Расчёт консолидации
Программа позволяет ввести в расчёт влияние консолидации - выбираем в рамке «Настройка». Консолидированный слой, состоящий из водонепроницаемого грунта или грунта с низкой водопроницаемостью со временем постепенно оседает. Консолидация действует также на значения порового давления. Параметры грунта, влияющие на расчёт консолидации задаём в рамке «Грунты», другие «параметры консолидации» в рамке «Расчёт» на отдельных этапах.
Сперва рассчитан коэффициент консолидации, (зависит от свойств грунта), по формуле:
где: | Eoed | - | |
k | - | ||
γw | - | удельный вес воды |
Если консолидированный слой образован неоднородным грунтом, то коэффициент cv получаем как средне-взвешенное коэффициентов отдельных грунтов.
Далее, на расчёт консолидации влияют факторы времени, которые зависят от траектории оттока воды. Если отток происходит в одном направлении, траектория равна толщине консолидированного слоя, в случае оттока в двух направлениях - половине толщины слоя. Реальный фактор времени рассчитываем с помощью уравнения:
где: | cv | - | коэффициент консолидации |
t | - | реальное время | |
H | - | траектория оттока воды |
Фактор времени продолжительности строительства зависит от продолжительности действия нагрузки. При вводе общей нагрузки в начале этапа, время строительства равно 0. При линейном увеличении нагрузки в течение этапа строительства, время строительства равняется продолжительности этапа. Фактор времени продолжительности строительства рассчитываем по формуле:
где: | cv | - | коэффициент консолидации |
tc | - | продолжительность строительства | |
H | - | траектория оттока воды |
Степень консолидации рассчитана по следующим формулам:
для: |
|
|
для: |
|
|
где: |
|
где: | Tv | - | реальный фактор времени |
Tc | - | фактор времени продолжительности строительства |
Консолидация может быть ускорена за счет использования вертикальных дрен.
Конечное значение деформации в консолидированном слое на данном этапе строительства умножается на соответствующую степень консолидации Uav :
где: | εfin | - | конечное значение деформации |
ε | - | исходное значение деформации | |
Uav | - | степень консолидации |
В процессе консолидации меняется величина порового давления в консолидированном слое. В момент приложения пригрузки поровое давление достигает максимальных значений, а со временем оно постепенно затухает вплоть до полного исчезновения (реальное время теоретически равно бесконечности).
Поровое давление рассчитываем:
для: |
|
|
для: |
|
|
где: |
|
где: | Tv | - | реальный фактор времени |
Tc | - | фактор времени продолжительности строительства | |
H | - | траектория оттока воды | |
z | - | глубина, на которой рассчитывается значение порового давления | |
u0 | - | изменение эффективного напряжения по сравнению с предыдущим этапом (пригрузка) |
Литература:
Braja M. Das. Advanced Soil Mechanics; Taylor & Francis: London, 2008.pp278 - 316Verruijt A. Soil Mechanics, Delft University of Technology, 2010, pp97-123.
http://geo.verruijt.net/software/SoilMechBook.pdf.