2015-03-20
13608
Консолидация грунта - замедленное уплотнение водонасыщенного грунтового слоя во времени, происходящее за счет выжимания воды или сближения грунтовых частиц.
В зависимости от характера грунта следует различать два типа процесса консолидации. Консолидация первого типа наблюдается в грунтах со слабыми водно-коллоидными связями (пылеватые и песчанистые глинистые грунты), обусловливается водопроницаемостью грунта и условиями оттока выжимаемой из грунта воды; это так называемая фильтрационная консолидация. Консолидация второго типа наблюдается в глинистых грунтах со значительными водно-коллоидными структурными связями, которые осложняют процесс уплотнения.
Фильтрационную консолидацию грунта называют также первичной консолидацией. Первичная консолидация протекает в водонасыщенных грунтах при степени их влажности больше 0,8. При меньшей влажности процессами фильтрационной консолидацией пренебрегают.
Предпосылки теории фильтрационной консолидации сводятся к следующему:
|
|
|
- скелет грунта линейно-деформируемый, деформируется мгновенно после приложения к нему нагрузки и вязкими связями не обладает;
- структурной прочностью грунт не обладает, давление в первый момент полностью передается на воду;
- грунт полностью водонасыщен, вода и скелет объемно несжимаемы, вся вода в грунте гидравлически непрерывна;
- фильтрация подчиняется закону Дарси (закон установившейся фильтрации (при ламинарном течении), показывающий линейную зависимость между скоростью фильтрации (просачивания) в мелкозернистых грунтах (песчаных, глинистых и т.п.) и уклоном (гидравлич. градиентом потерей напора на единицу длины).
Теория фильтрационной консолидации описывает деформирование во времени полностью водонасыщенного грунта. Принимается, что полное напряжение, возникающее в элементе грунта от приложенной нагрузки, разделяется на напряжения в скелете грунта (эффективные напряжения) и давление в поровой воде (поровое давление). В различных точках массива грунта под действием нагрузки возникают разные значения порового давления. Вследствие этого образуется разность напоров в поровой воде и происходит ее отжатие в менее нагруженные области массива. Одновременно под действием эффективных напряжений происходят перекомпоновка частиц и уплотнение грунта.
Считается, что уменьшение пористости грунта (его уплотнение) пропорционально расходу воды (оттоку воды из пор грунта). Следствием этого является важное положение о том, что скорость деформации грунта будет находиться в прямой зависимости от скорости фильтрации в нем поровой воды. Поэтому основной характеристикой грунта, определяющей время протекания процесса фильтрационной консолидации, является коэффициент фильтрации. Скелет грунта принимается линейно деформируемым.
Коэффициент консолидации
(м2/с) (чем больше коэффициент консолидации, тем больше скорость прохождения процесса консолидации).
Сv- коэффициент фильтрационной консолидации, прямо пропорциональный коэффициенту фильтрации и обратно пропорциональный коэффициенту относительной сжимаемости грунта.
