2. Расчет осадки уплотнения оттаявшего грунта под действием собственного веса

Оттаивание вечномерзлых грунтов всегда сопровождается их деформацией, которая подразделяется на осадку и набухание. Основным видом деформации мелиорируемых грунтов является их осадка. Она складывается из осадки оттаивания, и осадки уплотнения.

Считается, что осадка оттаивания происходит одновременно с оттаиванием, а осадка уплотнения после его завершения. Осадка уплотнения глинистого грунта продолжается довольно долго (теоретически бесконечно долго). Поэтому, если оттаянный массив глинистого грунта в дальнейшем используется в качестве оснований инженерных сооружений, возводимых по принципу П, то совершенно необходимо знать долю этой осадки, которая будет реализована после передачи на грунт нагрузки от сооружения. Она вычисляется по формуле 2.1.

∆S = S_- S_ , (2.1)

где S_ - величина стабилизированной осадки уплотнения оттаянного массива грунта под действием собственного веса, м;

S_ - осадка уплотнения к моменту передачи на основание полезной нагрузки, м;

∆S - осадка уплотнения после передачи на основание полезной нагрузки (только от действия собственного веса), м.

Чем больше величина ∆S, тем эффект от предварительного оттавания будет меньше. Уменьшение ∆S достигается за счет увеличения S_. Существует несколько способов увеличения S_

• за счет увеличения времени выстойки  оттаянного массива грунта без полезной нагрузки;

• за счет отжатия оттаянного массива песчаной насыпью;

• за счет устройства вертикальных песчаных или бумажных дрен;

• за счет электроосмоса.

Последние три мероприятия часто применяются совместно. Недостатком первого мероприятия является увеличение времени строительства, последующих трех – увеличение стоимости подготовительных работ.

Стабилизированная осадка уплотнения вычисляется по формуле 2.2.

S_ = 0,5^. а_с ^. g ^. _взв^. Н² , (2.2)

где а_с – коэффициент сжимаемости оттаянного грунта, м²/ч;

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;

_взв – плотность грунта во взвешенном состоянии, кг/м³, рассчитывается по формуле 2.3.

, (2.3)

где _s , _с , _в – плотность, соответственно, частиц скелета грунта, сухого грунта и воды, кг/м³.

Н – мощность оттаянного слоя грунта, м.

Нестабилизированная осадка уплотнения на момент времени  определяется по формуле 2.4.

S_ = S_^. U_z , (2.4)

где U_z – степень фильтрационной консолидации грунта при отторжении грунтовой влаги в вертикальном направлении, безразм., определяется по формуле 2.5.

, (2.5)

где N_в – безразмерный параметр, вычисляемый по формуле 2.6.

N_в = , (2.6)

где  - время, отсчитываемое от окончания оттаивания, ч;

С_v - коэффициент консолидации, м²/ч, вычисляемый по формуле 2.7.

С_v = , (2.7)

где К_ф – коэффициент фильтрации оттаянного грунта, м/ч;