Степень консолидации осадки и эпюры уплотняющих давлений

Степенью консолидации осадки называется отношение нестабилизированной осадки к стабилизированной (конечной) осадке :

. (6.7)

Так как напряжения в грунтах вычисляются по-разному в зависимости от характера нагрузки на грунт (сплошная, собственный вес грунта, местная) расчетные формулы для вычисления степени консолидации тоже будут разными.

В процессе уплотнения грунта на твердые частицы передается все большее давление. Напряжения в скелете грунта называют уплотняющими напряжениями. Окончательный вид эпюры уплотняющих напряжений также зависит от характера нагрузки на грунт.

Формула (6.4) получена путем интегрирования уравнения (6.2) при граничных условиях, соответствующих компрессионному сжатию (сплошная нагрузка). Стабилизированная осадка при этом определяется формулой (5.1):

.

Подставляя (6.6) и (5.1) в (6.7), получаем:

. (6.8)

Здесь индекс показывает, что рассматривается степень консолидации для случая - прямоугольной эпюры уплотняющих напряжений (Рис. 6.2,а).

Случай (Рис. 6.2,б)

Линейное возрастание уплотняющих напряжений с глубиной будет иметь место, например, при уплотнении грунта под действием собственного веса:

.

Здесь - напряжение в грунте на глубине .

Решение дифференциального уравнения консолидации (6.2) для этого случая с граничными условиями:

позволяет получить выражение для . Вычисляя затем осадку, получим:

. (6.9)

Рис. 6.2. Эпюры уплотняющих напряжений

а – случай (сплошная нагрузка); б – случай (нагрузка от собственного веса грунта); в – случай (местная нагрузка)

По формуле (6.6) получим выражение для степени консолидации :

. (6.10)

Случай (Рис. 6.2,в)

При определении степени консолидации для случая, когда действует локальная нагрузка, считается, что вода отжимается из грунта только в пределах активной зоны , вычисленной как в методе эквивалентного слоя, так как ниже уплотняющие напряжения равны нулю. Можно показать, что решение дифференциального уравнения (6.2) в этом случае приводит к следующему выражению для :

. (6.11)

Выражение для степени консолидации имеет вид:

, (6.12)

где .

В том случае, когда основание сложено неоднородными грунтами, принимаются средние значения коэффициента фильтрации, коэффициента относительной сжимаемости (см. ф. (5.22)) и коэффициента консолидации:

; .

Кривая изменения осадок во времени имеет вид:

Рис. 6.3. Кривая изменения осадок во времени

Дата добавления: 2014-01-20