- •Задачи курса «Механика грунтов»
- •Место механики грунтов среди других разделов механики и связь её с другими дисциплинами
- •Основные разделы курса «Механика грунтов»
- •7. Минералогический состав грунтов
- •8. Классификация минеральных частиц по крупности
- •Классификация грунтов по количеству глинистых частиц
- •Значения показателя текучести
- •Характеристика глинистых (непросадочных) грунтов по консистенции
- •Расчетное сопротивление грунтов
- •Глубина сезонного промерзания грунтов
- •9. Виды воды в грунтах. Свойства различных видов воды.
- •10. Связаная вода. Ее природа.
- •11. Влияние связаной воды на свойства грунта.
- •12. Газовая составляющая грунта. Ее влияние на свойства грунта.
- •13. Текстура и структура грунтов, их виды
- •14. Природа связанности грунта (сцепление между частицами).
- •15. Региональные (особые) виды грунтов и их основные свойства.
- •16. Отличие связаных грунтов от несвязаных (сыпучих).
- •17. Взаимодействие поровой воды со скелетом грунта при фильтрации
- •XI. Прогноз осадок во времени
- •18. Закон ламинарной фильтрации (закон Дарси).
- •19. О начальном градиенте в глинистых грунтах
- •20. Методы определения коэффициента фильтрации
- •21. Понятие о электроосмотической фильтрации
- •22. Закон уплотнения. Компрессионная зависимость, Определение модуля деформации грунта в одометре.
- •23. Закон трения. Прочность и характеристики прочности грунта. Их определение.
- •24. Виды давлений в грунтовом массиве
- •26 Испытания грунта в приборе трехосного сжатия (стабилометре).
- •28. Модель линейно-деформируемой среды
- •29. Модель предельного напряжённого состояния
- •30. Задача Бусинеска
- •31.Изображение линий равных давлений при полосообразной нагрузке.
- •32 Определение сжимающих напряжений по методу угловых точек.
- •Теоретические исследования по этому вопросу провел Буссинеcко для жесткого круглого штампа:
18. Закон ламинарной фильтрации (закон Дарси).
Закон ламинарной фильтрации Дарси устанавливает зависимость скорости фильтрации поровой воды от градиента гидравлического напора. Движение поровой воды называют фильтрацией, а связанные с этим процессы – фильтрационными. В опытах Дарси измерял расход воды Q (м3) при фильтрации ее через цилиндр с песком площадью поперечного сечения А. Им получена следующая экспериментальная зависимость: Q = k f ·i·A·t , (1) где kf – коэффициент пропорциональности, названный коэффициентом фильтрации; t – время фильтрации. Определим понятие скорости фильтрации ?f (м/с) как расход поровой воды через единицу поперечного сечения в единицу времени. Тогда из экспериментальной зависимости Дарси будем иметь: ?f =k f ·i. (2) Формула известна как закон ламинарной фильтрации Дарси, который можно сформулировать следующим образом: скорость фильтрации поровой воды прямо пропорциональна градиенту гидравлического напора. Реальные грунты обладают начальным гидравлическим сопротивлением. Это означает, что фильтрационные процессы протекают лишь при гидравлических градиентах, больших определенной величины. Эту величину называют начальным гидравлическим градиентом i0. Величина начального гидравлического градиента, как и коэффициент фильтрации, зависит от вида грунта. С учетом сделанного замечания запишем окончательное выражение для закона ламинарной фильтрации Дарси: ?f =k f ·(i- i0). (3) О начальном градиенте в глинистых грунтах. Начальный градиент-способность грунта противостоять фильтрационному потоку в течение какого-то времени при возрастании напора воды. Начальный градиент фильтрации i0 величина градиента фильтрации в глинистых грунтах, при котором начинается практически ощутимая фильтрация (рис.1). Закон Дарси с учетом начального градиента фильтрации выражается следующим образом: ?f =k f ·(i- i0) при i ? i0; ?f =0 при i ? i0.
|
Рис.1. Зависимость скорости фильтрации от градиента напора |
Так, в глинистых грунтах, особенно плотных, при относительно небольших значениях градиента напора фильтрации может не возникать (начальный участок кривой). Увеличение градиента приводит к постепенному, очень медленному развитию фильтрации. Наконец, при некоторых значениях гидравлического градиента устанавливается постоянный режим фильтрации. Во многих случаях исключают из рассмотрения начальный криволинейный участок и закон ламинарной фильтрации для пылевато-глинистых грунтов принимают в виде. Понятие начального градиента напора впервые установлено опытами Б. Ф. Рельтова и С. А. Роза и связывается обычно с проявлением особых свойств воды в глинистых грунтах, отмеченных в начале настоящего параграфа. С. А. Роза показал, что для плотных кембрийских глин начальный градиент напора может достигать очень больших значений, порядка 10…20. При действующем градиенте напора меньше начального значения фильтрация в водонасыщенном грунте практически не возникает, а следовательно отсутствует возможность уплотнения грунта. При расчетах осадок оснований мощность зоны уплотнения иногда ограничивают той глубиной, где выполняется условие.