1. 2.6 Проект дренированного основания.

Вертикальные песчаные дрены сокращают время уплотнения слабых оснований путем уменьшения пути фильтрации.

Метод уплотнения с устройством вертикальных песчаных дрен заключается в следующем:

- на поверхность слабого грунта укладывают дренирующий песчаный слой;

- устраивают песчаные дрены (песчаные цилиндры, расположенные на некотором расстоянии друг от друга);

- по верху дренирующего слоя укладывают пригрузку в виде грунтовой насыпи;

- путь фильтрации уменьшается, скорость и расход увеличиваются.

Кроме того, при устройстве песчаных дрен в результате уплотнения грунта повышаются его прочностные и деформативные характеристики.

Расчет уплотнения однородного основания с песчаными дренами производится путем решения дифференциального уравнения плоской осесимметричной задачи консолидации в полярных координатах, предложенного Л.Рендулликом:

В этом уравнении:

- давление в поровой воде;

- время;

- коэффициент консолидации при фильтрации поровой воды в радиальном к дрене направлении;

- цилиндрическая координата.

Осесимметричная задача консолидации, при которой отжатие поровой воды происходит только в дрену, самостоятельное значение имеет в тех случаях, когда слой слабого грунта находится между двумя плотными водонепроницаемыми пластами или когда мощность H консолидируемого грунта при наличии дренирующего слоя велика по сравнению с расстоянием l между дренами ().

В плане дрены могут располагаться (рис.6,а):

• по квадратной сетке – в вершинах квадратов со стороной l. Действующий(эффективный) диаметр

;

• по треугольной сетке – в вершинах равносторонних треугольников со стороной l. (рис.6,б) Действующий диаметр

.

Действующим, или эффективным, диаметром дрены называется диаметр цилиндра с дреной в центре, площадь поперечного сечения которого равновелика площади квадрата со стороной l или площади правильного шестиугольника со стороной .

Осадку за времяпри радиальном направлении фильтрационного потока вычисляют по формуле

,

где S – конечная осадка уплотняемого слоя (см. 2.3);

- степень консолидации при радиальном фильтрационном потоке поровой воды.

Степень консолидации при сжатии кругового грунтового цилиндра и обеспечении равенства вертикальных деформаций у дрен и в пространстве между ними определяется из выражения:

,

где .

Отсюда видно, что степень консолидации зависит от двух величин,-и, где, а- фактор времени при радиальном направлении фильтрации, значение которого для времени, соответствующего степени консолидации, можно определить из выражения:

.

Так как диаметр дрены почти не оказывает влияния на скорость консолидации, его назначают из технологических соображений ( свободное высыпание песка в процессе изготовления),- наибольшее распространение получили значения

При расчете консолидации оснований с дренами обычно приходится определять:

- время достижения требуемой степени консолидации основания заданной мощности при заданных диаметре дрен и расстоянии между ними (прямая задача);

- расстояние между дренами при заданных диаметре дрен и времени консолидации (обратная задача).

Во всех случаях должны быть известны мощность уплотняемого слоя h (с учетом схемы фильтрации)и коэффициенты консолидации c_ν и c_r.

Расстояние l- один из основных параметров, влияющих на скорость консолидации и объем работ по дренированию, оно определяется следующим образом:

• намечают схему расположения дрен в плане (рис.6);

• по заданному значению диаметра дрены d_др вычисляют значение эффективного диаметра D_l для ряда значений величины n, при этом значение фактора времени Т_ν определяется по графику рис.57 /3/; для расчетно-графического задания при степени консолидации μ_r = 0,7 значения Т_ν приведены ниже;

D_l=n* d_др=5,9*0,5=2,95м

• строится график зависимости времени консолидации t_к от величины n при заданной степени консолидации (рис.7), при этом время консолидации вычисляется по формуле

,мес;

В расчетно-графическом задании можно принять, что коэффициент фильтрации при радиальной фильтрации численно равен коэффициенту фильтрации при вертикальном направлении фильтрации, т.е. c_r=c_ν,см²/мин;

n	2	3	4	5	6	7	8	10	12	16	20
Tr	0,05	0,10	0,15	0,18	0,22	0,25	0,28	0,32	0,36	0,42	0,45
Dl, м	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4,0	5,0	6,0	8,0	10
tk,мес	0,21	0,95	2,52	4,73	8,33	12,88	18,85	33,67	57,57	113,13	189,39

• по графику (рис.7) определяется значение величины n, соответствующее заданной величине периода предпостроечного уплотнения (t_п.у.), вычисляется значение эффективного диаметра дрены для найденного значения n для намеченной схемы расположения дрен в плане, а также и значение шага расположения дрен в плане

D_l=n* d_др, м.

,м – для квадратной сетки;

=2,95/1,05=2,8м – для треугольной сетки

Литература

1. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-39с.

2. СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР,1987.-31с.

2. Марченко А.С. Морские портовые сооружения на слабых грунтах. М., «Транспорт», 1976.-192с.