3. Інші випадки ущільнюючих тисків. Врахування структурності ґрунту і стискаємості газовмісної води

Вище був розглянутий основний випадок, коли епюра ущільнюючих тисків по глибині шару зображується прямокутником, тобто коли тиск від дії зовнішнього навантаження на будь-якій глибині не змінюється.

Випадок 1 – коли ущільнюючий тиск з глибиною збільшується за законом трикутника. Може мати місце, наприклад, при ущільненні ґрунту під власною вагою, тоді

Диференційне рівняння консолідації розв´язано і для цього випадку з граничними умовами: при і при .

Залежність від знайдена і зведена в табличну форму і для цього випадку.

Тоді, враховуючи, що середній тиск буде рівний :

Випадок 2 – коли ущільнюючий тиск з глибиною зменшується. При розв´язані зводиться до попередніх випадків, тобто:

тоді

Порівняння отриманих виразів ступеня консолідації для різних випадків ущільнюючих тисків показує, що справедливо наступне співвідношення:

Комбіновані випадки – трапецієвидні епюри ущільнюючих тисків (збільшуються чи зменшуються по глибині).

Врахування структурності ґрунтів і стиснення газовмісної води

1. Досліди показують, що якщо ґрунт володіє структурними зв´язками, то тиск, що передається на воду, складає лише певну частину від зовнішнього тиску, що характеризується коефіцієнтом початкового порового тиску:

- початковий поровий тиск в ґрунті при навантажені

2. Газовмісна порова вода володіє значним стисненням (коефіцієнт стиснення ).

Розв´язання диференціального рівняння консолідації з врахуванням неповної передачі тиску на порову воду і стиснення газовмісної порової води дозволило визначити ступінь консолідації і осіданні у будь-який час по тим же формулам ввівши у них поправки, а саме вважаючи, що

при чому

- коефіцієнт впливу структурних зв´язків на величину порового тиску;

- коефіцієнт впливу стиснення порової води на величину порового тиску.

;

;

,

де .

Для ґрунтів без структурних зв´язків і , а при будемо мати звичний вираз для .

4. Визначення початку і завершення фільтраційної консолідації

Ступінь консолідації ґрунтів, що визначається навіть для повністю водонасичених ґрунтів, буде вірно відповідати процесу їх ущільнення лише до досягнення консолідацією певного значення, оскільки при тривалому процесі ущільнення на процес консолідації будуть впливати як виникаючі нові структурно-колоїдні зв´язки, так і вторинні ефекти, що обумовленні повзучістю мінерального скелету ґрунту і тонких водно-колоїдних оболонок твердих частинок.

Важливо визначити границі застосування теорії фільтраційної консолідації в залежності від досягнутого нею ступеня ущільнення.

При прикладанні зовнішнього навантаження до водонасичених ґрунтів спочатку спостерігається миттєве стиснення (адіабатичне, що обумовлене стисненням порової води), потім процес фільтраційного ущільнення, що обумовлений переважно витісненням води із пор ґрунту, і, нарешті, додається процес вторинної консолідації, або повзучості скелету ґрунту, що обумовлений невідновлюваними зсувами частинок, їх агрегатів, водно-колоїдних оболонок і т.п., коли витіснення води становиться дуже незначним.

Для приблизного встановлення початку фільтраційного етапу ущільнення застосовується метод Д. Тейлора.

крива ущільнення

Оскільки процес протікання фільтраційного осідання пропорційний .

Завершення фільтраційного ущільнення ( ) визначають по А. Казагранде по тій же кривій ущільнення, але побудованій в напівлогарифмічній системі координат.