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

ров может быть ковшовым или фрезерным. Фрезерные ра­ бочие органы применяются для отрывки траншей до глубины 1,5 м. Траншейные роторные экскаваторы быва­ ют навесными и полуприцепными. Полуприцепные обо­ рудованы сзади дополнительной пневмоколесной тележ­ кой, снижающей давление на тягач от рабочего органа. Следует, однако, заметить, что дополнительная тележка ухудшает маневренность машины.

Отрытые траншеи сразу же засыпают песком или песчано-гравийной смесью бульдозерами, автомобильны­ ми и тракторными погрузчиками или прямо из самосва­ лов. Как показала практика, наименее удобен для за­ сыпки бульдозер, так как он часто приводит к обрушению откосов траншеи. Анализ работы различных машин при устройстве дренажных прорезей показывает, что наибо­ лее эффективны одноковшовые тракторные автопогруз­ чики типа Т-107 и Т-157 на базе трактора С-80.

Технология производства работ по заполнению дре­ нажных прорезей заключается в следующем. При дви­ жении погрузчика ковшом вперед ковш заполняется песчано-гравийной смесью и поднимается лебедкой до положения, необходимого для перемещения груженого ковша (на угол 45°). Затем погрузчик задним ходом движется к дренажной прорези, останавливается, и ковш перемещается в верхнее положение для разгрузки. Пес- чано-гравийная смесь или песок высыпается из ковша в лоток, расположенный в задней части трактора, а с лот­ ка падает в траншею.

Следует отметить, что по сравнению с вертикальны­ ми песчаными дренами сплошные дренажные прорези требуют значительно большего количества песка и мо­ гут устраиваться на значительно меньшую глубину. К достоинствам метода следует отнести простоту устрой­ ства дренажных прорезей, высокие темпы производства работ, возможность полностью механизировать все ра­ боты по устройству прорезей.

Опыт показал, что вертикальные дренажные проре­ зи, засыпанные песком, целесообразно устраивать в тех случаях, когда слой слабых водонасыщенных глинистых грунтов залегает на глубину до 6 л, а также когда сжи­ маемая зона не превышает 6 м.

Дренажные прорези, засыпанные песком, обычно ус­ траиваются в тех районах, где дренирующий материал (песок, шлак) имеет низкую стоимость, а также в тех

170

M . Н. Гольдштейна, М. В. Малышева и др. показали, что теория фильтрационной консолидации не применима ко всем видам грунтов. Наилучшее совпадение расчетных данных по теории фильтрационной консолидации с на­ блюдаемыми осадками сооружений во времени относит­ ся к тем случаям, когда в качестве оснований сооруже­ ний используются слабые водонасыщенные глинистые грунты.

Водонасыщенные глинистые грунты уплотняются в результате действия двух факторов: во-первых, фильтра­ ционных процессов консолидации, связанных с вытесне­ нием поровой воды из толщи уплотняемых глинистых грунтов, и во-вторых, процессов вторичной консолида­ ции, учитывающей вязкопластичные свойства скелета грунта, связанной воды и пластические сдвиги частиц скелета в процессе уплотнения.

Работы M . Н. Гольдштейна [17], Тан-Тьонг-Ки [50] и др. показали, что фильтрационная и вторичная консо­ лидация в водонасыщенных грунтах происходят одновре­ менно, причем не полностью водонасыщенные грунты уп­ лотняются с отклонением от законов фильтрационной консолидации.

С целью исследования возможности применения тео­ рии фильтрационной консолидации для расчета основа­ ний, сложенных слабыми водонасыщенными глинистыми грунтами, автор провел ряд экспериментальных работ.

172

Так, многие исследователи неоднократно отмечали, что отношение между временем уплотнения и высотой уплот­ няемого образца в опытах отличается от зависимости, принятой в теории фильтрационной консолидации,— вре­ мя уплотнения прямо пропорционально квадрату толщи­ ны уплотняемого слоя грунта. Для изучения влияния вы­ соты образцов сильносжимаемых водонасыщенных грун­ тов на время консолидации нами были поставлены спе­

дации) время консолидации прямо пропорционально

консолидации. Это явление может быть объяснено спе­

сыщенных грунтов ненарушенной структуры давлениями, превышающими структурную прочность сжатия этих грунтов (в диапазоне до 0,5 кгс/см2), до достижения 70— 80% консолидации расчеты по теории фильтрационной консолидации, как правило, достаточно хорошо совпа­ дают с результатами экспериментов.

Необходимо отметить, что минералогический состав глинистых грунтов существенно определяет возможность применения теории фильтрационной консолидации к гру­ нтам. Так, для паст илитовой глины (е=1,82) экспери­ ментальные данные совпадали с расчетами по теории

173

фильтрационной консолидации до достижения 85%, для паст из каолинита — до 80%, а для монтмориллони­ та — до 55% консолидации (при давлении до 5 кгс/см2).

Очевидно, что хотя фильтрационная и вторичная кон­ солидация протекают одновременно, для сильносжимае­ мых водонасыщенных глинистых грунтов на первой ста­ дии уплотнения (степень консолидации менее 0,7—0,8) решающая роль принадлежит фильтрационной консолиции, а на второй стадии уплотнения (степень консолида­ ции изменяется в интервале от 0,8 до 1) основная роль принадлежит вторичной консолидации.

Экспериментальные исследования, проведенные в по­ левых и лабораторных условиях на слабых водонасыщен­ ных глинистых грунтах Риги, Мурманска, г. Фао (Ирак) и др., показали, что различные грунты (даже сильносжимаемые) уплотняются по-разному. Осадка некоторых из них практически полностью затухает после падения порового давления до нуля или до постоянной величины. Осадка других продолжается и после этого и достигает 80% осадки, обусловленной фильтрационной консолида­ цией. Этот вопрос весьма важен, так как тот или иной ме­ тод уплотнения грунтов выбирается в зависимости от ха­ рактера их уплотнения и причин, их вызывающих. Как было указано в главе I I I , если уплотнение грунтов оп­ ределяется отжатием воды из водонасыщенного основа­ ния, то для уплотнения основания следует применять вер­ тикальные песчаные дрены, песчаные подушки и т. п. Ес­ ли однако большая часть осадки (более 40%) основания обусловлена процессами вторичной консолидации, при­ менение этих методов нецелесообразно и основания сле­ дует уплотнять песчаными и известковыми сваями, элек­ трохимическими методами и т. д.

Следует отметить, что в последние годы было проведе­ но много исследований, посвященных ползучести грун­ тов при сдвиге, так как эта проблема связана с устойчи­ востью откосов, оползнями, длительной прочностью ит. п.

Ксожалению, проблеме ползучести грунтов при сжатии,

т.е. изучению процессов вторичной консолидации, уделя­ ется очень мало внимания. Автор совместно с А. 3. Попо­ вым в 1969—1972 гг. исследовал ползучесть слабых гли­ нистых грунтов при их сжатии (вторичная консолида­ ция).

Для решения этой проблемы были созданы экспери­ ментальные стенды с компрессионным прибором, рассчи-

174