Исследование фильтрационной анизотропии лёссовидных макропористых грунтов приобского плато - Статья

Сложность инженерно-геологических условий площадок строительства, уникальность современных сооружений, повышение технологических нагрузок и этажности зданий требуют более полного учета реальных свойств грунтов оснований, что можно обеспечить только при использовании новейших достижений в области механики грунтов и совершенствования методов расчета. Изза наличия характерных макропор в виде вертикальных канальцев, водопроницаемость лессовидных грунтов в вертикальном направлении превышает водопроницаемость в горизонтальном направлении, что оказывает существенное влияние на распространение воды в грунте и, следовательно, на величину деформации основания. Учитывая вышеизложенное, тема исследования фильтрационной анизотропии в целях повышения эффективности проектирования оснований и фундаментов является актуальной. Целью работы является комплексное исследование фильтрационной анизотропии лессовидных макропористых грунтов, теоретическое обоснование необходимости учета фильтрационной анизотропии при проектировании оснований и фундаментов и усовершенствование теории фильтрационной консолидации для корректировки расчета осадок оснований во времени, сложенных лессовидными грунтами. В работе решались следующие задачи: 1.Экспериментальные исследования фильтрационных свойств лессовидных макропористых суглинков и супесей и определение степени их фильтрационной анизотропии;Анализ существующих экспериментальных и теоретических исследований фильтрационной анизотропии лессовых макропористых грунтов В первой главе проведен обзор работ, освещающих различные экспериментальные и теоретические исследования фильтрационных свойств лессовых грунтов. Проведен анализ исследований фильтрационной анизотропии лессовых грунтов и различные аспекты влияния фильтрационной анизотропии на их свойства. Обобщить результаты этих опытов и установить закономерности изменения характеристик фильтрационных свойств макропористых лессовых грунтов в зависимости от напряженного состояния массива, от изменения плотности грунтов, или выявить особенности свойств лессовых грунтов различного генезиса, практически невозможно. Дранников и др.), именно специфическая макропористая структура лессовых грунтов и вытянутость капиллярных каналов в вертикальном направлении обуславливают анизотропность различных свойств макропористых лессовых грунтов, и особенно фильтрационных свойств. Исследование коэффициента фильтрации макропористых лессовых грунтов, который определялся на одном и том же приборе и по одной и той же методике (при одинаковых градиентах напора), показало, что в вертикальном направлении для лессов значение коэффициента фильтрации в 2.5 - 9 раз больше, чем в горизонтальном направлении.Для исследований были выбраны семь площадок в различных частях г.Барнаула и одна площадка в с.Зональное Алтайского края сложенные лессовидными суглинками и супесями с числом пластичности IP= 5 - 11 (таблица 1). Монолиты отбирались из скважин с различных глубин с помощью грунтоноса, парафинировались и доставлялись для испытаний в лабораторию. Коэффициент фильтрации грунтов определялся на компрессионных приборах при одноосном испытании, путем замера расхода воды при ее фильтрации через образец грунта. Коэффициент фильтрации образцов грунтов определяют при заранее заданном давлении на грунт (Р=0,1; 0,2; 0,3 МПА). Степень фильтрационной анизотропии определялась формулой: (1) где nf - коэффициент фильтрационной анизотропии; КФ верт и КФ гор - коэффициенты фильтрации, соответственно, в вертикальном и горизонтальном направлениях.Уравнение фильтрационной консолидации основано на модели учитывающей восприятие нагрузки от здания в начальный момент времени поровой водой в основаниях, с последующей передачей на скелет грунта (рисунок 1). Далее, в процессе уплотнения грунта от веса возведенного на нем здания или сооружения, происходит отжатие воды из пор, т.е. ее фильтрация через толщу грунтового основания. Рисунок 1 - Модель деформации грунта, полностью насыщенного водой, от действия нагрузки (нагрузка вначале передается на воду, затем, по мере сжатия, на скелет грунта (пружина)) Схематично расположение пор в изотропных и анизотропных (лессовидных, с преобладающей вертикальной водопроницаемостью) грунтах на макроуровне можно изобразить так, как на рисунке 2. Соответственно, схемы распространения воды в грунте при изотропной модели и анизотропной с преобладающей вертикальной водопроницаемостью от точечного источника замачивания будут иметь следующий вид (рисунок 3): Рисунок 3 - Схемы распространения воды изотропного и анизотропного грунта, с преобладающей вертикальной водопроницаемостьюКак показано в главах 2 и 3, при проектировании и строительстве на водонасыщенных лессовидных грунтах необходимо учитывать фильтрационную анизотропию грунтов как природной пористости, так и после их уплотнения, для чего требуется определение коэффициентов фильтрации в вертикальном и в горизонтальном направлениях на стадии инженерно-геологических изысканий. Для полностью водонасыщенных грунтов наиболее широко

Краткое содержание работы