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

тайным на испытание образца площадью 60 см2 и высо­ той до 3 см.

Поровое давление в опытах измерялось на нижнем торце образца в условиях одномерной задачи консоли­

принималась скорость осадки, равная 0,001 мм за чет­ веро суток. Более 30 испытаний образцов ила из Мур­ манска, оз. Сиваш и г. Фао (физико-механическиесвой­ ства этих грунтов приведены в главе I) показали сле­ дующее. Осадка, обусловленная процессами фильтра­ ционной консолидации, для илов оз. Сиваш составляет 87—93%, для илов г. Фао (Ирак)—78—89%, а для илов с макропористой структурой из Мурманска—56—71% общей величины осадки. Таким образом, очевидно, что грунты различного происхождения, состава и физикомеханических свойств характеризуются различной сте-

175

пенью ползучести при сжатии (вторичной консолида­ ции), и для выбора методов уплотнения грунтов необхо­ димо точно знать, какую часть от общей осадки состав­ ляет осадка, определяемая процессами вторичной кон­ солидации.

Совершенно очевидно, что опыты по установлению ро­ ли вторичной консолидации занимают длительное время (несколько месяцев), трудоемки и дорогостоящи. В связи с этим в настоящее время автором и А. 3. Поповым раз­ работаны новые методы определения характеристик вто­ ричной консолидации слабых водонасыщенных глинистых грунтов с использованием прибора для измерения рела­ ксации напряжений. По предлагаемой методике доля осадки, определяемая процессами фильтрационной кон­ солидации, и доля осадки, обусловленной процессами вторичной консолидации, определяется за 4—б суток, так как экспериментально доказано, что кривые измене­ ния осадки во времени при ползучести грунтов в процессе сжатия подобны кривым падения напряжений в об­ разцах того же грунта при том же напряженном состоя­ нии. Используя предложенные методы, можно достаточ­ но быстро определить и характеристики ползучести грун­ тов при сжатии.

Анализ затухания осадок различных гражданских и промышленных сооружений, расположенных на водона­ сыщенных глинистых грунтах в Риге, Мурманске, Фао (Ирак), Кемерово и др., показал, что фактические осад­ ки по величине и скорости достаточно хорошо совпада­ ют с осадками, рассчитанными с учетом вторичной кон­ солидации. При этом в расчетах использовались харак­ теристики ползучести при сжатии грунта, определяемые по изложенной выше методике.

Однако следует отметить, что при строительстве со­ оружений на илах в различных районах СССР в подав­ ляющем большинстве случаев осадка, обусловленная процессами вторичной консолидации, составляет всего 5—15% общей величины осадки, и поэтому расчеты, вы­ полненные по теории фильтрационной консолидации, по­ лучаются достаточно строгими.

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДРЕН

Все существующие расчеты оснований с вертикаль­ ными дренами базируются на теории фильтрационной

176

консолидации. Расчеты заключаются в определении сте­ пени уплотнения (консолидации) грунтов основания под воздействием внешней нагрузки в любой момент време­ ни. При этом принимается следующая схема работы вертикальных дрен. В толще водонасыщениого глинис­ того грунта дрены расставлены по вершинам равносто­ роннего треугольника. Под воздействием внешней на­ грузки вода отжимается из глинистого грунта горизон-

TT ~

's ~

R

Рис. IV.2. Схема расчета вертикальной дрены

а — план размещения песчаных дрен; б — сечение расчетного грунтового ци­

линдра с дреной по оси

тально в дрену — грунт уплотняется. В тех случаях, когда над дренами устроена песчаная подушка, вода отжи­ мается в дрены и подушку одновременно.

В расчете рассматривается работа одной дрены. Для этого в грунтовом массиве плоскостями, ограничиваю­ щими сферу действия одной дрены от другой, вырезают

отжимаемой воды вертикально вверх в песчаную подуш­ ку и 2) задачу консолидации при осесимметричном дви­ жении воды в вертикальную дрену. Рассмотрим несколь­ ко основных методов расчета.

Методы К. Терцаги и Л. Рендуллика. Вопросы консо­ лидации при передвижении воды из слоя водонасыщенного грунта вертикально вверх (одномерная задача уп­ лотнения) была рассмотрена К- Терцаги и H. М. Герсевановым. Основное уравнение имеет следующий вид:

ув — объемный вес воды; е„— начальный коэффициент пористости.

Эта задача обычно решалась методом Фурье. Част­ ные решения с учетом влияния различных факторов бы­ ли даны Б. П. Поповым, В. А. Флориным [52], Д. Е. Польшиным [15], Био и др.

В 1934 г. Л. Рендуллик [59] рассмотрел осесимметричную задачу пространственной теории консолидации для случая радиальной фильтрации отжимаемой воды к вертикальной дрене радиусом г0 , находящейся в центре грунтового цилиндра радиуса R. Уравнение было запи­ сано в следующем виде:

178

использование этого решения было облегчено составле­

есть решение уравнения, описывающего симметричный

случая трехмерного течения, симметричного относительно оси z. Оно может быть описано уравнением

Рассматривая осесимметричную задачу уплотнения некоторого цилиндра водонасыщенного грунта конечной длины, Н. Карилло доказал вторую теорему, по которой решение задачи может быть представлено в виде:

где и— поровое давление в любой точке грунтового ци­ линдра в момент времени t.

Рис. IV.3. Графики решений уравнений К. Терцаги и Л. Рендуллика

Вэтом случае вода отжимается в дрену и дренирую­ щие поверхности на основаниях цилиндра.

Вмомент времени ^ = 0 во всех точках грунтового ци­

Таким образом, на основе теорем Н. Карилло сте­ пень консолидации в любой точке грунтового цилиндра, равная отношению порового давления в момент времени t к начальному поровому давлению, может быть рас­ смотрена как произведение двух отношений: отношения порового давления, обусловленного только радиальной фильтрацией в момент времени t к начальному поровому

180