9. Водопроницаемость грунтов. Закон Дарси. Начальный градиент в глинистых грунтах.

Наличие пор в грунте обуславл. их водопроницаемость, т.е. пропускать и фильтровать воду.

Причины вызыв-щие движение воды в грунте различны.

i = (H₁ – H₂)/L – градиент напора

H = p/γ_w = [кгс/м²][кгс/м³], где γ_w = 0,001

Дарси вывел з-н о движении воды в грунте. Этот закон базируется на предпол-нии о том, что движ-е воды имеет ламинарный хар-р.

расход воды через ед-цу пло-ди поперечного сечения потока в ед-цу времени прямо пропорционален гидравлич. градиенту напора.

v_ф = k_ф*i (для сыпучих, печанных грунтов),

где v_ф - скорсть фильтрации, k_ф - коэфю фильтрации

k_ф зависит от грунта.

супеси - k_ф = 10^-3…10^-6 см/с

суглинки - k_ф = 10^-5…10^-8 см/с

глины - k_ф = 10^-7…10^-10 см/с

v_ф = k_ф*(i - i₀) (для пыл.-глин-ых),

где i₀ – величина, обусл-щая сопротивление фильтрации воды в грунте, назыв. нач. градиент напора.

10. Эффективные и нейтральные давления в грунтовой массе.

При исслед-нии сжатия грунтовой массы рассмат-тся две системы давлений: 1 - давления в скелете грунта р_z и 2 - давления в поровой воде р_w. Первые назыв. эффективными давлениями, так как они эффективно действ. на грунтовые частицы, уплотняя и упрочняя грунт; вторые — нейтральными давлениями, так как они не уплотняют и не упрочняют грунт, а соз­дают лишь напор в воде, вызыв-щий ее фильтрацию.

Для любого момента времени в полностью водонасыщ-ной грун­товой массе имеет место соотношение p = p_z + p_w, т. е. полное давление равно сумме эффективного и нейтрального дав­лений. С изменением одного из слагаемых (при постоянном внешнем давлении р) меняется и другое слагаемое.

Чтобы пояснить сказанное, рассмотрим давление в тонком слое грунтовой массы, уложенной в цилиндрический сосуд.

Е сли к поверхности грунта приложить нагрузку интенсивностью р кгс/см² (МПа) при помощи дырча­того штампа или слоя свин­цовой дроби, то под дейст­вием нагрузки произойдет уплотнение грунта и уве­личится его сопротивление сжатию, сдвигу и т.п., т. е. нагрузка будет эффек­тивно действовать на слой грунта.

Если же в сосуд вместо дроби налить воду на та­кую высоту (h = p/γ_w), чтобы давление оставалось прежним, то, как показано опытами проф. Л. Рендулика (1936), давление от налитой воды пере­дастся только на поровую воду, увеличив напор ее, и не скажется на уплотнении грунта, т. е. будет нейтральным давлением.

Отметим, что эффективное давление р_z всегда передается только через точки и площадки контактов твердых частиц, а нейтральное р_w — через поровую воду, и, если оно положительно (сверх гидроста­тического), то называется поровым давлением.

Понятие об эффективном и нейтральном давлениях распростра­няют и на любые нормальные напряжения, действующие в водонасыщенных грунтах. В общем случае можно написать σ = + u, откуда = σ – u, т.е. эффектив. напряж-ие в любой точке водонасыщ. грунта равно разности м/у полным σ и нейтральным u напряжениями.