- •1 Основные понятия и определения курса.
- •2 Цели и задачи курса. Связь с другими дисциплинами.
- •Главная задача курса освоение методик расчета грунтовых оснований.
- •4 Грунтовые основания. Происхождение грунтов.
- •5 Составные части (компоненты) грунтов. Грунты представляют собой пористые материалы, поры которых могут быть полностью или частично заполнены водой. Составные части
- •6 Гранулометрический состав грунтов. Методы его определения и изображения.
- •7 Виды воды в грунтовом основание.
- •8 Воздух и органические вещества в грунте.
- •9 Понятие о текстуре и структуре грунтов.
- •10 Физические свойства грунтов и их характеристики.
- •11 Пределы Аттерберга
- •12 Классификация грунтов по гост.
- •14 Сжимаемость грунтов. Компрессионные испытания.
- •15 Компрессионные испытания. Основной закон уплотнения.
- •16 Сжимаемость массива грунта. 17 Испытание грунта штампом.
- •18 Полевые методы определения модуля деформации грунта.
- •19 Влияние условий сжатия на поведение грунта под нагрузкой.
- •20 Сопротивление грунта сдвигу. Основные понятия.
- •21 Основные понятия теории прочности грунта.
- •22 Предельное сопротивление грунтов сдвигу при прямом плоскостном срезе.
- •23 Закон Кулона для связанных и несвязанных грунтов.
- •24 Испытания по схеме трехосного сжатия.
- •25 Условия прочности несвязных связных грунтов ( испытания в стабилометре).
- •26 Полевые методы испытания на сдвиг.
- •27 Водопроницаемость грунтов. Законы движения воды в грунте
- •Закон Дарси Закон ламинарной фильтрации или закон Дарси (Дарси, 1885) записывается виде:
- •28 Эффективные и нейтральные давления (напряжения) в грунте.
- •29 Природа (физические причины) длительного протекания деформаций в грунте.
- •30 Особые свойства грунта.
- •31 Использование характеристик физических свойств грунтов для приближенной оценки их механических свойств.
- •32 Выбор расчетных значений характеристик грунта.
- •33 Напряжение в грунте от собственного веса.
- •34 Напряжение в грунте от сосредоточенной силы.
- •35 Напряжения в грунте от распределенной нагрузки.
- •Напряжения от действия внешней нагрузки под центром фундамента.
- •36 Метод угловых точек.
- •37 Напряжения в грунте от вертикальной равномерно распределенной полосовой нагрузки.
- •38 Распределение напряжений в грунте по подошве фундамента сооружения.
- •39 Распределение напряжений в грунте по подошве сооружений и конструкций конечной жесткости
- •Метод коэффициента постели
- •41 Определение начального критического давления.
- •42 Определение конечного критического давления
- •43 Расчет конечных осадок
- •Определение деформаций оснований (осадки) по методу послойного суммирования
- •Расчет осадок по методу эквивалентного слоя
- •♯ Виды нарушения откосов
- •♯ Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения
- •♯ Давление грунта на ограждающую поверхность
- •44 Алгоритм расчета осадки основания фундамента
- •4 5. Понятие о расчете осадок во времени
27 Водопроницаемость грунтов. Законы движения воды в грунте
Э кспериментальными исследованиями (Пуазейля, Дарси, Павловского) доказано, что в грунтах можно применять закон ламинарной фильтрации, несмотря на их зернистую структуру (если линии токов воды – движения частиц воды – потоки нигде не пересекаются, это ламинарное движение, при наличии пересечений и завихрений – движение будет турбулентным).
Закон Дарси Закон ламинарной фильтрации или закон Дарси (Дарси, 1885) записывается виде:
где υф – скорость фильтрации (см/сек, см/год и т. п.);
Кф – коэффициент фильтрации (см/сек, см/год и т. п.);
I – гидравлический градиент (уклон) – это отношение потери напора (Н1 – Н2) к длине пути фильтрации L;
Н= Н1 - Н2 – действующий напор.
Формулировка закона Дарси: Расход воды в единицу времени через единицу площади поперечного сечения грунта, или так называемая скорость фильтрации υф, прямо пропорционально гидравлическому градиенту I.
В механике грунтов движение воды изучается, главным образом, при действии напоров, вызываемых в поровой воде внешней нагрузкой, которая также выражается высотой столба воды, пользуясь зависимостью:
где γω=10 кН/м3 – удельный вес воды.
Например:
Внешней нагрузке (давлению) Pω=15 кН/м2 ( ≈ 0,15 МПа) соответствует действующий напор, равный
В ажным показателем при расчете осадок во времени является коэффициент Кф фильтрации.
Он сильно различается для разных грунтов:
песок - Кф≈10-1…10-4 см/с
супеси - Кф≈10-3…10-6 см/с
суглинки - Кф≈10-5…10-8 см/с
глины - Кф≈10-7…10-10 см/с
1см/сек = 3·107см/год.
Кф определяется в лабораторных условиях с помощью специальных приборов (компрессинно-фильтрационные приборы Ф-1, трубки Спецгео и др.), в полевых условиях – путем откачек воды из скважин или путем нагнетания воды в скважины. Для приближенной оценки используются специальные таблицы, эмпирические формулы, связывающие Кф с гранулометрическим составом, пористостью, однородностью и т.д.
У большинства глинистых грунтов Кф лежит в пределах 0,1…0,001м/сутки, но у некоторых видов глин он может быть и меньше 0,001м/сутки. У крупных и средних песков (не заиленных) он обычно составляет 10…100м/сутки.
В глинистых грунтах из-за наличия связной воды и замкнутых пор фильтрация воды становиться возможной лишь при гидравлических градиентах превышающих некоторую величину, называемою «начальным градиентом» Iн (рис.3.12.1). Практически это означает, что при малых градиентах (I < Iн) глинистый грунт ведет себя как полностью водонепроницаемый материал.
з ависимость скорости фильтрации от гидравлического градиента
Начальный градиент зависит примерно от тех же факторов, что и коэффициент фильтрации, т.е. гранулометрического состава, пористости, размеров, физико-химической активности глинистых частиц и т.д.
Все природные грунты водопроницаемы. Понятие «водоупор» – условность, под ним подразумевают пласт грунта достаточной мощности, с низким коэффициентом фильтрации. Четких критериев для идентификации водоупора действующие нормы не устанавливают. Решения, принимаемые по этому вопросу, могут зависеть от условий конкретной задачи. Чаще всего за водоупор принимают пласт грунта с коэффициентом фильтрации 0,01…0,001 м/сутки, толщиной более 5м.