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

Анализируя

эти выражения

и сопоставляя их с

уравнени­

ями (178) и

(1 7 9 ), легко

убедиться, что выражения (2 1 4 )

деления компрессионной зависимости в целях

установления

величины А .

числять бытовое

давление Р ѣ , давление

в воде

дисперс­

ной системы \Ѵ

и давление капиллярное

.

Кроме то­

деления и упростить расчет важнейших констант,

характери­

зующих прочность водонасыщенных систем в их

естествен­

ном залегании. Некоторые методы, хотя и применяющиеся

в

лабораторных исследованиях, должны быть отвергнуты,

как

неудовлетворяющие требованиям практики. Очень

большую

роль полученные соотношения должны играть и в

строитель­

стве, в частности при проходке газонасыщенных

заиленных

ГЛАВА Ш,

ПРИЛОЖЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ

ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ

1.

Использование основных формул Н.М. Герсеванова

Как уже указывалось, использование формул (1 7 8 )

и (180)

для расчета приращения объема дисперсной системы при

из­

менении внешних условий малорационально. Удобнее

приме­

нять

более

простое

выражение (2 0 9 ), полученное на

тех

же

основаниях,

но

без

учета механизма явления паро- и газооб­

ное, более точным методом определения

величины А с

по

формуле (2 0 9 ),

то рассматривая А с

как известное,

мо­

жем решать эти

уравнения относительно

других величин,

ус­

(180) как более точную по сравнению с формулой

(1 7 8 ) . В

этом случае

Р - Р ъ е -Ate

lot

ß [ £ - h e ) ( W ^ ~ )

Р

ß € +Д£(1->3)

откуда

Р- R

/ £ + - Д с ( 1 - / )

-At е

Окончательнр будем иметь

Яб = £>-Ate

let

(217)

р -

ßa+b>£.{\-ß)

R

Решая уравнение (180) относительно IV , подучим

j8£ +Ae

Р*е -Ate

# )

2а (218)

W=

ß { e - Д е )

R '

ных формул для повышения точности расчета, величину

А

следует определять из более полного уравнения

компрес­

сионной кривой.

2.

Практическое использование преобразованной

формулы

В соответствии со сказанным выше, применение

формул

(214)

и (216)

значительно упрощает и уточняет

расчет

величины приращения объема образца при его извлечении

из

массива. Однако

использование формул (214)

и (216)

для

этих целей менее рационально, чем формулы

(2 0 9 ),

Поэтому

правильнее' использовать формулы (214)

и

(216)

для

опре­

деления таких величин, как

Рк и IV

. В самом

деле,

если нам известно

W , то,

определяя

Ас

по

формуле

(20 9), легко

определить и

капиллярное

давление

Р

по

фьрмулам, вытекающим из уравнений (213)

и (2 1 5 ) .

Так

как значения

Рк

и W , полученные из уравнения

(2 1 3 ),

будут менее точны, чем из уравнения

(2 1 5 ), то и

восполь-

зуемся

только уравнением

(215):

P - p^ f

ß e + Де (1 - ß )

(219)

откуда

l a

/ ф - А £ ) ( и ^ т г )

Р = Р

^

R

ß a + L e { \ ~ ß )

( 220)

Таким образом,

если известно W ,

то, пользуясь

выра­

жением

(2 2 0 ), легко

определить

. Возможная

величина

капиллярного давления

в извлеченных образцах грунта может

Р - Р в е>--/,Л£ = wt - — •

согласно формуле

(212)

R

Ръ е - ‘ ^

~ Р К .

Используя (168)

и (2 1 2 ), получим:

P~Py,~Wt~~ß-> откуда

Ру,

-

Wt .

Следовательно, если І

а > Wf

>

то и

Р « > Р -

t

ІОС

154

10 3 = 1 ,5 4 кГ/см*

R

ІО 5

и, следовательно,

сных системах его абсолютное значение

может

достигать

значительной величины. Решая уравнение

(188)

относитель­

но W , будем иметь

[в£ + Д £ ( 1 - ^ - ^ - ^ )

ц/=

- 2 — . (221)

ß ( e - & e )

R

Следовательно, как видно из уравнения

(22 1 ), при

нали­

чии Рк

для определения W

удобнее

использовать

имен­

но это уравнение, а не уравнение

(2 1 8 ) .

Определение

рас­

четным путем бытового давления в воде

W

особенно

важ­

но при использовании мелкодисперсных систем, когда

опре­

деление гидростатического давления обычным путем

невоз­

можно.

Установление значения

W

дает возможность

при

соответствующих гидрогеологических условиях вычислить

с

достаточной точностью положение свободного

уровня.

Пред­

вое) давление в воде

W

, определенное

в натуре,

с рас­

четным по рекомендуемому нами методу, т. е. по

формуле

(221) при условии расчета

величины Ас

по формуле (209).

Автором были получены весьма удовлетворительные

совпаде­

ния для случаев, когда

удавалось с достаточной точностью в

Следует упомянуть еще о том, что, определяя

с помощью

уравнения (220) значения

Рк , можно,

пользуясь выраже­

нием

(2 1 2 ), определить

Ръ . Согласно (212)

имеем:

Рк = Р е е - /ІЛ£,

откуда

-ЛЛ.£

( 222)

Условия для определения величины

А

остаются

теми

же, что и при пользовании формулами

(217) и

(2 1 8 ) .

3.

Использование теории газонасыщенных систем в

лабораторных исследованиях

О п р е д е л е н и е

п л о т н о с т и

.

Плот­

ность дисперсной системы

является одной из ее

важнейших

лей определить этот параметр с возможно большей

точно­

стью. Обычно принимаются все необходимые меры к

тому,

чтобы образцы, извлекаемые из дисперсной массы, не

имели

значительного нарушения естественного сложения.

Однако это не предохраняет изымаемый образец от

увели­

чения объема за счет паро- и газообразования, так как

про­

цесс увеличения объема образца происходит постепенно

по

мере снятия с него нагрузки от

вышележащих слоев.

Опыт

показывает, что даже в том случае, когда приходится

брать

образцы с отметок ниже уровня свободной воды, мы

имеем

коэффициент влажности G менее

1.

с = У (^

)

- 1

Согласно формуле (2 0 6 ),

имеем

А

У ( 1 +

^ о )

- 1

И Л И

_ y { \ + W ü)

- 1 -*• Ae

,

<г =

S '

где

g ' - плотность дисперсной

системы

в естественном

состоянии.

Подставляя значение А с

из уравнения

(205)

Таким образом, в тех

случаях,

когда

образец

берется из

дисперсной системы с отметками ниже свободного

уровня

воды, расчет плотности следует производить по

формуле

(2 2 3 ) .

п ,

О п р е д е л е н и е

п о р и с т о с т и

Обыч-

ная формула для определения пористости дисперсных

систем

имеем вид:

*

S'

(224)

у { 1 - и / 0) •

Подставляя в эту формулу значение

из формулы

(2 2 3 ),

получим выражение пористости

П ' ,

учитывающее

увели­

чение объема образца при его игіъятии из массива с

отметки

ниже отметки свободного уровня воды

л ' - 1-----------

или окончательно

/ ( 1 + Ю

1

/7 = 1 ~ 7Ж Г-

( 2 2 5 )