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

вызывает сжатия лежащих ниже грунтов. Расчет осадок по методу суммирования с использованием решений теорий упругости допустим при давлении под фундамен­ том, меньшим условной величины «нормативного давле­ ния» Ra, при котором под краями фундаментов возника­ ют зоны «пластических» деформаций, распространяю­ щихся на глубину, равную 0,25 ширины фундамента.

Такие основные положения метода суммирования вы­ зывают ряд возражений при расчете осадок фундамен­ тов на слабых водонасыщенных 'глинистых грунтах.

Во-первых, согласно этому методу распределение вер­ тикальных напряжений по глубине не зависит от деформативных свойств грунтов основания и одинаково для илов и полускальных грунтов. Так, опыты В. Н. Голубкова, В. Б. Швеца, М. Г. Ефремова, П. А. Коновалова, В. В. Михеева, А. Аликониса и др. показали, что верти­ кальные напряжения в малосжимаемых грунтах рас­ пространяются в натуре на меньшую глубину, чем при расчетах по теории линейно-деформируемых тел. Между тем, опыты, проведенные автором совместно с Н. С. Ря­ зановым [5], а также опыты Г. К. Кравцова, Г. Л. Коффа и др. (более подробно см. п. 4 данной главы) проде­ монстрировали, что у слабых водонасыщенных глини­ стых грунтов вертикальные напряжения под центром жестких штампов и фундаментов распространяются на большую глубину, чем при расчетах по теории упру­ гости.

Во-вторых, не всегда правильно принимать, что сла­ бые водонасыщенные глинистые грунты под подошвой фундамента сжимаются только под действием «дополни­ тельного давления». Это определяется тем, что некото­ рые виды подобных грунтов (характеризующихся явле­ нием начального градиента напора при фильтрации) не испытывают полного сжатия под действием природного давления, так как вода, заполняющая поры, не может при данных напорах (поровых давлениях) переместиться до дренажной поверхности. Поэтому в грунтах природ­ ного залегания, у которых не окончился процесс литификации, поровое давление (особенно для слоев, располо­ женных на большой глубине) может оказаться не рав­ ным нулю, и величина природного давления в этом случае должна определяться величиной фактических

96

эффективных напряжений, действующих па данной глу­ бине в данное время.

В-третьих, глубина сжимаемой зоны под фундамен­ том на слабых водонасыщенных глинистых грунтах бу­ дет большей (при прочих равных условиях), чем на малосжимаемых. Это определяется тем, что при верти­ кальных напряжениях, равных 20% природного давле­ ния, малосжимаемые грунты практически не будут сжи­ маться, а сильносжимаемые грунты могут существенно

мать такую глубину под подошвой фундамента, на ко­ торой давление от фундамента равно структурной проч­ ности сжатия грунта на этой глубине.

В-четвертых, применение теории упругости в расче­ тах ограничивается «нормативным давлением», при ко­ тором под краями фундамента возникают зоны пласти­ ческих деформаций. Эта формула для расчета норматив­ ного давления получена путем модификации формулы Н. П. Пузыревского и имеет серьезные недостатки. Как

а результаты расчетов, проведенных по этой формуле, существенно отличаются от практических данных.

В связи с этим Н. А. Цытович предложил в 1967 г. метод расчета осадок фундаментов по эквивалентному слою с учетом структурной прочности сжатия и началь­ ного градиента напора [55].

Необходимость учета начального градиента напора при расчете осадок фундаментов на водонасыщенных глинистых грунтах определяется следующим. Водонасыщенный грунт будет сжиматься только в том случае, ес­ ли из него под действием напора будет отжиматься вода, полностью заполняющая поры (при допущении несжи­ маемости поровой воды).

Градиент напора определяется отношением напора в данной точке грунтового массива, вызванного внешней нагрузкой, к длине пути фильтрации (до дренажа). На­ пряжения, обусловленные внешней нагрузкой фундамен­ та, уменьшаются с глубиной (эпюра ог). При опреде­ ленной величине нагрузки начиная с некоторой глубины сжимаемой зоны основания фильтрация поровой воды прекращается, т. е. порового давления в этих слоях не-

достаточно, чтобы создать градиент напора, превышаю­ щий величину начального градиента напора для грунтов этого слоя основания.

Данное явление приводит к тому, что в некоторых глинистых грунтах основания, находящихся в природном залегании, поровое давление не уменьшается со време­

стве Каховской земляной плотины на пятиметровом слое лиманного ила (е=1,87; W=82%; F T = 80%) в толще илов были установлены пьезодинамометры, измеряющие поровое давление как в период строительства, так и пос­ ле его окончания (рис. II.1). Строительство земляной плотины было закончено в 1957 г., а осадка ее по данным

Остаточное поровое давление может возникнуть под действием собственного веса залегающих выше грунтов. Например, в городе Волжском толщина слоя илов со-

98