Файл: Булычев, В. Г. Механика дисперсных грунтов.pdf

Скачать файл (6,90Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 102

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


П р и б о р		Т е р ц а г и				(рис. 25) состоит	из	сосу
да	А , на внутренних выступах					Б которого лежит		порис
тая	бронзовая пластина		В	, покрытая металлической сеткой.
Во время опыта сосуд			А		наполняют водой, кладут				на
место пластину		В с сеткой,			удаляют с сетки		пузырьки
воздуха, насыпают чистый кварцевый песок (диаметр								зерен
0 ,5	мм) и покрывают поверхность песка фильтровальной								бу
магой. Затем берут кольцо				Г	(на рис. 25 оно		показано
уложенным поверх сосуда), заполняемое на высоту							2		см
исследуемой пластичной глиной,						замешанной в воде.		Кольцо

укладывают поверх основного сосуда и притягивают к нему с

помощью другого (более низкого) кольца Д и				болтов ^ . З а
тем поверхность глины покрывают		бумагой и засыпают пес
ком. Нагрузка производится	через	штамп	Ж .	Заполненное
водой пространство ниже дырчатой пластинки				3 сообщается
с вертикальной трубкой 3	высотой 100		см,	диаметром

0 ,6 см.
Под действием нагрузки влажность образца	уменьшается и
только тогда, когда установится равновесие,	вертикальную
трубку наполняют водой, которая и фильтрует вверх		через

глину.

Уровень воды в вертикальной трубке необходимо отмечать

3 -4 раза в день, Вначале он падает быстро, а потом		все
медленнее. Обычно требуется 4 —6 недель,	чтобы вся	вода
из вертикальной трубки просочилась через	довольно	жирную

глину. Опыт необходимо вести при постоянной температуре. Таким образом, имея данные, характеризующие потерю напо ра, количество профильтровавшейся воды в единицу времени,

толщину и поперечное сечение образца глины, можно	вычис
лить ее коэффициент фильтрации обычным способом по	фор
муле Дарси.

6 3

Коэффициент фильтрации можно также вычислить как функ цию пористости, изменяя нагрузку на штамп Ж . Это выгод

но отличает данный прибор от всех описанных ранее,							в	том
числе и от прибора Дарси.
На основании ряда опытов К. Терцаги					предложил		полуэм-
пирические формулы для определения коэффициента							фильтра
ции песчаных и глинистых грунтов.
Формула для песчаных грунтов имеет вид:
		п - 0,13						(32)
	'О	“t	п
где
	п —пористость;
	ъ*а —коэффициент вязкости			воды при 10°С;
	Vt - коэффициент вязкости воды при температуре							£°С;
	С —эмпирический коэффициент, величина						которого
	может изменяться		от	8 0 0 Ѵ9 до		4 6 0	Z/0	;
	опыт показал, что величина				8 0 0	Ѵ0 соответст
	вует пескам с округлыми и гладкими						зернами,
	величина	же 4 6 0	Ѵ9	относится к пескам				с
	зернами неправильной формы и шероховатыми;
	эффективный диаметр.
Формула для глинистых грунтов				имеет вид:

* ч

с	ѵ0	(е-0,15)' (<-ье0)	(33)
js?
		X с	аэ+ ’

где	<г - коэффициент пористости грунта, т. е. отношение
	объема пор	к объему скелета; остальные обо
	значения те	же, что и в формуле (32) .

Формула (33) построена для глинистых грунтов в				состоя
нии "грунтовой массы", т. е. когда все поры заполнены					во
дой, можно считать, что она связывает влажность				(через
величину	€г ) с	водопроницаемостью.
Для определения величины			, входящей в	формулу
(33), Терцаги предлагает использовать зависимость					водо
проницаемости от влажности. Для этого достаточно				получить
результат только одного испытания глинистого грунта с					из
вестным	d 3ф	при определенной влажности, т. е.			его
величину	к , которая может быть использована для			опре
деления	величины	к при всякой	иной влажности. Это		ука

зание Терцаги поясняется следующими рассуждениями. Предпо ложим, что мы имеем две глины: ^эф одной глины в т

6 4

раз больше	с/эф другой глины			(	т неизвестно). Предпо
ложим также, что водопроницаемость глины с						опреде
ляется по Терцаги формулой:
	Л-,-3,314	t°	^	(е -0,15)40,0166 ‘		(34)
Тогда водопроницаемость глины с					тй эф будет:
к г .	â,34. . 0 - ' А	. ( e - o . ' g ) 11«			^ ) „ г .	(35)
						(35)

Проведя испытание второй глины на водопроницаемость, мы получим кривую зависимости влажности от водопроницаемо

сти, благодаря чему можно решить уравнение (35)	относи
тельно т . Зная же т , можно по формуле (35)	вычер
тить всю кривую. Последующие опыты должны дать	точки,

располагающиеся вблизи этой кривой. По утверждению Терца

ги, указанная зависимость применима только к			однородной
смеси глины с водой. Для глин же комковатого			строения
эти зависимости неприменимы.
Г и д р о д и н а м и ч е с к о е		д а в л е н и е
ф и л ь т р у ю щ е й	в о д ы .	Отличие скорости дви

жения воды в открытом русле от скорости движения воды в

массиве грунта объясняется тем, что скелет грунта	оказы
вает движению препятствия в виде трения или точнее	тор

мозящей силы. Отсюда ясно, что и вода оказывает на скелет

грунта	точно такое	же, но противоположное по знаку	дейст
вие. Поскольку это		явление может иметь место только	в
случае	движения (фильтрации) воды, это давление на		скелет

грунта называют гидродинамическим давлением.

Для более полного представления о гидродинамическом да влении в грунтах, а также для установления зависимости этого давления от других факторов, сопутствующих движению

воды в грунтах, приведем следующие рассуждения1 .						Пред
ставим себе		массив грунта с дневной поверхностью				Д -	Д
(рис. 26) . Внутри массива на некоторой глубине по						направ
лению	г - 2	движется поток грунтовой воды. Мысленно					вы
делим на глубине И			от дневной поверхности		произволь
ный призматический, расположенный горизонтально						объем
грунта	АБ	длиной	Е и поперечным сечением		и/ .
Г е р с е в а н о в Н .				М . Основы динамики грунтовой
массы.		М.-Л., ОНТИ,		1937 .
							6 5

З.Зак.І22

Для определения гидродинамического давления на объем ДБ достаточно подсчитать только гидростатическое давление во ды на торцовые поверхности.объема, пренебрегая влиянием скорости движения грунтовой воды и ее ускорением и прини мая во внимание только ускорение силы тяжести.

Как видно из рис. 26, разность давлений для точек А и Б может быть представлена уравнением

		g c o i = (Л, - h i )	ь) А ,	(36)
преобразовав		которое, получим
или
		g~ =	,	(37)
где	g -	гидродинамическое давление воды,		отнесенное

кединице объема грунта;

А— удельный вес воды (обычно равен 1 ) .

Пользуясь формулой (27), а также уравнением (37),								по
лучим
				5	=			(38)
Таким образом, как видно из формул (37) и						(38), гидро
динамическое давление в грунтах находится в						зависимости
от пьезометрического				уклона J	и скорости фильтрации V :
чем	больше	J	и чем	больше	V , тем значительнее			гид
родинамическое			давление.
В практическом отношении гидродинамическое							давление
имеет огромное значение. Устойчивость земляных							сооруже
ний,	прочность грунтов как основания сооружений,						взвеши
вание сооружения в части, расположенной ниже						уровня		грун—
. товых вод,		- все эти вопросы неразрывно связаны с					гидро

динамическим давлением в грунтах. Так как гидродинамичес кое и гидростатическое движение находятся в зависимости

6 6

от уровня грунтовых вод, рассмотрим метод установления этого уровня.

7. Метод определения уровня грунтовых вод

Если уровень грунтовых вод в сыпучих грунтах, легко про

пускающих воду, определяется простым замером в шурфе	или
буровой скважине, то для связных грунтов такой замер	со
вершенно неприменим, так как эти грунты отдают столь	ма

ло воды, что она свободно поглощается (испаряясь) окружа ющей атмосферой. Среди множества приборов и методов, для измерения установившегося уровня грунтовых вод в открытых

шурфах и скважинах (глухарь, хлопушка, метод Ранга,						изме
ритель Стокера, прибор Куната, Тихомирова и др.)					нет ни
одного, который был бы пригоден для связных грунтов.						Не
целесообразность применения шурфа или скважины с						целью
установления отметки уровня грунтовых вод в связных						грун
тах может быть проиллюстрирована примером,				приводимым
Н. М. Герсевановым-'- .
Представим себе (рис.		27)	массив грунта с дневной			по
верхностью Д ~Д .	Линия		С~С , находящаяся на		глубине
Н от дневной поверхности, соответствует уровню					грунтовой
воды в массиве. В произвольном месте массива				отрыт		шурф
с отметкой заложения	h	ниже уровня грунтовых вод.				При

отрытии шурфа на его стенках образуются мениски с различ

ными радиусами кривизны.		На уровне С - С мениски		будут
плоскими, но чем	ближе к дневной поверхности, тем		они бу
дут становиться все более и более вогнутыми; по мере				же
удаления от линии	С~С	к отметке заложения шурфа		'-ме
ниски под влиянием напора в грунтовой воде будут			стано
виться все более и более выпуклыми.
Таким образом,	вода из	массива грунта только в том		слу