книги / Механика грунтов

Результаты одного из численных примеров расчета величины

Кривая осадок вязкой глины, вычисленная для больших про­ межутков времени, резко расходится с кривой (пунктир) фильт­ рационного уплотнения той же глины при тех же данных.

Рис. 219. Роль вторичной консолидации в процессе уплотнения вязких глинистых грунтов

На основании анализа приведенных примеров расчета в работах проф. Тан Тионг-Ки, а также теоретических и экспери­ ментальных данных, опубликованных другими авторами (Гефели, Манделем, Флориным и др.) \ приходим к следующим вы­ водам по вопросу о вторичной консолидации вязких глин.

их упрочнением с течением времени, осадки при вторичной кон­ солидации могут возрасти по сравнению с величинами осадок за время фильтрационной консолидации по теоретическим рас­ четам проф. Тан Тионг-Ки приблизительно до 3 раз, а по ре­ зультатам специальных весьма длительных опытов Шуклие,

тить, что для грунтов, упрочняющихся под нагрузкой (а таких большинство), значение вторичной консолидации, надо пола­ гать, будет намного меньше.

2. Для больших промежутков времени (например, по рис. 219 при ^>108 сек) даже для очень вязких глин прямая пропор­ циональность осадки вторичной консолидации логарифму вре­

фильтрационного уплотнения будет правомочно лишь для боль­ ших в плане площадей загрузки, когда можно пренебречь бо­ ковым выдавливанием пластичных грунтов, и для грунтов (не вязких), содержащих свободную или малосвязанную воду.

4. Как показывает анализ кривых вторичной консолидации давление на скелет грунта по поверхности сжимаемого слоя при наличии вторичной консолидации также передается посте­ пенно, а не полностью с самого начала действия нагрузки.

$ 4. ПЛОСКАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЗАДАЧИ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ ТЕОРИИ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

Дифференциальные уравнения плоской и пространственной задач теории уплотнения грунтов

Значительно более сложной задачей фильтрационной теории уплотнения (консолидации) водонасыщенных грунтов являются плоская и пространственная задачи.

Учитывая в общем виде, что в процессе уплотнения водо­ насыщенных грунтов происходит не только движение (фильтра­ ция) воды, но и противоположное движение твердых частиц грунта, которое также подчиняется линейному закону проницае­ мости (так называемому обобщенному закону фильтрации12), и полагая в соответствии с экспериментальными данными, что при любом очертании компрессионной кривой изменение коэф­ фициента пористости зависит только от суммы главных напря­ жений 6, В. А. Флорин3 на основе дифференциального уравне­ ния неразрывности движения грунтовых вод, данного Н. Н. Пав­ ловским4, получил следующие дифференциальные уравнения

уплотнения водонасыщенных грунтов для плоской и простран­ ственной задач.

В случае плоской задачи

^3 ^

Отметим, что если учитывать переменность коэффициента филь­ трации и коэффициента уплотнения в процессе консолидации, то уравнение (178) можно рассматривать как следствие более полного уравнения плоской задачи фильтрационной теории уплотнения, которое по Флорину имеет следующий вид:

(178')

21- « 7

Начальные и граничные условия

В случае достаточно быстрого возрастания статической на­ грузки при рассмотрении напряженного состояния грунтовой массы часто можно принимать нагрузку приложенной мгновен­ но, пренебрегая при этом влиянием сил инерции. Приращения давлений в грунтовой воде, возникающие непосредственно по­ сле приложения такой нагрузки, определяются из условия неиз­

жения нагрузки более опасен с точки зрения устойчивости грун­ та, чем последующие, так как касательные напряжения в на­ чальном периоде равны своим конечным значениям, а нор­ мальные напряжения от внешней нагрузки существенно меньше конечных, вследствие чего сопротивление сдвигу, зависящее от нормальных напряжений, будет составлять лишь некоторую долю от своей конечной величины.

Если же уплотняющая нагрузка с момента времени ^==0 увеличивается постепенно, начиная с нулевого значения, при­ чем скорость ее возрастания невелика, то увеличение как нор­ мальных, так и касательных напряжений происходит посте­ пенно. В таком случае для начального состояния

Если сооружение возводится на специально уложенном дрени­ рующем слое, то всю поверхность основания следует рассмат­ ривать как водопроницаемую. Если же сооружение расположено на основании без дренирующего слоя, например с устройством изоляционного слоя, то поверхность основания вне подошвы сооружения следует считать водопроницаемой, а в пределах подошвы — водонепроницаемой.

Для любого момента времени на водопроницаемых частях контура граничные значения напорной функции Н8 известны

и могут считаться заданными. Например, в случае плоской по­ верхности основания сооружения, расположенного на дренирую­ щем слое, граничные значения напоров, обусловленные прило­ жением любой внешней нагрузки, равны нулю, так как для всех моментов времени $Ф0 при водопроницаемой поверхности, основания увеличение давлений в воде на этой поверхности не может произойти от приложения внешней нагрузки. Таким об­ разом, граничное условие на водопроницаемой части контура имеет вид

Н = Н 3 = 0.

На водонепроницаемых участках контура скорости движе­ ния твердых частиц грунта и воды через эту поверхность долж­ ны быть равны нулю. Поэтому граничным условием на этой части контура будет

« = 0.

Некоторые решения плоской и пространственной задач теории уплотнения грунтов

Д е й с т в и е с о с р е д о т о ч е н н о й силы. Решения диффе­ ренциальных уравнений плоской и пространственной задач тео­ рии уплотнения водонасыщенных грунтов в настоящее время по­ лучены лишь для некоторых частных случаев, которые имеют существенное практическое значение.

Общий же метод — метод численного интегрирования диф­ ференциальных уравнений теории уплотнения — как в случае постоянных, так и переменных характеристик грунта был раз­ работан В. А. Флориным. Рассмотрим один из основных част­

уплотнения эти решения для дополнительных напоров могут

(186) и (187) табулированы как для плоской, так и простран­ ственной задач, и для их определения составлены соответствую­ щие графики.

Здесь мы приведем лишь табулированные значения напор­ ной функции для случая пространственной задачи действия со­ средоточенной силы Р в начале координат перпендикулярно

кающих в водонасыщенном грунте при действии местной нагруз­ ки, распределенной любым образом по поверхности, может быть с успехом применен для приближенного определения напорной функции в случае плоской и пространственной задач.

Разделив площадь загрузки на ряд элементов размером

жести, напор в любой точке водонасыщенного основания можно определить по формуле

мости от координаты глубины г , рассматриваемой точки и расстояния г каждой сосредоточенной силы от рассматриваемой точки.