Экспериментальное исследование совместной работы песчаной подушки и вертикальной песчаной дрены |
Данный эксперимент проводился на лабораторной установке и был продолжением проведенного ранее экспериментального исследования работы песчаной подушки, поставленного для изучения распределения порового давления по высоте грунтового массива в процессе консолидации. После отбора образцов и определения их физико-механических характеристик в месте отбора проб была дополнительно уложена глинистая паста (до первоначального уровня). Затем по центру грунтового цилиндра была устроена песчаная дрена. Чтобы песок дрены имел большую сжимаемость, к нему добавляли 3-5% слюды. Отверстие в днище прибора было закрыто болтом 5. После насыщения песчаной дрены водой прибор был герметизирован. Следует отметить, что в данном эксперименте грунт уплотняли нагрузкой 1,5 кгс/см2 в течение 10 суток. Приемные зонды порового давления для возможности сравнения полученных данных с данными экспериментального исследования работы вертикальной песчаной дрены были установлены по определенной схеме. Испытание проводилось по следующей методике. Через бачок компенсатора к грунту прикладывали нагрузку 0,25 кгс/см2. В течение трех суток через каждые 6 ч систематически измеряли поровое давление в различных точках массива и его вертикальные деформации. Затем прикладывали нагрузку 0,5 кгс/см2 в течение 36 ч. После этого нагрузку сразу увеличивали до 1,5 кгс/см2 и в течение 24 ч глинистую пасту обжимали по схеме «закрытая система» и периодически (через 4 ч) определяли поровое давление в приемных зондах. После того как поровое давление достигало максимума и стабилизировалось, вывертывали болт 5 в днище прибора (см. рис. V.1) и через определенные промежутки времени во всех приемных зондах измеряли поровое давление. Затем систематически измеряли деформации грунтового массива и контролировали величину внешнего давления по образцовому манометру, установленному на крышке прибора. Результаты исследования приведены на рис. V.2. Исследования уплотнения показали, что предварительное обжатие нагрузкой в 1,5 кгс/см2 явилось причиной появления искусственной структурной прочности сжатия в 0,25 кгс/см2. При этой нагрузке ни один из приемных зондов в течение трех суток не обнаружил появления порового давления. Это показывает, что вся нагрузка полностью была воспринята скелетом грунта (эффективное напряжение). Характер экспериментальных кривых в большинстве случаев достаточно хорошо согласуется с графиками теоретических расчетов (см. рис. IV.6). Рис. V.2 Изменение порового давления во времени при устройстве вертикальной дрены диаметром 5 см и песчаной подушки на экспериментальном стенде (на графике указаны номера приемных датчиков) Как и в предыдущих экспериментах, начальное поровое давление, найденное в опыте, по величине значительно отличается от теоретических значений (по теории фильтрационной консолидации). Несмотря на тот факт, что вода перемещалась в песчаную подушку и вертикальную песчаную дрену одновременно, поровое давление в датчиках № 6, 7 не уменьшилось до нуля. Это можно объяснить тем, что при уплотнении глинистых грунтов величина начального градиента фильтрации возрастает и, следовательно, возникают условия для появления остаточного порового давления. Заслуживает внимания и тот факт, что во всех точках грунтового массива, где измерялось поровое давление, процесс фильтрационной консолидации протекал в более сжатые сроки, чем по данным теории фильтрационной консолидации. |