ЛГ0—ЛГа)/'.

³²

т=1, 3.

случай II — уплотняющее давление распределяется по закону треугольника •с вершиной внизу (рис. 11.18, в):

°° г ятя -1

'■ —■ =■ 2 ±. --^и '-*'" < " -²⁹" >

т-1, 3... I- Лт Л

ЭДри Ы= " , (11.30)

с - *^ф

ЙО'Уш,

Здесь к — толщина уплотняемого грунта, см; * — время уплотнения, с; с» — коэффициент консолидации, см²/с; Кф — коэффициент фильтрации грунта, см/с; Со — коэффициент относительной сжимаемости грунта, см²/кгс; у-иг — удельный вес воды, кгс/см³; е — основание натуральных логарифмов.

Значения интерполяционных коэффициентов / и /' в зависимости от отноше­ния ры/ро2 приведены в табл. 11.22.

Фильтрация воды из пор грунта возможна, если уплотняющее давление пре­высит структурную прочность грунта, а паровое давление превысит начальный градиент фильтрации. Это учитывается множителем В перед знаком X в форму­лах (П.29а)., (11.296) и (П.29в). С учетом сжимаемости поровой воды

1
В= ----------------------

1 +а- ------ «Р₀

а₀

55-

при коэффициенте сжимаемости поровой воды

а_т= -------- (1—0)

Ра

и начальном коэффициенте порового давления

Ро = 1 "

Здесь р_а — атмосферное давление, кгс/см²;

О — коэффициент водонасыщения грунта; п — пористость грунта; Ротр — структурная прочность грунта, кгс/см²;

р— давление на грунт, при котором возникает фильтрация воды,, кгс/см². Если возможна двусторонняя фильтрация воды вверх и вниз (рис. 11.18, г), то при постоянном уплотняющем давлении вместо мощности И, сжимаемого слоя. нужно подставить величину 0, 5й и расчет вести по случаю 0. При внешней уп-'-лотняющей нагрузке, расположенной по площади прямоугольника (рис. 11.19), что соответствует воздействию фундаментов, к приравнивается активной зоне, равной 2к_э, где к_а — эквивалентный слой грунта, определяемый по формуле (11.26).

В зависимости от напластования грунтов будем иметь при этом следующие возможные случаи.

Толща глинистого грунта превышает (или равна) активную зону, фильтра­ция воды только вверх (рис. 11.19, а), расчет ведется по случаю II при к—к₃;

толща глинистого грунта равна активной зоне, фильтрация воды вверх и вниз (рис. 11.19, б), расчет ведется по случаю 0 при к=к_э;

толща глинистого грунта меньше активной зоны, фильтрация воды вверх и вниз (рис. 11.19, в), расчет ведется по случаю 0—II при 0, 5/г_э;

толща глинистого грунта меньше активной зоны, фильтрация воды только вверх (рис. 11.19, г), расчет ведется по случаю 0—II при к=к_тп.

а)

Расчет осадок с учетом ползучести грунтов. Протекание осадок фундаментов во времени зависит не только от выжимания воды из пор грунта, но также и от его ползучести. Ползучесть присуща глинистым грунтам. При твердой и полу­твердой их консистенции осадки ползучести могут превышать фильтрационные

осадки в 1, 5—2 раза.

Ползучесть возникает при давлениях на грунт, превышающих его структурную прочность, когда жесткие связи между его частицами оказываются разрушенны­ми. В начальный период в фазе неустановившейся ползучести, деформации на­растают относительно быстро главным образом за счет все большего разрушения структурных связей и закрытия имеющихся в грунте микротрещин. Далее насту­пает фаза установившейся ползучести. В этой фазе происходит сложный процесс постепенного разрушения водноколлоидных связей с одновременным образова­нием новых. Если разрушение этих связей опережает образование новых, то деформации ползучести не затухают и переходят в прогрессирующую ползучесть. В противном случае деформации ползучести постепенно затухают и прекраща­ются. Прогрессирующая ползучесть грунтов оснований недопустима, так как приводит к полному разрушению сооружения.

Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что объемной ползучести глинистых грунтов, вызывающей осадки фундаментов, в наибольшей степени соответствует модель линейной наследственной ползучести Болышана — Вольтерра. Согласно этой модели осадка грунта при безграничном в плане нагру-жении (одномерная задача)

5, = /шо[\ + -^-(1-е-⁶> ')^,

где к — мощность сжимаемой толщи;

р — равномерно распределенное внешнее давление;

Со' — относительный коэффициент первичной консолидации при р=1; • 6, 61 — параметры ползучести, определяемые специальными опытными иссле­дованиями образцов грунта.

При действии местной нагрузки (пространственная задача) к=к, _в.

В общем случае осадка глинистого грунта зависит как от ползучести, так и от фильтрационной консолидации. Решение этой задачи получено школой Н. А. Цытовича (Ю. К. Зарецким и др.) в рядах, аналогичных фильтрационной консолидации. Для практических целей достаточно принять первые члены рядов. Тогда осадка 5<, накопленная за время I от начала загружения, выразится

следующими формулами:

при двусторонней фильтрации и треугольной эпюре уплотняющих давлений

(см. рис. 11.19, б);

8 _ш ъ Г,, 8»1 еГ^ш — е~⁸¹' 1
1—В—~е~^т + — В 1 — е^_м------------------ -•-----------------------

^Х •»1+В ^:

при односторонней фильтрации вверх и треугольной эпюре уплотняющих давлений (см. рис. 11.19, а)

5( = й_эа₀/> ₀& 1 X

16 / 2 \ _ш Ъ „ Г. < 16»! / 2 \ _е—М'__е-М 1
1------- ~-В 1-------- ■ ■)е~^ш + ----- В 1 — е~^м— ——- 1 — — —--------------------

при М = — -в-,

Рис. 11.19. Схемы к расчету фильтрационной консолидации при ограниченном загружении

Обозначения прежние.

Расчет деформаций смещения. Наблюдения за подпорными стенами, устоями мостов и другими аналогичными сооружениями, подверженными односторонним, постоянно действующим горизонтальным сдвигающим силам (например, давле-' нию земли), показывают, что при основаниях, сложенных глинистыми грунтами, при некоторых условиях в этих сооружениях возникают длительные деформации смещения (горизонтальные сдвиги). Причина этих деформаций — ползучесть глин-яод действием касательных напряжений. Исследование этого явления и разра­ботка инженерного метода расчета сооружений на ползучесть сдвига было вы­полнено Н. Н. Масловым и его учениками.

Так же как и объемная, ползучесть сдвига может быть неустановившейся, установившейся, затухающей и прогрессирующей. Прогрессирующая ползучесть. недопустима, так как приводит к полному разрушению сооружения. Допусти­мость затухающей ползучести определяется величиной конечных деформаций и скоростью их протекания и зависит от назначения конкретного сооружения.

Ползучесть сдвига находится в прямой зависимости от прочности глинистых грунтов на сдвиг:

Три> = Рп ¹ЁЧш + 2л» + Со

где Три — сопротивление грунта сдвигу;

ф_и — истинный угол внутреннего трения грунта; р_п — нормальное к площадке сдвига напряжение; 2_И — водно-коллоидные связи грунта; с_с — структурное (жесткое) сцепление. Все величины в этой формуле, кроме с_с, зависят от влажности грунта V? < что подчеркивается индексом те в ее написании). Если сдвигающее напряжение меньше х_тк, т. е.

то деформации сдвига отсутствуют. Но если будут преодолены силы трения и структурное сцепление, то в рассматриваемой точке возникнет ползучесть, об­условливаемая водно-коллоидными связями. Таким образом отсутствие деформа­ций ползучести может быть записано в виде

Ъ < *11т= РпЧЧчи + Сс,

где Тит — названа Н. Н. Масловым «порогом ползучести».

Характер протекания ползучести во времени зависит от водно-коллоидных связей 2ш грунта. Водно-коллоидным связям присущи свойства вязкости. Вяз­кость измеряется коэффициентом вязкости т), зависящим от свойств вязкого тела и условий протекания вязкого течения. Для глинистых грунтов коэффициент вязкости зависит тоже от времени действия сдвигающего давления. Эксперимен­тами установлено, что при затухающей ползучести коэффициент вязкости в момент времени ( от начала загружеиия

%=%-(%-ЧоГ*¹'- (Н-31)

где т]₀—начальная вязкость при < =0; т]н — конечная вязкость при (= со; ц — параметр, зависящий от природных свойств глинистого грунта. Величины вязкости * находят специальными испытаниями образцов грунта в лабораторных условиях. Для предварительных расчетов значения т] можно принимать по табл. 11.23.

Зная т], параметр ц можно найти, логарифмируя выражение (11.31):

1. % —Чо
* Чк —К

Рассматривая задачу в плоской постановке и прикладывая к подошве фун­дамента шириной Ь и длиной, равной единице, горизонтальные касательные рав-

¹ Единица динамической вязкости — пуаз; 1 пз = 1 кгс-с/м² (килограмм-сила» секунда на квадратный метр).

Таблица 11.23"

Примечание. Коэффициент а=1 -5-9.

иомерно распределенные усилия д₀ (рис. 11.20), Н. Н. Маслов получил выраже­ние для горизонтального смещения подошвы фундамента:

ь-^^^ННИ^Н}

1, % — (%— Чо) ^

■ По

где р — вертикальное давление на грунт по подошве фундамента; у — объемный вес грунта;

О — активная зона (толща) грунта, подвергающаяся деформациям ползу­чести. Активная зона представляет ту толщу грунта, в которой касательные на­пряжения превышают порог ползучести. Из этого положения определяется вели­чина И. Приравнивая касательные напряжения под осью фундамента на глуби­не г порогу ползучести, получим

* 2Ьг

(р + уг)18< еъ, + ^сс-

Значение г удовлетворяющее этому равенству, и будет равно толщине й активной зоны. Решать эти уравнения проще всего графически, строя кривую

/1(2)= аг с1д ——

я I 2г 4г2 + Ь2)

и прямую

/2 (г) = (р + V*) 1§«(> «, + с_с.

Точка пересечения этих функций дает ординату г=й (рис. 11.21) Для предварительных расчетов можно принимать /? =0 56 Расчет просадок просадочных грунтов. Как указывалось, " просадочным грун­там свойственны при замачивании просадки. По данным опытов величина отно­сительной просадки, определяемая формулой (И.7), зависит от давления р на рассматриваемый слой грунта. Давление р должно быть при этом больше на­чального просадочного давления р_пр. Так как в толще грунта давления не по­стоянны (от собственного веса они с глубиной возрастают, а от давления фун­дамента уменьшаются), то для расчета просадок необходимо в лабораторных условиях найти зависимость б_пр от внешнего давления р. Эту зависимость нахо­дят, испытывая образцы грунта ненарушенной структуры, при заданном давле­нии с последующим замачиванием до полного водонасыщения. Определив затем давление р, - на 1-й слой грунта от его веса и внешней нагрузки, передаваемой фундаментом, находят 6_пр< по формуле (11.7) и далее искомую величину про-

⁵11р = 2Хф/Л₍-т, (11.32)

где Нг — толщина 1-го слоя грунта;

т — коэффициент условия работы, принимаемый для фундаментов шириной 12 м и более, равным 1, а для ленточных фундаментов шириной до 3 м и прямоугольных шириной не более 5 м по формуле

т=0, 5+1, 5(/7 —^р), (11.33)

где р — среднее давление по подошве фундамента кгс/см² (р_Пр — то же в кгс/см², так как коэффициент 1, 5 имеет размерность см²/кгс).

При других размерах фундаментов коэффициент т находят интерполяцией между 1 и значением, определенным по формуле (11.33).

При вычислении 5_пр знак 2 распространяется на всю просадочную толщу, нижней границей которой служит условие бпр=0, 1.

Расчет креиов. Крен фундаментов наблюдается в двух случаях:

1. На подошву фундамента действует вертикальная сила, приложенная на расстояние е от центральной оси, и создающая, следовательно, момент Л1=#е. В результате под подошвой возникают неравномерные давления на грунт и фун­дамент оседает больше той гранью, под которой напряжения больше.

2. Грунты под фундаментом неоднородны по сжимаемости.- При таком на­пластовании грунтов крен может возникнуть и при центрально приложенной внешней силе N в сторону более слабого грунта. Крен измеряется тангенсом угла наклона.

При мелком заложении в однородных грунтах крен фундамента с прямо­угольной подошвой определяется по формулам: в направлении большей стороны подошвы /

1 — ц2 №е_г
Н= — р -------- т ——;

в направлении меньшей стороны подошвы в Ь

1—И² Ше_ь
¹ь — — ~ ----- кь'

Таблица 11.24

где еь е_ь — эксцентриситет приложения силы N соответственно вдоль стороны /и Ь; Кь к_ь — коэффициенты, зависящие от отношения сторон и приведенные в

табл. 11.24; Ей, ц — средние по сжимаемой толще модуль деформации и коэффициент

Пуассона грунта. Под сжимающей толщей понимают активную зону сжатия грунта при дей­ствии силы N.

Для фундамента с круглой подошвой крен

1 —1*2 Ые

где е — эксцентриситет силы Л?;

г — радиус подошвы фундамента;

к, — коэффициент, зависящей от отношения г к толщине Н активной зоны сжатия:

Ш..................................... 0, 25 0, 5 1, 0 2, 0 > 2, 0

Кг........................................ 0, 26 0, 43 0, 63 0, 74 0, 75

Если напластование грунтов под фундаментом неоднородное, то крен может быть вычислен по осадкам его граней. Так, крен фундамента прямоугольной по­дошвы в направлении стороны Ь будет

О

I =

где $_ь 5₂ — осадки середин противоположных граней фундамента, определяв' мые способом угловых точек.

Глава III ИСКУССТВЕННО УКРЕПЛЕННЫЕ