книги / Механика грунтов

Величина набухания в этом случае определяется уравнением

Для промежутков времени 1>1' величина набухания вычисляется

по формулам (169) —(170) при помощи табл. 45 и 46.

Как было показано ранее, в общем случае осадка грунта за данное время будет пропорциональна площади эпюры Р пе­

редачи давления на скелет грунта, т. е.

При этом в случае действия мгновенной нагрузки

Р = (Р2~

при восходящей же фильтрации, учитывая треугольное очерта­ ние окончательной эпюры давлений:

/7==- ^ :Г ^ Ат -= г т Атв- (Эз)

Тогда осадка слоя грунта для любого промежутка времени при действии нагрузки р равна

и для случая разбухания под действием фильтрационного дав ления

ров воды в порах грунта, соответствующая задан­ ной продолжительности действия нагрузки1 [если Тв выражено в кг!смъ, то <р (I) будет в см2].

Выражения (173) и (173') показывают, что определение осадки водонасыщенного слоя грунта для любого промежутка времени сводится к н а х о ж д е н и ю эпюры из быточ ­ ных напоров воды в порах грунта, что дает возможность

1 С. А. Роза. Расчет осадки сооружений гидроэлектростанций. Госэнергоиздат, 1959.

решать задачи одномерной теории фильтрационной консолида­ ции в конечных разностях и графическим способом1.

Следовательно, для времени *<0,19 года можно величину набухания вычислить по формуле (173).

Для того чтобы знать, какую долю времени Г составляет от времени,

По табл. 46 находим для случая 0, математически соответствующего рас­

сматриваемому случаю набухания слоя грунта под действием неустановившегося фильтрационного потока, при 90% полной деформации значение #о= =2,09. Для рассматриваемого случая табличное значение N0 совпадает со значением И' в выражении (169).

Поэтому

N.2,09 Л

т. е. в рассматриваемом примере для большей части времени набухания можно вести расчет по формулам для бесконечного слоя. Итак, по формуле (172) получим

= — 1,046/М 5 = — 0,23 см;

1Б. П. Попов. Приближенный метод интегрирования основного упро­ щенного дифференциального уравнения движения грунтовой массыСб. ВИОС, № 2, Госстройиздат, 1934.

по линейному закону р(1)=ьЬ в предположении равномерного распределения уплотняющих давлений по глубине деформация во времени определяется уравнением1

а о— коэффициент относительной сжимаемости;

Л^= Ъ2Су ;

4к2

В практических приложениях при вычислении по формуле (174) можно ограничиться первым членом ряда, стоящего в круглых скобках. Для промежутков времени, не превосходя-

более простой формулой, относящейся к случаю уплотнения или набухания слоя грунта бесконечно большой толщины при ли­ нейном возрастании или убывании нагрузки2. В этом случае, т. е. при Н= оо, деформация грунта определяется уравнением

Случай б соответствует разбуханию слоя глинистого грунта при изменении давления в водоносном горизонте, расположен­ ном под слоем глины (рис. 215,6), по линейному закону Щ70= а^ В этом случае набухание грунта для любого момента вре­ мени по решению, рассмотренному С. А. Роза, будет опреде

ляться уравнением

Случай в, имеющий большое практическое значение, можно рассматривать как суммарное действие нагрузки, возрастаю­ щей от 0 до времени I и убывающей от времени I' до I, которая меняется по закону прямой с одним и тем же угловым коэф­ фициентом а (рис. 215,в). Для любого момента времени I, меньшего Г, осадка слоя грунта при двустороннем уплотнении или набухании определится по уравнению (174).

Ограничиваясь первым членом ряда и полагая

^= М 9

4Н2

найдем при

При С>1' к интенсивности нагрузки, меняющейся по закону р = следует прибавить действие нагрузки, меняющейся по за-

и приведенные выражения с достаточной точностью будут опре­ делять осадку грунта.

Б о л е е о б щи й с л у ч а й будет тогда, когда возрастание и убывание нагрузки или изменение напорного режима водонос­ ного горизонта происходят по закону ломаной линии (рис. 216). В этом случае изменение нагрузки или напорного режима во­ доносного горизонта можно представить в виде

Приведенное равенство справедливо лишь при положитель­ ных значениях I— и ус ловии, что коэффициент уплотнения равен коэффициенту набухания, т. е. а = а н. Осадки при измене­ нии нагрузки по любой ломаной кривой определяются по выше­ приведенным формулам путем суммирования в указанных пре­ делах при разном значении параметра а.

Так, например, согласно рис. 216, для первого участка, соответствующего разгрузке грунта (рытье котлована, действие напорной воды), угловой коэффициент прямой непрерывного изменения нагрузки равен

для второго участка

и для третьего участка равен тангенсу угла наклона прямой аЬ, т. е. рчИ'\ но только со знаком минус, что необходимо принять

двух слагаемых при а] и а2, и если, наконец, к третьему участ­ ку, то — как сумма трех слагаемых при 04, <*2 и аз*

Пример 23. Определим осадки слоя грунта, заключенного между двумя водопроницаемыми прослойками и подверженного действию сплошной равно­

По полученным данным построена кривая изменения осадок грунта во времени, изображенная на рис. 217.

Влияние вторичной консолидации на процесс протекания осадок водонасыщенных грунтов

На процесс уплотнения водонасыщенных глинистых грунтов существенное влияние могут оказать и в т о р и ч н ы е я в л е ­ ния, обусловленные сдвигами вязких водно-коллоидных обо­ лочек частиц и пластическими изменениями структуры. Как указывалось ранее, изложенный метод расчета скорости уплот­ нения грунтов в полной мере будет справедлив лишь для грун­ тов, содержащих с в о б о д н у ю или с л а б о с в я з а н н у ю гид­ равлически непрерывную воду. Для грунтов же с наличием о^ень тонких прочносвязанных с минеральными частицами вод­ ных и коллоидных оболочек частиц процесс уплотнения не за­ канчивается с прекращением фильтрационного выдавливания воды из пор грунта, а может продолжаться еще долгое время, но весьма медленно и тем медленнее, чем тоньше слои свя­ занной воды и пластичнее грунт. Внешняя нагрузка вызывает сжатие тонких оболочек связанной воды, сопровождающееся сдвигами и поворотами твердых частиц, что обусловливает (по

связанной воды. При приложении внешней нагрузки на водо­ насыщенные грунты вначале наблюдается м г н о в е н н о е

Вопросами т е о р и и в т о р и ч н о й к о н с о л и д а ц и и и пол­ зучести грунтов занимался ряд исследователей: Терцаги, Гефели, Гольдштейн, Флорин, Вялов и, особенно, Тан Тионг-Ки1.

Здесь лишь отметим решение одномерной задачи теории вторичной консолидации грунтов, полученное Тан Тионг-Ки для очень в я з к и х глин, для которых скорость деформаций может быть принята пропорциональной действующему добавочному давлению, т. е. эти глины принадлежат к так называемым максвеловым пористым телам.

Для этого вида водонасыщенных глинистых грунтов проф. Тан Тионг-Ки на основе решения предложенных им дифферен­ циальных уравнений, описывающих процесс вторичного уплот­ нения, получил зависимость для деформаций, обусловленных эффектом вторичной консолидации в условиях одномерной за­ дачи:

/-ч\ __ ((0 4- 1) X

р ^ 20(! ->-{1).