wybrane zagadnienia konsolidacji
DESCRIPTION
WYBRANE ZAGADNIENIA KONSOLIDACJI. 0. Osiadanie [cm]. 12.7. 25.4. 1910. 1930. 1950. 1970. Osiadanie budynku 10 MIT w Bostonie w okresie 1915-1965. Lokalizacja punktów pomiarowych. Wykresy osiadania punktów pomiarowych . Analogia: sprężyna z tłoczkiem – grunt drobnoziarnisty. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
WYBRANE ZAGADNIENIAWYBRANE ZAGADNIENIAKONSOLIDACJIKONSOLIDACJI
Osiadanie budynku 10 MIT w Bostonie w okresie 1915-1965
1910 19501930 1970
0
12.7
25.4
Osi
adan
ie [c
m]
Lokalizacja punktów pomiarowych
Wykresy osiadania punktów pomiarowych
Analogia: sprężyna z tłoczkiem – grunt drobnoziarnisty
Wykres obciążenia i osiadania PKiN w Warszawie
Q
woda
tłok
sprężyna
czas
Ciśnienie wody u=Q/F
u [Pa]s [Pa]
Naprężenie sprężyny s=0
czas
Naprężenie sprężyny
Ciśnienie wody
to tk
u=Q/F s=Qu [Pa]s [Pa]
Qotwór
2 3 5 2 3 5 2 3 5 2 3 51 10 100 1000 10000Czas [m in]
18.2
18.4
18.6
18.8
19.2
19.4
19.6
19.8
18 .0
19.0
20.0
Wys
okoś
ć pr
óbki
[mm
]
KR ZYW A KO N SO LID AC JI50 - 100 kPa
Przebieg procesu konsolidacji dla piasku i gliny
korona zapory
Grunty ściśliwe
Osiadanie podłoża gruntowego pod zaporą ziemną
Grunt ściśliwy
Piasek
Piasek z
0
u
T=T1
T=Tk
T=T2
T=To=0
z
A
B
C
Schemat obciążenia gruntu
Rozkład nadciśnieniaporowego
Przebieg procesu konsolidacji warstwy otwartej
Grunt ściśliwy
Piasek
Warstwa nieprzepuszczalna z
0
u
T=T1
T=Tk
T=T2
T=To=0
z
A
B
C
Schemat obciążenia gruntu
Rozkład nadciśnieniaporowego
Przebieg procesu konsolidacji w warstwie półotwartej
Czas
[miesiące]
Ciśnienie porowe wody[kPa]
Naprężenie efektywne
[kPa]
Osiadanie
[mm]
Stopień konsolidacji
[-]
T = T0
0 < T < Tk
T = Tk
Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasie
Czas
[miesiące]
Ciśnienie porowe wody[kPa]
Naprężenie efektywne
[kPa]
Osiadanie
[mm]
Stopień konsolidacji
[-]
T = T0 u = σ
0 < T < Tk 0 < u <σ
T = Tk u = 0
Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasie
Czas
[miesiące]
Ciśnienie porowe wody[kPa]
Naprężenie efektywne
[kPa]
Osiadanie
[mm]
Stopień konsolidacji
[-]
T = T0 u = σ σ’ = 0
0 < T < Tk 0 < u <σ 0 < σ’ < σ
T = Tk u = 0 σ’ = σ
Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasie
Czas
[miesiące]
Ciśnienie porowe wody[kPa]
Naprężenie efektywne
[kPa]
Osiadanie
[mm]
Stopień konsolidacji
[-]
T = T0 u = σ σ’ = 0 St = 0
0 < T < Tk 0 < u <σ 0 < σ’ < σ 0 < St < Sc
T = Tk u = 0 σ’ = σ St = Sc
Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasie
Czas
[miesiące]
Ciśnienie porowe wody[kPa]
Naprężenie efektywne
[kPa]
Osiadanie
[mm]
Stopień konsolidacji
[-]
T = T0 u = σ σ’ = 0 St = 0 Sk = 0
0 < T < Tk 0 < u <σ 0 < σ’ < σ 0 < St < Sc 0 < Sk < 1
T = Tk u = 0 σ’ = σ St = Sc Sk = 1
Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasie
Założenia teorii konsolidacji jednoosiowej Terzaghiego (1925):
Grunt jest jednorodny i całkowicie nasycony wodą.
Szkielet gruntowy oraz woda są całkowicie nieściśliwe.
Ruch wody odbywa się zgodnie z prawem Darcy.
Współczynnik filtracji oraz moduł ściśliwości gruntu jest stały w ciągu całego procesu konsolidacji.
Warstwa gruntu podlegająca konsolidacji posiada nieograniczoną rozciągłość, przepływ wody odbywa się w kierunku prostopadłym do warstwy.
Powodem powolnego przebiegu procesu konsolidacji jest wyłącznie mała wodoprzepuszczalność gruntu, a nie inne opory.
Równanie konsolidacji jednoosiowej:
2
2
zuc
tu
v
nqqn
n
w
vn
w
v
w
ovv ee
ekaekMkc
11
Rozwiązania równania konsolidacji jednoosiowej:
)exp(21 2
02 v
mkv TM
MS
)exp(sin21 2
0v
mkv TM
HMz
MS
22
1Ht
aek
HtcT n
w
vvv
)12(
2 mM
Zależność stopnia konsolidacji i nadciśnień porowych od stosunku z/h i od Tv
z = 0
z = h
warstwa
ściśliwa
Podłoże nieprzepuszczalne
Zależność stopnia konsolidacji S kod czynnika czasowego Tv, dla odpływu wody w kierunku pionowym
Wyznaczenie czasów konsolidacji dla różnych stopni konsolidacji próbki edometrycznej
2 3 5 2 3 5 2 3 5 2 3 51 10 100 1000 10000Czas [m in]
18.2
18.4
18.6
18.8
19.2
19.4
19.6
19.8
18.0
19.0
20.0
Wys
okoœ
æ pr
óbki
[mm
]KR ZYW A KO N SO LIDAC JI
50 - 100 kPa
Sk=0.1
Sk=0.2
Sk=0.3
Sk=0.6
Sk=0.7
Sk=0.8
Sk=0.9
Sk=0.4
Sk=0.5
tk=54 mint90=14 min
2 3 5 2 3 5 2 3 5 2 3 51 10 100 1000 10000Czas [m in]
18.2
18.4
18.6
18.8
19.2
19.4
19.6
19.8
18.0
19.0
20.0
Wys
okoœ
æ pr
óbki
[mm
]KR ZYW A KO N SO LIDAC JI
50 - 100 kPa
Sk=0.1
Sk=0.2
Sk=0.3
Sk=0.6
Sk=0.7
Sk=0.8
Sk=0.9
Sk=0.4
Sk=0.5
tk=54 mint90=14 min
Sk=0.1
Sk=0.2
Sk=0.3
Sk=0.6
Sk=0.7
Sk=0.8
Sk=0.9
Sk=0.4
Sk=0.5
tk=54 mint90=14 min
dnihhtte
wew 608min875000
250014
2
2
2
2
Ded
D
D
dDe
D
Siatka kwadratowa
De = 1.128DSiatka trójkątna (równoboczna)
De = 1.05D
Przykłady układu drenów pionowych (widok w planie)
Konsolidacja trójosiowa gruntu pod nasypem
Warstwa filtracyjna
Warstwa ściśliwa
Dreny piaskowe
Nasyp statyczny
Nomogram do wymiarowania drenażu pionowego
Nomogram do wymiarowania drenażu pionowego, dla Sk = 0.9
Przykład zastosowania drenażu pionowego do konsolidacji warstwy gruntów ściśliwych w Kalkucie
Namuły
wn = 0.4 – 0.7
τ = 10 – 20 kPa
0,01,8
10,0
Plan fundamentów i rozstawa sączków pionowych
Budowa geologiczna podłoża
Wyniki próbnego obciążenia podłoża zdrenowanego i nie zdrenowanego
B i C - punkty pomiaru osiadań podłoża, qC i qD - przebieg obciążeń podłoża, SB i SC - krzywe osiadań podłoża zdrenowanego, SD – krzywa osiadania podłoża nie zdrenowanego6 – płyty kamienne, 7 – nasyp konsolidujący z piasku
Przykład zastosowania drenażu pionowego do konsolidacji warstwy gruntów ściśliwych w Kalkucie