Файл: Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений 8-й междунар. конгресс по механике грунтов и фундаментостроению.pdf

эффициентов фильтрации глинистых грунтов), для составления достаточно обоснованного суждения о прони­ цаемости грунта необходимо в каждом опыте произво­ дить не менее 10 определений коэффициентов фильтра­ ции. Поэтому в наших опытах все исследования прово­

онно-фильтрационный прибор, заполненный дистиллиро­ ванной водой. Так как испытания, проведенные В. Г. Бу­ лычевым [47], показали, что на величину фильтрацион­ ных характеристик существенно влияет количество воздуха, растворенного в воде, в наших экспериментах дистиллированную воду перед заливкой в фильтрацион­ ные приборы и напорный резервуар помещали в специ­ альный сосуд, где с помощью вакуум-насоса ее дегази­ ровали в течение 3 ч.

Б. В. Дерягин, Б. Ф. Рельтов [23] и другие отмеча­ ли, что фильтрационные свойства глинистых грунтов из­ меняются в зависимости от содержания «пыли» (услов­ ное наименование, данное авторами) в фильтруемой во­ де. Д а ж е незначительное содержание глинистых частиц (менее 0,01%) приводит к образованию в порах струк­ турированных систем и значительно изменяет фильтра­ ционные характеристики. Чтобы исключить попадание пыли в напорный резервуар, его покрывали крышкой, в которой были оставлены отверстия только для термо­ метра и пропуска воздуха. Напорный резервуар был соединен с пьезометрической трубкой.

Большинство длительных опытов по исследованию фильтрации слабых водонасыщенных глинистых грунтов проводилось в специально оборудованных помещениях £ регулированием температуры (термореле). Колеба­ ния температуры во время длительных опытов (в тече­ ние 5 месяцев) не превышали + 2 ° . Для уменьшения влияния температурных колебаний при окончательной обработке экспериментального материала все результа­ ты были приведены к / = 15° С.

Для отработки методики проведения экспериментов вначале были выполнены исследования на искусственно приготовленных пастах глины неокома (Саратов) и хвалынской глины (Волгоград). Однородность паст позво­ лила провести опыты с нужной повторностью и устано-

68

вить закономерности, наблюдаемые при изменении условий экспериментов. Затем по установленной уточ­ ненной методике исследовались глинистые грунты с не­ нарушенной структурой.

Некоторые физико-механические характеристики ис­ следованных грунтов приведены в табл. 1.6.

В связи с тем, что на правильность определения ко­ эффициента фильтрации по схеме, при которой вода фильтруется через образец снизу вверх, существуют различные точки зрения, нами были поставлены опыты на образцах сильносжимаемых глинистых грунтов с не­ нарушенной и нарушенной структурой по схеме, при которой вода проходит через образец сверху вниз. Многочисленные опыты, проведенные на глинистых грунтах с коэффициентом пористости, большим едини-

69

цы, показали тождественность результатов опытов по обеим схемам.

После определения коэффициента фильтрации грун­ та без нагрузки образец нагружали и при каждой сту­ пени нагрузки устанавливали последовательно напор, равный 0,3; 0,6 и 1 м (а в некоторых опытах 1,4 м) для илов и 4, 8 и 12 см для лёссов. На каждой ступени на­ грузки в период стабилизации осадки и после опреде­ ляли коэффициент фильтрации образца грунта. Уста­ навливали зависимость между коэффициентом фильтра­ ции и коэффициентом пористости грунта в процессе уплотнения и зависимость между скоростью фильтрации и градиентом напора для каждой ступени нагрузки. Как

шенной и ненарушенной структурой между коэффици­ ентом пористости и коэффициентом фильтрации дейст­ вительно существует логарифмическая зависимость. Эта зависимость становится особенно четкой (см. рис. 1.19), если коэффициенты фильтрации определяются непосред­ ственно после стабилизации осадки образцов грунта, а фильтрационные испытания проводятся при одинако­ вых постоянных градиентах напора (10 и более).

Изучение полученных в опыте многочисленных зави­ симостей между скоростью фильтрации и градиентом напора показывает, что при уплотнении грунта до опре­

Дарси. Начиная с какого-то значения пористости, филь­

на прямой, которая проходит не через начало коорди­

лось прекращение фильтрации при значениях градиента напора, меньших начального. В ряде других опытов при достижении пористости, характерной для появления на-

70

чалыюго градиента напора, фильтрация наблюдалась при градиентах, имеющих меньшее значение, однако скорость фильтрации при этом резко уменьшалась. Сле­ дует отметить, что в областях малых градиентов напо­ ра, близких по величине к начальному градиенту, наблю­ дается большой разброс значений коэффициента филь­ трации.

В практике исследований глинистых грунтов боль­ шой интерес представляет «явление начального градиен­ та напора». Некоторые исследователи в течение очень длительного времени были против возможности сущест­

экспериментов. Впервые отклонение фильтрации в грун­ тах от закона Дарси было обнаружено в опытах, про­ веденных в 1929 г. Н. П. Пузыревским. В 1935 г. К. П. Лундин установил, что такое отклонение наблю­ дается при фильтрации через торф. В конце 1940 г. С. А. Роза и Б. Ф. Рельтов установили, что отклонение

повышенной вязкостью граничных слоев жидкости. Так, измерение Б. В. Дерягиным и его сотрудниками вязко­ сти граничных слоев жидкости методом сдувания пока­ зало, что вязкость этих слоев около твердых поверхно­ стей изменяется скачком в несколько раз (по сравне­ нию с вязкостью жидкости в большом объеме). Это явление объясняется действием молекулярных сил при­ тяжения «твердой» стенки на граничный слой. Исследо­ вания этого слоя толщиной порядка 0,1 мк при помощи электронных лучей показали, что молекулы в нем рас­

ным расположением молекул в граничном слое и объяс­ няется повышенная вязкость жидкости.

По мнению Б. Ф. Рельтова [39], физико-химическая природа начального градиента напора обусловлена дру­ гими причинами. Основываясь на работах Б. В. Дерягина и его сотрудников, исследовавших «силы прилипа­ ния», Б. Ф. Рельтов считает, что в определенных условиях взвешенные коллоидные частицы, имеющие разме-

71