Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 [ 81 ] 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

при / = 0,3 года /if =51/3 = 2,74 м.

Тогда осадка фундамента [по формуле (VI. 14)]

503 = 0,015.2,74 +

0,0008-1,85

(2,742 + 2-2,74.2) +

+ 0,0008.15.2,74(1 -:Д)-0,041 +0,0137 + 0,0288 = 0,0836 Л€8,4 см. \ 4.5,56/

При t = \ год получим Л/ = 5 Vl ~5 м и

0,0008-1,85

si = 0,015-5 +

(52 + 5.2-2) +

+ 0,0008.15-5 1 -

Точно так же находим: при t=2 года «2=22,2 см и

Рис. 117. Расчетная кривая осадок фундамента на" оттаивающем песке

22,24

= 0,1548 м\5,5 см.

при / = 5 лет 55=35,9 см.

По полученным в примере данным построена кривая осадок фундамента парового котла при оттаивании вечномерзлого песчаного грунта в основании фундамента за время в 5 лет (рис. 117).

Отметим, что в случае возведения фундаментов на мерзлой глине при ее оттаивании расчет осадок во времени будет значительно сложнее, так как необходимо учитывать консолидацию (уплотнение во времени) глины в процессе оттаивания и доуплотнения ее после полного оттаивания.

§ 6. Прогноз протекания осадок во времени при оттаивании дисперсных (глинистых) грунтов

При расчете осадок оттаивающих глинистых грунтов во времени необходимо учесть возможность их неполной консолидации в процессе оттаивания с одновременным нагружением, так как для этого вида грунтов скорость уплотнения под действием внешней нагрузки и собственного веса грунта может оказаться меньше скорости «протаивания. В зависимости от водопроницаемости оттаивающих грунтов время их полного уплотнения может отставать от времени оттаивания, причем в нижней зоне толщи оттаявших грунтов сопротивление их сдвигу будет меньше, так как сцепление при оттаивании грунтов падает до незначительной величины Сотт, а сопротивление трению -до значений, равных 1§(ротт{р-и), где и - давление, воспринимаемое поровой водой (а не минеральным скелетом грунта), так называемое поровое давление.

Все это обусловливает опасность их быстрого оттаивания и может явиться причиной неустойчивости оттаивающей и оттаявшей толщ грунтов.

Так как в большинстве случаев вечномерзлые грунты в условиях их естественного залегания имеют норы, заполненные льдом и при оттаивании насыщенные водой, то в дальнейшем рассматривается только консолидация нри оттаивании маловодонроницае-мых, но насыщенных водой дисперсных грунтов.

Исследования консолидации мерзлых дисперсных (глинистых) грунтов при их оттаивании с одновременньШ уплотнением нагрузкой впервые были поставлены еще в 1938-1940 гг* и в те же годы разработан инженерный метод прогноза осадок оттаивающих грунтов во времени, который базировался на принятии линейного распределения по глубине оттаивающего слоя грунта уплотняющих давлений во все время оттаивания, как в случае одномерной, так и пространственной задач (путем приведения решения пространственной задачи к эквивалентной одномерной), при этом был принят постулат о применимости теории фильтрационной консолидации к оттаивающим водонасыщенным грунтам.

В дальнейшем (в 1955-1965 гг.) были поставлены под руководством автора обширные эксприментальные исследования консолидации сильнольдистых грунтов ** при их оттаивании с одновременным уплотнением, со строгим соблюдением граничных условий, с замером поровых давлений, относительных осадок и пр.

Некоторые результаты отмеченных экспериментальных исследований показаны графически на рис. 118.

Детально проведенные опыты позволили установить ряд положений, явившихся основой для дальнейшей разработки теории прогноза осадок оттаивающих дисперсных грунтов во времени.

1. На компрессионной кривой оттаивающих грунтов (рис. 118, а) следует различать по крайней мере три характерных участка: участок Г-1-уплотнение грунта в мерзлом состоянии, обусловленное миграционно-вязкой деформацией; участок 1-2 - резкое изменение структуры грунта в процессе оттаивания, уплотнения и фильтрационного (для сильнольдистых грунтов) отжатия воды и, наконец, участок 2-3 - доуплотнение после оттаивания, обусловленное остаточно-фильтрационной консолидацией и ползучестью минерального скелета оттаявшего грунта.

2. Подтверждено положение о применимости теории фильтрационной консолидации к описанию процесса осадок сильнольдистых грунтов при их протаивании.

3. Подтверждена также пронорциональность глубины протаивания сильнольдистых грунтов и их осадки до момента полного оттаивания (в условиях одномерной задачи) корню квадратному из времени.

4. Установлено, что консолидация оттаивающих сильнольдистых грунтов протекает практически при постоянном поровом дав-

* 1. См. сноску на стр. 26 и 2. Н. А. Цытович. Расчет осадок фундаментов. Стройиздат, 1941.

** 1. Н. А. Цытович, Ю. К. За редкий, В. Г. Г р и г о р ь е в а [и др.]. О консолидации оттаивающих грунтов. Доклады к VI Международному конгрессу по механике грунтов. Стройиздат, 1965; 2. См. сноску на стр. 227.

лети и (рис. 118, б), начальная величина которого, однако, составляет некоторую долю от внешнего уплотняющего давления.

5. Величина относительной осадки оттаивающего слоя грунта во все время оттаивания сохраняет постоянную величину (рис. 118, б, правый чертеж); после же оттаивания скорость осадки уменьшается и происходит доуплотнение оттаявшего грунта.

В дальнейшем, исходя из результатов экспериментальных исследований, был предложен ряд аналитических решений задачи о консолидации оттаивающих грунтов.

а, пГ/см Линия оттаибония Лородое дабленЬе

р,кГ/см 6, мм оттаибания О 2 4 S 8 W 12 % W/tjMUH)

20 iO 60 80 m m no wot,мин

-0,5нГ1см1 \1,0кГ/см

ZJOkF/cm

р=0,25нГ1см

1,0кГ/см \2,0f<r/cm

Рис. 118. Экспериментальные данные по исследованию консолидации сильнольдистых мерзлых грунтов при их оттаивании:

а - компрессионная кривая; бкривые порового давления (/, 2, 3 - при оттаивании; 4 -для немерзлого грунта); в - зависимость осадок от времени (О- полное

оттаивание)

На основе принятия линейного распределения давления в оттаивающем грунте по глубине была сделана попытка решить полное дифференциальное уравнение одномерной задачи фильтрационной консолидации путем введения расчетной схемы с двумя движущимися границами, что давало возможность аналитического определения доли общего давления, воспринимаемого в зоне оттаивания грунта поровой водой*. Однако полученное решение оказалось весьма сложным и требующим опытного определения многих характеристик оттаивающего грунта.

Решение той же задачи, но с учетом переменности коэффициентов фильтрации и сжимаемости было сформулировано Г. М. Фельд-

* См. сноску 1 на стр. 227.