- •Использование слабых грунтов
- •Одесса- 2012
- •Анализ инженерно-геологических условий
- •2. Проект подпорной стенки на слабом основании
- •2.1 Выбор типа подпорной стенки и типа фундамента
- •2.2. Определение нагрузок на сооружение для эксплуатационного случая.
- •2.3. Проверка прочности грунта основания.
- •2.4. Определение величины стабилизированной осадки.
- •2.5. Определение мощности консолидируемого слоя и времени консолидации.
- •2.6 Проект дренированного основания.
2.6 Проект дренированного основания.
Вертикальные песчаные дрены сокращают время уплотнения слабых оснований путем уменьшения пути фильтрации.
Метод уплотнения с устройством вертикальных песчаных дрен заключается в следующем:
- на поверхность слабого грунта укладывают дренирующий песчаный слой;
- устраивают песчаные дрены (песчаные цилиндры, расположенные на некотором расстоянии друг от друга);
- по верху дренирующего слоя укладывают пригрузку в виде грунтовой насыпи;
- путь фильтрации уменьшается, скорость и расход увеличиваются.
Кроме того, при устройстве песчаных дрен в результате уплотнения грунта повышаются его прочностные и деформативные характеристики.
Расчет уплотнения однородного основания с песчаными дренами производится путем решения дифференциального уравнения плоской осесимметричной задачи консолидации в полярных координатах, предложенного Л.Рендулликом:
В этом уравнении:
- давление в поровой воде;
- время;
- коэффициент консолидации при фильтрации поровой воды в радиальном к дрене направлении;
- цилиндрическая координата.
Осесимметричная задача консолидации, при которой отжатие поровой воды происходит только в дрену, самостоятельное значение имеет в тех случаях, когда слой слабого грунта находится между двумя плотными водонепроницаемыми пластами или когда мощность H консолидируемого грунта при наличии дренирующего слоя велика по сравнению с расстоянием l между дренами ().
В плане дрены могут располагаться (рис.6,а):
по квадратной сетке – в вершинах квадратов со стороной l. Действующий(эффективный) диаметр
;
по треугольной сетке – в вершинах равносторонних треугольников со стороной l. (рис.6,б) Действующий диаметр
.
Действующим, или эффективным, диаметром дрены называется диаметр цилиндра с дреной в центре, площадь поперечного сечения которого равновелика площади квадрата со стороной l или площади правильного шестиугольника со стороной .
Осадку за времяпри радиальном направлении фильтрационного потока вычисляют по формуле
,
где S – конечная осадка уплотняемого слоя (см. 2.3);
- степень консолидации при радиальном фильтрационном потоке поровой воды.
Степень консолидации при сжатии кругового грунтового цилиндра и обеспечении равенства вертикальных деформаций у дрен и в пространстве между ними определяется из выражения:
,
где .
Отсюда видно, что степень консолидации зависит от двух величин,-и, где, а- фактор времени при радиальном направлении фильтрации, значение которого для времени, соответствующего степени консолидации, можно определить из выражения:
.
Так как диаметр дрены почти не оказывает влияния на скорость консолидации, его назначают из технологических соображений ( свободное высыпание песка в процессе изготовления),- наибольшее распространение получили значения
При расчете консолидации оснований с дренами обычно приходится определять:
- время достижения требуемой степени консолидации основания заданной мощности при заданных диаметре дрен и расстоянии между ними (прямая задача);
- расстояние между дренами при заданных диаметре дрен и времени консолидации (обратная задача).
Во всех случаях должны быть известны мощность уплотняемого слоя h (с учетом схемы фильтрации)и коэффициенты консолидации cν и cr.
Расстояние l- один из основных параметров, влияющих на скорость консолидации и объем работ по дренированию, оно определяется следующим образом:
намечают схему расположения дрен в плане (рис.6);
по заданному значению диаметра дрены dдр вычисляют значение эффективного диаметра Dl для ряда значений величины n, при этом значение фактора времени Тν определяется по графику рис.57 /3/; для расчетно-графического задания при степени консолидации μr = 0,7 значения Тν приведены ниже;
Dl=n* dдр=5,9*0,5=2,95м
строится график зависимости времени консолидации tк от величины n при заданной степени консолидации (рис.7), при этом время консолидации вычисляется по формуле
,мес;
В расчетно-графическом задании можно принять, что коэффициент фильтрации при радиальной фильтрации численно равен коэффициенту фильтрации при вертикальном направлении фильтрации, т.е. cr=cν,см2/мин;
-
n
2
3
4
5
6
7
8
10
12
16
20
Tr
0,05
0,10
0,15
0,18
0,22
0,25
0,28
0,32
0,36
0,42
0,45
Dl, м
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4,0
5,0
6,0
8,0
10
tk,мес
0,21
0,95
2,52
4,73
8,33
12,88
18,85
33,67
57,57
113,13
189,39
• по графику (рис.7) определяется значение величины n, соответствующее заданной величине периода предпостроечного уплотнения (tп.у.), вычисляется значение эффективного диаметра дрены для найденного значения n для намеченной схемы расположения дрен в плане, а также и значение шага расположения дрен в плане
Dl=n* dдр, м.
,м – для квадратной сетки;
=2,95/1,05=2,8м – для треугольной сетки
Литература
1. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-39с.
СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР,1987.-31с.
Марченко А.С. Морские портовые сооружения на слабых грунтах. М., «Транспорт», 1976.-192с.