Начальный градиент. Его значение и роль в процессах уплотнения глинистых грунтов. Влияние на величину зоны консолидации.

Имеются грунты, в которых фильтрация начинается (или заканчивается) только в случае, когда действующий градиент, т.е. отношение напора к длине пути фильтрации, оказывается больше некоторой пороговой величины, названной (С.А.Роза, 1947г) начальным градиентом I₀. Наличие в глинистых фунтах начального градиента I₀обусловлено присутствием упруговязких водно-коллоидных оболочек вокруг минеральных частиц, образованных слоями связанной воды. Для плотных глинистых грунтов свойства этих оболочек могут существенно сказаться на величине зоны уплотнения, так как фильтрация воды в таких грунтах может начаться лишь при градиентах напора, больших начального градиента. Поэтому получаемая в результате расчета по теории уплотнении картина фильтрации воды нуждается в дополнительном определении зоны, в которой градиенты будут меньше начального фильтрационного градиента I₀, обусловленного свойствами связанной воды на поверхности частиц и коллоидными оболочками частиц.

Для решения задачи уплотнения с учетом начальных градиентов С.А.Роза предложил, используя общую теорию уплотнения, приближенно определять зону уплотнения, налагая на решения общей теории уплотнения ограничивающее условие отсутствия фильтрации воды при градиентах напора, меньших начального для данного грунта. Вся зона грунта, лежащая вне этой зоны уплотнения, в данных условиях загружения и для данного времени не будет иметь деформаций, связанных с гидравлическим выдавливанием воды из пор грунта. Таким образом, влиять на осадки будет только зона уплотнения.

Только в тех точках, для которых напор будет больше начального, т.е. при I> I₀, начнется фильтрация воды и произойдет уплотнение грунта. Это и будет зона уплотнения. При этом возможны два случая:

• зона уплотнения не распространяется глубже толщины слоя сжимаемого грунта

• зона уплотнения захватывает весь слой грунта, но уплотнение неполное, так как поровое давление в момент завершения консолидации рассасывается не полностью из-за наличия I_o

46. Оценка устойчивости подпорной стенки на возможность «плоского сдвига».

Учитывая, что подпорная стенка является сооружением, удерживающим грунтовые массы откосов и склонов от разрушения, она сама должна иметь необходимую способность надежно противостоять постоянному давлению грунтовой засыпки и не терять устойчивости на сдвиг по грунтовому основанию. Такая устойчивость гравитационных подпорных стенок обеспечивается за счет их значительной собственной силы тяжести.

Активной силой, которая способна вызвать сдвиг стенки, является сила бокового давления Е_1а, действующая со стороны верхней засыпки. В общем случае ее вектор действует под углом к поверхности стенки из-за наличия угла трения между грунтом и стенкой. Следует отметить, что горизонтальное положение Е_1а является наименее выгодным для данных условий расчета и пренебрежение углом идет в запас устойчивости, а потому не опасно.

С нижней стороны на фундамент стенки также действует встречная сила бокового давления грунта Е_2а, обусловленного заглублением фундамента на глубину h_загл.

где- угол трения по подошве стенки, обычно принимаемый по грунту.

Для суммарных удерживающих сил:

Значение коэффициента запаса устойчивости стенки на плоский сдвиг :

Стенка считается устойчивой, если коэффициент запаса устойчивости оказывается в результате расчета> 1,3.

50.Влияние размера сооружения (ширина фундамента) на величину осадки.

К грунту по подошве фундамента можно приложить, как малую, так и значительнобольшую нагрузку. Естественно, что с уменьшением допустимой нагрузки на грунт при прочих равных условиях необходимо увеличивать размеры опорной части фундамента, применять другие типы фундамента с более глубоким заложением или использованием свай, спускных колодев и кессонов. При приложении к грунту нагрузок в его толще возникает сложное напряжение.В резльтате воздействия на грунт нормального напряженияпроисходит процесс уплотнения грунта, приводящий к осадке сооружения.

51.Какие деформации грунтовых оснований вызывает действие нормальных и касательных напряжений?

При уплотнении грунта под действием нагрузки происходит осадка сооружения – в этом процессе преобладают значения нормальных напряжений. Влияние касательных здесь едва заметно , и при всех обстоятельствах они погашаются сопротивлением грунта сдвигу. При новом увеличении нагрузки начинается прогрессирующее нарастание осадки сооружения, связанное помимо дальнейшего уплотнения грунта с неким отдавливанием грунта из под подошвы фундмента в его краевых зонах. Здесь одновременно проявляется влияние нормальных и касательных напряжений. При дальнейшем увеличении нагрузки указанное явление прогрессирует и наступает обычно резкое и внезапное полное нарушение общей устойчивости основания, связанное с выпором грунта. Очевидно, что здесь в грунте преобладающее влияние имеют касательные напряжения.

52.Определение величины конечной осадки сооружения методом послойного суммирования.

Один из возможных методов прогнозирования величины осадки – метод суммирования. Осадка поверхности толщи грунта под действием силы тяжести сооружения, а вместе с тем осадка самого сооружения, определяется в практических целях суммированием осадки отдельных расчетных слоев, на которые расчленяется толща основания, по формуле : ηос=ηосi

При использовании в качестве механической характеристики грунта показателя его модуля осадки ер выражение для общего случая приобретает следующий вид: ηос=epz hi ,

где D- активная зона, т е мощность толщи, подлежщая учету при определении величины осадки, hi – мощность расчетного слоя

Таким образом, окончательные формулы для определения величины конечной осадки сооружения могут быть представлены в следующем виде.

Для условия трехмерной (пространственной задачи) –

ос= Мhi [еpz – υ(epx+epy)]

Для условий двухмерной (плоской) задачи –

ос=Мhi (

для условия одномерной задачи –

ос=epz hi ,

В этих выражениях epz epx epy – относительные деформации, вызванные соответствующим действием напряжений

53.Принцип определения величины активной зоны в методе послойного суммирования при оценке конечной осадки сооружений.

Величину мощности активной зоны можно установить исходя из относительного значения величины напряжения pz по сравнению с природной нагрузкой Рпр или ожидаемой осадки сооружения. Мощность активной зоны Д для сооружений с ограниченными в плане размерами определяется той глубиной, где нормальное напряжение pz с точностью до равно 0.2 природной нагрузки Рпр от весы вышележащей толщи, т е

Рzd=(0.2Рпрd±0.05).

Как известно, сжимаемость разных грунтов может резко различаться. Исходя из этого, более правильно при установлении активной зоны D исходить из другого принципа, а именно из условия, чтобы погрешность в определении величины осадки за счет отбрасывания из рассмотрения сжатия более глубоко расположенных горизонтов грунта не превышала 5 %. Очевидно что в данном случае определяющей будет служить кривизна компрессионной кривой ep=f(p).

В последнее время вопрос о расчетной мощности активной зоны D пересматривается с учетом начального градиента. Исходя из этого мощность D может оказаться значительно меньшей, чем ожидаемая по приведенным выше правилам. Возможно это позволит объяснить часто наблюдаемое повышение расчетных величин осадки сооружений против фактических.

54.Критическая нагрузка. Какой фызе работы основания соответствует?

При увеличении предельной нагрузки нарушение прочности грунта прогрессирует, и наконец при достижении нагрузки=Ркр наступает обычно резкое и внезапное полное разрушение общей устойчивости основания, связанное с выпором грунта. Такую нагрузку называют – критической. Этот процесс отвечает 3 фазе работы грунта в основании сооружения, которую было бы правильно называть фазой нарушения общей устойчивости основания (фаза общего сдвига и выпора грунта.