22. Кривая консолидации глинистых грунтов. Метод ее получения.

Процесс уплотнения грунта, сопровождаемый отжатием воды из пор грунта называют, процессом консолидации. Этот процесс происходящий в основании сооружений под действием их веса, идет у глинистых грунтов достаточно медленно и требует для своего завершения длительных сроков.

Необходимость учета консолидации глинистых грунтов основания при проектировании и строительстве сооружений обусловлена ее определяющим влиянием на ход осадки сооружения во времени и увеличение прочности грунта по мере его уплотнения.

Изучение хода консолидации глинистого грунта проводят обычно на компрессионных приборах, при этом фиксируют ход уплотнения грунта во времени при постоянной нагрузке. Опыт ведет до полного завершения процесса уплотнения. По данным опыта строят кривые консолидации. Пример кривой (рис.2.1), где ход уплотнения грунта представлен в виде зависимости коэффициента консолидации от времени:

K=(Δh_t/Δh_кон)100%

Δh_t – деформация образца на момент времени t

Δh_кон – конечная величина деформации при данной нагрузке на момент времени T_стаб

T_стаб – время, необходимое для полного завершения осадки

T_стаб= {(1,13∙a∙p_w∙H²)/(K_ф∙[1+e_ср])}

a – коэффициент сжимаемости грунта

p_w – плотность воды

H – мощность уплотняемого слоя грунта

K_ф – коэффициент фильтрации

e_ср – среднее значение коэффициента пористости

23. Прогноз изменения влажности и прочности глинистых грунтов во времени в процессе консолидации.

При использовании теории “плотности-влажности” сопротивляемость сдвигу (прочность) меняется от времени консолидации постольку, посколько меняется плотность-влажность грунта по мере отжатия из него воды. Эта зависимость описывается формулой:

S_pwn=p∙tgφ_wn+C_wn

φ_wn и C_wn – угол внутреннего трения и сцепление в момент времени T, зависящиет от влажности грунта W_m в этот момент.

При этом влажность грунта может меняться от некоторого начального занчения W_н до конечного W_кон, отвечающего условию полной консолидации грунта под нормальной нагрузкой p.

В начальный момент грунт будет иметь влажность, равную начальной его влажности (т.е. влажности до приложения нагрузки W=W_нач), а в конечный момент – конечную влажность W_кон, отвечающую условию полной консолидации под этой нагрузкой. Тогда будем иметь

При T=0 S_pwn=p∙tgφ_wнач+C_wнач

При T=T_стаб S_pwn=p∙tgφ_wкон+C_wкон

Очевидно, что сопротивляемость сдвугу в конечном состоянии будет больше, чем в начальном – за счет снижения плотности-влажности грунта. S_Tнач<S_T<S_Tкон

24. Условие проявления ползучести пластичных глинистых грунтов

Пластичные глинистые грунты (φ_w = 0; С_с = 0; S_w≠0) обладают отличительной особенностью переходить в состояние ползучести при самых незначительных, едва отличных от нуля величинах при­ложенных к ним сдвигающих напряжений. Кроме того, установ­лено (Н. Н. Маслов), что зависимость величин относительной ско­рости сдвиговой ползучести от величины приложенного к образ­цу грунта касательного напряжения (при прочих равных услови­ях) с достаточной для практических целей точностью может при­ниматься линейной (рис. 8.2.)

Данное обстоятельство позволило Н. Н. Маслову для описания поведения глинистых грунтов пластичной разновидности при нагружении сдвигающей нагрузкой предложить использовать реологическую модель идеальной вязкой жидкости Ньютона (см. рис. 8.2. а), в соответствии с которой скорость вязкого деформирова­ния определяется по зависимости

V_o =(τ/ŋ)d,

где ŋ — динамическая вязкость среды.

v₀ - скорость перемещения поверхности толщи, имеющей мощность d под воздействием касательного напряжения τ;

Что же касается длительной прочности пластичных глинистых грунтов, то она не отличается от величины прочности, опреде­ленной по стандартной методике (кратковременный сдвиг), по­скольку прочностные свойства этих глинистых грунтов определя­ются лишь силами связности Σ_w водно-коллоидной природы. По­этому можно записать S_∞=S_w= Σ_w

Рис. 8.2.

Зависимость относительной скорости ползучести (течения) от

касательных напряжений для глинистых грунтов:

а — пластичной разновидности