Лекція 9

Фільтраційна консолідація

1. Зміна осідань у часі. Передумови теорії фільтраційної консолідації.

2. Диференційне рівняння одномірної задачі теорії фільтраційної консолідації.

3. Інші випадки ущільнюючих тисків. Врахування структурності ґрунтів і стиснення газовмісної води.

4. Визначення початку і завершення фільтраційної консолідації.

5. Вплив початкового градієнта напору на величину осідання.

1. Зміна осідань у часі. Передумови теорії фільтраційної консолідації

Осідання, як правило, не завершуються за період будівництва; величина повного осідання для різних ґрунтів досягається за різний, іноді доволі тривалий термін.

На процес протікання осідань в часі впливає як водопроникність ґрунту, так і повзучість скелету ґрунту, а також деформівність усіх складових компонентів ґрунту.

Водонасичені пластичні і особливо текучопластичні глинисті ґрунти дають найбільші осідання, часто вони доволі повільно затухають, і створюють найбільші труднощі для будівельників. Осідання споруд на таких ґрунтах можуть сягати сотень сантиметрів і протікати десятки і сотні років.

Дуже важливим показником є швидкість протікання осідань, оскільки різні будівельні конструкції по різному перерозподіляють зусилля, що виникають при нерівномірних осіданнях основ.

Швидкість осідання можливо визначити лише вивчивши характер зміни їх у часі.

Для повністю водонасичених ґрунтів найбільш широко сьогодні застосовується теорія фільтраційної консолідації.

Повільне зростання осідань повністю водонасичених глинистих ґрунтів обумовлено перш за все тим, що при повному заповненні всіх пор практично нестискаємою водою досягнути зменшення їх об´єму при розвитку деформацій ущільнення можливо лише шляхом витіснення з них певної кількості води. Через незначну водопроникність глинистих ґрунтів процес витіснення з них порової води розвивається дуже повільно.

Фільтраційна консолідація – поступове ущільнення, що пов´язане з витісненням води з пор ґрунту. Вторинна консолідація пов´язана з повзучістю скелета.

Передумови теорії фільтраційної консолідації

1. розглядаються повністю водонасичені ґрунти з наявністю в порах вільної, нестискаємої і гідравлічно нерозривної води;

2. скелет ґрунту приймається лінійно-деформівним, напруження в якому миттєво викликають його деформації;

3. ґрунт не володіє структурністю і зовнішній тиск, що прикладений до нього, в перший момент повністю передається на воду;

4. фільтрація води в порах повністю підкорюється закону Дарсі.

При дослідженні стиснення ґрунтової маси розглядаються дві системи тисків: 1 – тиск в скелеті ґрунту і 2 – тиск в поровій воді . Перший називається ефективним тиском, оскільки він ефективно діє на ґрунтові частинки, ущільнюючи і зміцнюючи їх; другий – нейтральним, оскільки він не ущільнює і не змінює ґрунт, а лише створює напір у воді, що викликає фільтрацію.

Для будь-якого моменту часу для повністю водонасиченої ґрунтової маси справедлива рівність:

Ефективний тиск – тиск від дірчастого штампу на шар піску (ущільнення під навантаженням).

Нейтральний тиск – тиск від еквівалентного шару води (передається лише на порову воду). Нейтральний тиск більший за гідростатичний називається поровим тиском.