Методы расчета осадок и сроков консолидации оснований

А. НЕДРЕНИРОВАННОЕ ОСНОВАНИЕ

Стабилизировавшаяся осадка слоя водонасыщенного сильносжимаемого грунта, пригруженного фильтрующим слоем, определяется по формуле

,

(11.1)

где р — среднее давление на грунт от временной пригрузки, МПа; Н — толщина слоя сильносжимаемого грунта, м; E — модуль деформации грунта естественного сложения, МПа.

Осадка s_t недренированного слоя сильносжимаемого грунта, пригруженного фильтрующей насыпью, в заданный момент времени вычисляется по выражению

s_t = Q_vs,

(11.2)

где Q_v — степень консолидации сильносжимаемого грунта, определяемая по графику Q_v = f (T_v) (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Зависимость степени консолидации грунта Qv от фактора времени Τv

Фактор времени T_v определяется из формулы

T_v = c_vt/h ²,

(11.3)

где c_v — коэффициент консолидации грунта при вертикальном фильтрационном потоке, м²/год, определяемый по методу Тейлора; t — продолжительность приложения нагрузки р; h — длина пути фильтрации: при двустороннем дренаже равная половине толщины сильносжимаемого слоя грунта (h = H /2); при одностороннем– толщине слоя этого грунта (h = H).

В случае неоднородной толщи сильносжимаемого грунта в расчетах допускается использовать средневзвешенное значение коэффициентов консолидации.

Время, необходимое для консолидации слоя сильносжимаемого грунта t до заданной степени консолидации Q_v при загрузке его фильтрующим слоем, определяется по формуле (11.3). При этом считается, что загрузка фильтрующим слоем происходит мгновенно.

Пример 11.1. Определить при заданной степени консолидации Q_v = 0,8 время консолидации t однородного недренированного основания при односторонней фильтрации (сильносжимаемый грунт подстилается водоупором). Толщина сильносжимаемого слоя H = 2 h = 6 м, c_v = 4 м²/год.

Решение. При Q_v = 0,8 согласно графику (см. рис. 11.2) T_v = 0,57. Из формулы (11.3) следует:

t = 0,57 · 6²/4 = 5,13 года.

Пример 11.2. Определить время консолидации недренированного основания при тех же условиях, что и в примере 11.1, но при наличии подстилающего дренирующего слоя.

Решение. При подстилающем дренирующем слое длина пути фильтрации составит h = 3 м, тогда

t = 0,57 · 3²/4 = 1,28 года.

Пример 11.3. Определить осадку слоя заторфованного грунта толщиной H = h = 4 м и степень его консолидации через 6 мес. при фильтрующей пригрузке р = 0,1 МПа. Заторфованный грунт подстилается водоупором и имеет следующие характеристики: E = 2 МПа; с_v = 3 м²/год.

Решение. Полная стабилизация осадки по формуле (11.1) составит:

м.

По формуле (11.3) получаем:

T_v = 3 · 0,5/4² = 1,5/16 = 0,09.

По рис. 11.2 Т_v = 0,09 соответствует степени консолидации Q_v = 0,35.

Осадка через 6 мес. составит:

s_t = Q_vs = 0,35 · 19 = 6,7 см.