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

9. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДРЕНАЖНЫХ ПРОРЕЗЕЙ ДЛЯ СЛУЧАЯ СВОБОДНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

При устройстве дренажных прорезей вода, отжимае­ мая из уплотняемого водонасыщенного грунта, движется в горизонтальную дренирующую подушку (вертикально вверх) и в вертикальную дренажную прорезь (горизон­ тально). Таким образом, предстоит решить пространст­ венную задачу консолидации. Так как дренирующие про­ рези обычно устраивают в одном направлении (напри­ мер, вдоль дороги), то данную задачу можно рассматри­ вать как двухмерную (плоскую) задачу консолидации.

Общее уравнение консолидации для этой задачи при­ обретает следующий вид:

мая над вертикальными дренажными прорезями горизон­ тальная дренирующая подушка (обычно песчаная) явля­

нирующих прорезей осадки будут протекать быстрее, чем вдали от них.

Используя теорему Н. Карилло, данную двухмерную задачу можно разделить на две одномерные задачи, а ре­ шения совместить по формуле Н. Карилло

ии,

и— г- —

«о

где иг, — поровое давление при одновременном движе­ нии воды в песчаную подушку и вертикаль­ ную дренажную прорезь;

«г —"поровое давление при движении воды только вертикально вверх в песчаную подушку; иг—поровое давление при движении воды только

242

подробно рассмотрены в ряде работ по механике грун­ тов [52, 53] и здесь не приводятся.

Если грунты изотропны, т. е. сжимаемость и прони­ цаемость их в вертикальном и горизонтальном направле­ ниях одинаковы, то достаточно решить одно уравнение. В большинстве случаев сильносжимаемые и водонасы­ щенные аллювиальные грунты характеризуются анизо­ тропностью свойств. Как правило, фильтрация в горизон­ тальном направлении сквозь грунт происходит с коэффи­ циентом фильтрации, в десятки раз большим, чем в вер­ тикальном направлении. Исследования, проведенные на­ ми на площадках, сложенных водонасыщенными лёссо­

в горизонтальном. Кроме того, как было указано в гла­ ве I , величина коэффициента фильтрации существенно изменяется во времени, и в расчетах следует использо­ вать значения «длительного» коэффициента фильтрации.

Для грунтов описанных типов значения коэффициента консолидации в вертикальном и горизонтальном направ­ лениях будут разными.

Для тех случаев, когда дренажные прорези распола­

10. ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДРЕНАЖНЫХ ПРОРЕЗЕЙ ДЛЯ СЛУЧАЯ РАВНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

Обычно при устройстве вертикальных дренирующих прорезей над ними отсыпают горизонтальную дре­ нирующую подушку, часто устраивают насыпь (дамбу) значительной толщины и жесткое покрытие, обычно бе­ тонное или железобетонное (автомобильные дороги, взлетные дорожки, полы промышленных предприятий и т. п.).

Это слоистое покрытие основания при достаточной толщине слоя обладает, как правило, большой жестко­ стью и может быть рассмотрено как плита («жесткий штамп»), которая значительно перераспределяет напря­ жения в основании и обусловливает равные деформации поверхности основания.

Следует отметить, что сжимаемость материала дрени­ рующей прорези значительно меньше, чем уплотняемого сильносжимаемого грунта. Поэтому вблизи дренирующих прорезей осадки будут меньше, несмотря на то, что по теории консолидации для случаев свободных деформа­ ций осадки вблизи прорезей в момент времени t должны быть больше по величине, чем в удалении от них.

Оба эти фактора определяют необходимость постанов­ ки задачи для случая равных деформаций, которая и рас­

мгновенно приложенной постоянной нагрузки q величина порового давления

и, стр*

2. Фильтрация воды, отжимаемой из уплотняемого водонасыщенного сильносжимаемого грунта в дренирую­ щую прорезь, протекает с отклонением от закона Дарси (влияние начального градиента напора):

где іо — начальный градиент напора.

3.Величина коэффициента сжимаемости в течение всего времени действия нагрузки не меняется.

4.Величина коэффициента фильтрации в процессе консолидации постоянна (в расчете принимаем среднее значение коэффициента фильтрации до и после уплот­

нения грунта нагрузкой q).

5.Поровое давление в теле дренажной прорези равно

нулю.

6.Поверхность грунтов основания остается горизон­ тальной в течение всего процесса консолидации (случай равных деформаций).

7.На основании теоремы Н. Карилло двухмерная за­ дача консолидации делится на две задачи: консолидация

244

при движении воды вертикально вверх в дренирующую подушку (эта задача здесь не рассматривается, так как ее решение приведено в ряде работ по механике грунтов [51, 52, 53]) и консолидация, обусловленная движением воды в вертикальную дренирующую прорезь (для случа­ ев равных деформаций).

ния на горизонтальных плоскостях в любой момент вре­ мени также равны между собой. Таким образом, необхо­ димо решить задачу по определению среднего значения эффективных напряжений в момент t для грунта, рас­ положенного между дренажными прорезями.

В дальнейшем рассматривается только задача консо­ лидации при горизонтальном движении воды в верти­ кальные дренирующие прорези без учета влияния гори­ зонтальной дренирующей (песчаной) подушки.

При воздействии мгновенно приложенной постоянной равномерно распределенной нагрузки q конечная осадка

s = а0 Hq,

а осадка в момент времени t

st = а 0 Я а э ф ;

где 0 ЭФ—среднее эффективное напряжение в горизон­ тальном сечении основания между дрени­ рующими прорезями.

Степень консолидации Vт при движении отжимаемой из водонасыщенного грунта воды в дренажные прорези может быть получена из формулы

V = = ЪЕ.

's q

Проведем на расстоянии х от вертикальной дрениру­ ющей прорези две параллельные плоскости. Очевидно, что количество воды, протекающее через эти плоскости к дренирующей прорези, будет равно количеству поровой воды, вытесняемой из объема грунта, расположенного

245