книги из ГПНТБ / Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений 8-й междунар. конгресс по механике грунтов и фундаментостроению

определения значений параметра К. Однако во всех них

вующих рядах мы ограничиваемся только первым чле­

.245л? г / 0 ( а д .

203

Следовательно, нас интересует первый корень урав­ нения (ІѴ.3.49). Значения первого корня этого уравне­

Полученное решение задачи является более общим, чем решения К- Терцаги и Л. Рендуллика [51]. Напри­ мер, решение Л. Рендуллика легко выводится из форму­ лы (IV.3.48) подстановкой в подынтегральное выражение

204

ряда вместо f(r) внешней нагрузки q. Тогда интеграл

R R

точке грунтового цилиндра вокруг дрены, а среднюю ве­ личину порового давления в момент времени t.

Среднее избыточное поровое давление в грунтовом цилиндре водонасыщенного консолидируемого грунта на расстоянии между г0 и R может быть найдено интегри­ рованием решения уравнения (ІѴ.3.50) и делением его на площадь цилиндра:

205

0,5

Рис. IV.6. Сравнение результатов расчетов консолидации по различ­ ным методам для вертикальных песчаных дрен с экспериментальны­ ми данными

1 — по Л. Рендуллику; 2— по схеме равных деформаций; 3— по схеме свобод­ ных деформаций; 4— экспериментальные данные

получим

к нахождению числовых значений бесселевых функций целого порядка, то решение можно считать доведенным до конца, так как для функций Бесселя составлены об­ ширные таблицы.

206

и Л. Репдуллика, и с данными экспериментальных иссле­ дований приведены на рис. ІѴ.6.

В 1965 г. на оз. Сиваш были устроены две экспери­ ментальные опытные площадки. На этих площадках дре­ ны диаметром 32 см были устроены на глубину 7 м. Рас­ стояние между их центрами в плане на одной площадке составляло 2, а на другой 3,5 м. Вокруг дрен на различ­ ной глубине и разных расстояниях были установлены глубинные марки. Помимо этого были установлены по­ верхностные марки.

Наблюдения показали, что при расстоянии между дренами больше 2 м они работают по схеме свободных деформаций. Следует также отметить, что на экспери­ ментальном участке над дренами была отсыпана песча­ ная подушка толщиной 0,5 м, нагрузка на которую пе­ редавалась насыпью толщиной 1 м с уложенными на нее железобетонными конструкциями. В 1969 г. были выко­ паны шурфы и отобраны образцы грунта для определе­ ния влажности на различном расстоянии от песчаных

Выбирая методы ускорения консолидации слабых водонасыщенных глинистых грунтов, часто бывает не­ обходимо приближенно установить целесообразность применения вертикальных песчаных дрен при данной ве­ личине действующей нагрузки и заданных инженерногеологических условиях площадки, пользуясь методами инженерных расчетов. Предлагаемый ниже инженерный метод расчета разработан исходя из следующих допу­ щений.

1. Коэффициент сжимаемости грунтов основания яв­ ляется постоянной величиной в течение всего времени действия нагрузки (практически следует принимать среднее значение этого коэффициента).

207

2. Коэффициент фильтрации является постоянной величиной в течение всего времени действия нагрузки. Совершенно очевидно, что это допущение очень условно, так как в главе I указывалось, что в процессе уплотне­ ния коэффициент фильтрации может изменяться в де­ сятки и сотни раз. В том случае, если известен коэффи­ циент фильтрации грунта природной пористости и коэф­ фициент фильтрации грунта после его уплотнения, а так­ же известна изменяемость коэффициента фильтрации во времени, в расчет вводится его среднее значение.

3.Поровое давление в теле песчаной дрены равно ну­ лю (это положение хорошо согласуется с данными наблюдений за поровым давлением в теле песчаной дрены).

4.Горизонтальные плоскости слоев грунта остаются горизонтальными в течение всего времени консолидации.

Так как обычно поверху вертикальных песчаных дрен устраивают песчаную подушку (часто значительной толщины), а также пригрузочную насыпь, которые мож­

рые значительно перераспределяют деформации, то это допущение следует считать вполне обоснованным, и оно определяет условие равных деформаций.

На основании четвертого допущения эффективное напряжение в скелете грунта оЭ ф зависит только от вре­ мени консолидации t. Чтобы учесть это допущение, в расчете мы принимаем среднее значение эффективных напряжений на горизонтальных плоскостях между дре­

удается записать уравнение консолидации при движении воды радиально (горизонтально) в дрену в виде диффе­ ренциального уравнения первого порядка.

При рассмотрении этой задачи сохраняются, кроме того, все основные допущения и краевые условия, при­ веденные в п. 3 настоящей главы.

208

В дальнейшем рассматривается задача консолидации при движении воды только горизонтально в вертикаль­ ную дрену без влияния горизонтальной дренирующей песчаной подушки.

При воздействии мгновенно приложенной постоянной

Скорость фильтрации воды при уплотнении грунтов может быть выражена уравнением:

где in — среднее значение начального градиента напора для данного глинистого грунта основания в процессе уплотнения.

Количество воды, которое протекает через боковую поверхность цилиндра диаметром 2R и высотой, равной единице (см. рис. ІѴ.2), будет равно количеству поровой воды, которая вытесняется из грунта, находящегося между цилиндрами радиусов R и г (высота обоих ци­ линдров равна единице). Но количество воды, вытеснен­ ной за единицу времени, пропорционально осадке за то же время. Из этого условия можно записать

фективное напряжение по всей площади влияния дрены постоянно (средняя величина) и меняется лишь в зави­ симости от времени t.

Поровое давление и изменяется по мере удаления от дрены и зависит от времени консолидации t.

Из условия, что общее давление от нагрузки в пре-

делах площади действия дрены равно эффективному на­ пряжению сгЭф плюс поровое давление и, получим:

210

Согласно этому уравнению увеличением времени t осадка асимптотически приближается к конечному зна­ чению, так как степень консолидации Ѵт с увеличением времени t стремится к единице.

Уравнение (ІѴ.4.18) позволяет установить пределы применимости метода вертикальных дрен для сокраще­ ния сроков консолидации сильносжимаемых водонасы­

исходит, так как вся нагрузка сразу же воспринимается скелетом грунта и осадки его обусловлены явлением вторичной консолидации.

Если начальный градиент напора і0 велик и член уравнения

2»oYiв f(R,r )

3q 0

больше единицы, фильтрационной консолидации не про­ исходит, так как напоры, создаваемые в поровой воде приложенной нагрузкой q, недостаточны, чтобы превы­ сить начальный градиент напора.

Сравнение расчетных данных, полученных по форму­ лам (ІѴ.4.18) и формуле К. Терцаги и Л. Рендулика, с данными лабораторных исследований приведено ранее на рис. ІѴ.6.

212