.

Эффективное напряжение:

Карл Терзаги был первым, кто осознал важность эффективного стресса. Это напряжение, передаваемое от зерна к зерну в точке контакта с массой почвы. Это также известно как межкристаллитное напряжение. Он обозначается σ ’. При загрузке грунтовой массы. Нагрузка передается на почвы через точку контакта. Если в точке контакта приложенная нагрузка больше, чем сопротивление зерен, то в массиве грунта произойдет сжатие.

Это сжатие частично происходит из-за упругого сжатия зерен в точках контакта, а частично из-за относительного скольжения между частицами. Эта нагрузка на единицу площади грунтового массива, ответственная за деформацию грунтового массива, называется эффективным напряжением.

Нейтральное напряжение:

Это напряжение или давление, передаваемое через поровую жидкость. Его также называют поровым давлением и обозначают буквой u. В насыщенной почве поры почвенной массы заполнены водой.Когда насыщенная почвенная масса загружается, нагрузка не передается через зерна. Нагрузка переносится на поровую воду. Поскольку вода несжимаема, в поровой воде создается давление.

Это давление называется поровым давлением или поровым давлением воды. Поровое давление не оказывает какого-либо измеримого влияния на механические свойства почвы, такие как коэффициент пустотности, прочность на сдвиг и т. Д. Это давление или напряжение называется нейтральным напряжением.

Общее напряжение:

Общее напряжение равно сумме эффективного напряжения и нейтрального напряжения.Обозначается он σ.

σ = σ + u

Эффективное напряжение нельзя измерить в полевых условиях никакими приборами. Его можно рассчитать только после измерения общего напряжения и порового давления. Таким образом, эффективное напряжение не является физическим параметром, а всего лишь очень полезным математическим понятием для определения инженерного поведения грунта.

Важность эффективного напряжения в инженерных задачах:

Эффективное напряжение играет важную роль в:

(i) Земельный участок

(ii) Прочность грунта на сдвиг

Почвенное поселение:

Явление постепенного уменьшения объема почвы из-за вытеснения воды из пор почвы называется уплотнением, сжатием или осадкой почвы.На рисунке 5.3 показана кривая сжатия глины. Это кривая между эффективным напряжением σ и коэффициентом пустотности e. Из графика видно, что при увеличении σ e уменьшается, т.е. из-за увеличения эффективного напряжения сжатие грунта будет увеличиваться.

Окончательный расчет консолидации можно рассчитать по формуле

S = м _V H

где m _V — коэффициент объемной сжимаемости

H — толщина сжимаемого слоя

∆σ — среднее увеличение эффективного давления.

Из приведенного выше уравнения ясно, что осадка почвы прямо пропорциональна эффективному давлению. Таким образом, осадка почвы зависит от действующего напряжения или действующего давления. По мере увеличения действующего напряжения оседание почвы также увеличивается.

Прочность почвы на сдвиг:

Многие инженерно-геологические проблемы требуют оценки прочности на сдвиг, включая:

(a) Конструкционные фундаменты:

Нагрузка от конструкции передается на землю через фундамент.Это создает напряжение сдвига и сжимающее напряжение. Если создаваемое напряжение сдвига превышает сопротивление грунта сдвигу, происходит разрушение при сдвиге, которое вызывает обрушение конструкции.

(б) Земляные откосы:

На наклонной поверхности гравитация создает в почве напряжения сдвига. Если эти напряжения превышают предел прочности на сдвиг, возникает контактная площадка.

(в) Дорожные покрытия:

Колесные нагрузки от транспортных средств передаются через тротуар на землю.Эти нагрузки создают напряжение сдвига, которое вызывает разрушение при сдвиге.

Знаете ли вы?

Значение K в направлении x равно значению K в направлении y для ровной поверхности земли.

Прочность грунта на сдвиг рассчитывается по формуле

S = σ загар ɸ

Где σ = эффективное напряжение

ɸ = эффективный угол трения

Для данной почвы f постоянна. Тогда прочность на сдвиг прямо пропорциональна эффективному напряжению.Так что с увеличением эффективного стресса сила увеличивается. Если прочность почвы на сдвиг больше, разрушение при сдвиге будет меньше.

Принцип эффективного напряжения:

Если загружается насыщенная масса грунта, нагрузка передается на поровую воду. После вытеснения поровой воды она переносится на зерна почвы. Пусть YY — волнистая плоскость, проходящая через точки соприкосновения зерен почвы. Пусть A будет площадью волнистой плоскости YY. Эта площадь A представляет собой сумму площади контакта зерен (A _g ) и площади поровой воды (A _w ), как показано на рисунке 5.5. Из рисунка 5.6 видно, что площадь контакта зерен (A _g ) намного меньше площади поровой воды (A _w ), то есть A _w = A.

Пусть F — общая нагрузка на зону A.

Принцип эффективного напряжения в простейшем виде можно сформулировать как

(i) Эффективное напряжение равно общему напряжению за вычетом порового давления для насыщенного грунта

σ = σ — и

(ii) Эффективное напряжение контролирует определенные аспекты поведения почвы, такие как прочность, деформация и т.