 |
Деформации ползучести грунта при уплотнении.
|
|
|
|
Если деформацию образца водонасыщенного грунта в одометре или осадку слоя грунта без возможности бокового расширения изобразить во времени кривой в полулогарифмической системе координат, то она будет иметь вид, показанный на рис. 5.13, а.На этой кривой можно выделить три основных участка, соответствующих трем слагаемым осадки: преимущественно упругой (начальной) осадке sei,развивающейся до начала фильтрационной консолидации; осадке sf.c,обусловленной фильтрационной консолидацией, и осадке scr, развивающейся вследствие ползучести грунта. Осадку, развивающуюся после фильтрационной консолидации, обычно называют осадкой вторичной консолидации. Фактически деформации ползучести, развивающиеся с момента приложения нагрузки, составляют небольшую долю sf.c в период развития фильтрационной консолидации, поэтому их можно не выделять.
Рис. 5.13. Кривые нарастания деформаций (осадок) во времени
Начальную (преимущественно упругую) осадку можно найти по графику, построенному в координатах s и √t (рис. 5.13, б). Нарастание во времени относительной деформации неводонасыщенных грунтов может быть, как считает Н. А. Цытович, установлено по теории наследственной ползучести. В таком случае уравнение напряженно-деформированного состояния грунтов при затухающей ползучести и при непрерывном одноосном загружении или одномерном уплотнении различным давлением (переменным или постоянным) в момент времени tбудет иметь вид
, (5.10)
где Eel – мгновенный модуль деформации скелета грунта; σ(t)и σ(t0) – напряжения, развивающиеся соответственно к моментам времени t и t0; t – текущая координата времени; t0 – момент времени, соответствующий приложению нагрузки, вызывающей напряжение σ(t0), которое действует в течение отрезка времени dt0.
|
|
|
(5.11)
где 
∙(t–t0) – ядро ползучести, характеризующее скорость деформации ползучести при постоянном напряжении, отнесенную к его единице.
Уравнение (5.14) свидетельствует о зависимости полной деформации скелета грунта, обладающего ползучестью, не только от напряженного состояния, но и от предыстории нагружения в момент времени t0. Этим обусловлено название теории – теория наследственной ползучести.
Ядро ползучести для дисперсных грунтов часто представляют в виде простейшей зависимости, подтверждаемой экспериментами:
, (5.12)
где δ и δ1 – параметры ползучести, определяемые по результатам опытов.
Для нахождений δ1 после окончания фильтрационной консолидации (начиная с момента времениtf.c)строят графическую зависимость, показанную на рис. 5.14, где 
– скорость осадки;
р – давление; h – толщина деформирующегося слоя. Эта зависимость имеет вид прямой линии. Тангенс угла наклона ее к абсциссе и будет δ1:
. (5.13)
Параметр ползучести δ можно определить по формуле
, (5.14)
где 
– коэффициент относительной сжимаемости вследствие ползучести грунта, определяемый на конец опыта; 
– коэффициент относительной сжимаемости вследствие упругих деформаций образца и фильтрационной консолидации.
Величину 
находят по формуле
, (5.15)
где 
– коэффициент относительной сжимаемости в период упругих деформаций;
– коэффициент относительной сжимаемости за период фильтрационной консолидации.
Когда деформации ползучести в период фильтрационной консолидации можно считать незначительными,
(5.16)
здесь Sel и Sf.с определяются по графику (см. рис. 5.13); h – высота образца;
р – приложенное давление.
Значение 
устанавливают по формуле
, (5.17)
где 
– коэффициент относительной сжимаемости грунта при условной стабилизации образца грунта за период времени ten (на конец опыта).
|
|
|
Таким образом, по результатам экспериментов определяют все параметры, необходимые для нахождения относительной деформации ползучести однофазного грунта, что дает возможность составлять прогноз деформаций ползучести грунтов.
В двухфазных грунтах одновременно развиваются деформации ползучести, фильтрационной консолидации и изменения объема пузырьков воздуха в поровой воде по мере изменения в ней давления. Решения для ряда таких задач освещены в трудах Н. А. Цытовича, Ю. К. Зарецкого, З. Т. Тер-Мартиросяна и др.
Однако при приближенных расчетах осадки во времени относительно хорошо фильтрующих грунтов (суглинков или глин с прослоями песка) используют раздельное определение развития осадок во времени в результате сжатия поровой воды, фильтрационной консолидации и ползучести с применением графика развития деформаций во времени (см. рис. 5.13). В таком случае кривую нарастания осадки во времени в период деформаций ползучести заменяют прямой, начиная от точки D.
Меры борьбы с оползнями.
При проверке устойчивостиестественного оползневого участка грунта (берег реки или моря, горный склон и пр.), если коэффициент устойчивости оказывается близким к единице, необходимо предусмотреть меры, увеличивающие устойчивость массива грунта. Вследствие чрезвычайного разнообразия природных условий, обусловливающих оползневые явления, мероприятия по борьбе с оползнями могут быть различными. Часто для увеличения устойчивости того или иного оползневого участка применяют ряд весьма дорогостоящих технических мероприятий, которые, однако, не всегда дают должный эффект. Объясняется это обстоятельство главным образом неизученностью причин возникновения оползней на данном участке: отсутствием данных глубокого бурения, съемки оползневого участка, данных о физико-механических свойствах грунтов и пр., причем мероприятия по укреплению оползневой зоны проектируются без проверки их геотехническими расчетами. Такое положение дела следует признать недопустимым. Для составления проекта противооползневых мероприятий прежде всего необходимо подробно обследовать оползневой участок и установить причины, вызывающие оползень.
|
|
|
При обследовании должны быть выполнены следующие работы: топографическая съемка оползня (план в горизонталях с достаточным числом поперечных и продольных профилей), бурение на глубину, превышающую мощность оползающего клина грунта, полевые и лабораторные исследования грунтов (объемный вес, влажность, удельный вес, коэффициент внутреннего трения и сцепление) для всех характерных слоев; при этом существенное значение имеет правильный выбор величины расчетных характеристик грунтов. На основании результатов обследования грунтов оползневого участка составляются расчетные профили оползня, по которым и проверяется устойчивость массива. Если устойчивость массива недостаточна, то составляют проект противооползневых мероприятий, причем эффективность основных мероприятий (например, уположивание откосов, понижение уровня грунтовых вод, устройство подпорных стен и пр.) проверяется расчетом массива на устойчивость. Одним из самых существенных вопросов при исследовании оползневых процессов является вопрос о гидрогеологических условиях оползневого участка, а при разработке мер борьбы с оползнями — регулирование их водного режима. Необходимо отметить следующие общие мероприятия по борьбе с оползнями, применение которых в каждом частном случае должно быть увязано с местными геологическими условиями и обосновано соответствующими геотехническими расчетами.
Устранение причин, нарушающих естественную опору массива грунта. Причиной оползневых явлений часто являются размывы берегов, уничтожение естественного упора при рытье выемок и пр. В этих случаях могут быть полезны мероприятия по укреплению берегов, волноотбойные сооружения, устройство подпорных стен, прошивка оползневого участка сваями и пр.
Осушение оползневого участка.
Это мероприятие является наиболее распространенным при борьбе с оползнями. Осушение может быть осуществлено как поверхностным отводом воды, так и путем устройства глубокого дренажа (дренажные галереи, дренаж из керамиковых или бетонных труб, вертикальный дренаж в глинах, воздушный дренаж с естественной или искусственной вентиляцией и лр.), а также путем совместного применения обеих систем водоотвода.
|
|
|
Регулирование естественных водотоков, улучшающее устойчивость массивов грунта, (непосредственно соприкасающихся с водотоками. Регулировать можно как постоянные водотоки (ручьи, реки), так и временные, образующиеся в период выпадения сильных дождей.
Уменьшение градиента нагрузок.
Выбор угла откоса осуществляется на основании расчетов устойчивости, причем расчеты будут давать реальные результаты лишь в случае использования экспериментально найденных величин: объемного веса и коэффициентов трения и сцепления грунта.
|
|
|
