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

маном * также в очень сложной форме, требующей дальнейшей разработки.

Интересное приближенное решение пространственной задачи консолидации оттаивающих грунтов с учетом только нормальных сжимающих напряжений в грунте по теории линейно-деформируемых тел разработано М. В. Малышевым **, который для облегчения расчетов составил специальные графики входящих в решение довольно сложных функций.

На основе более естественной формулировки одномерной задачи фильтрационной теории консолидации оттаивающих грунтов, а именно - изменение влажности грунта при перемещении фронта оттаивания на величину АД равно количеству воды, отфильтровав-шейся через границу оттаивания за время А/, Ю. К. Зарецким *** получено строгое решение диффе" ренциального уравнения консолидации, хотя и в сложной форме, но при табулировании входящих в решение функций, позволяющее по весьма простым формулам рассчитывать осадки мерзлых грунтов в процессе их оттаивания с одновременным уплотнением нагрузкой н при последующем доуплотнении оттаявших грунтов.

На инженерном решении одномерной и пространственной задач и более строгом решении тех же задач мы и остановимся, рассмотрев также н использование их на практике.

Инженерное решение задачи об изменении во времени осадок фундаментов на льдистых оттаивающих маловодопроницаемых грунтах, как отмечалось ранее, базируется на приближенном допущении линейности уплотняющих давлений в скелете грунта по глубине оттаивания для любого промежутка времени в процессе оттаивания.

При действии сплошной равномерно распределенной нагрузки р1 (от веса слоев грунта выше глубины заложения фундаментов) и собственного веса оттаивающего грунта уг в общем случае эпюра

-- --Мерзлый врунтл- -

Рис. 119. Расчетные эпюры уплотняющих давлений в оттаивающей толще грунтов под фундаментами

* Г. М. Фельдман. Решение одномерной задачи консолидации оттаивающих грунтов с учетом переменной проницаемости и сжимаемости. «Материалы Всесоюзного совещания по геокриологии», вып. 5. Якутск, 1966.

** М. В. Малышев. Расчет осадки фундаментов на оттаивающем грунте. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1956, № 4.

*** Ю. К. Зарецкий. К расчету осадок оттаявшего грунта. «Основания, фундаменты и механика грунтов». 1968, № 3.

распределения уплотняющих давлений по глубине будет представлять трапецию abed (рис. 119). К этому же виду трапецеидальной эпюры уплотняющих давлений приводится и случай добавочного действия местной равномерно распределенной нагрузки от фундаментов сооружения, так как согласно известным данным общей механики грунтов, при прогнозе осадок фундаментов во времени эпюра уплотняющих давлений (с достаточной для практических целей точностью) может приниматься треугольного очертания с основанием, равным удельному давлению на грунт от сооружения Р2, и вершиной, лежащей на глубине 2/гэ. Тогда общая эпюра уплотняющих давлений {аеЫ по рис. 119) до глубины 2кэ будет иметь один уклон, глубже - другой. Полная величина уплотняющего давления на любой глубине г<2кэ (где йэ - мощность эквивалентного слоя грунта, по И. А. Цытовичу) может быть выражена формулой

где р=р-\-р2\

7= 7--~--угловой коэффициент прямой ek (рис. 119).

Объем удаляемой из оттаявшего слоя грунта воды (пренебрегая по малости уменьшением высоты прослойков льда в воду), отнесенный к единице площади, будет равен осадке грунта, т. е.

Q = Ah-\-ahp. (ж)

Объем воды, отнесенный к единице времени и к единице площади, в общем виде будет равен

Q= Adza f d2. (ж2)

принимая далее линейное распределение уплотняющих давлений pz по глубине (что при сравнении с точным решением К. Тер-цаги для немерзлых грунтов дает приемлемые результаты до степени уплотнения в 75%), будем иметь два основных случая:

I - быстрое оттаивание глинистого грунта, когда уплотнение не достигает границы оттаивания (см. рис. 119, эпюра /);

II-достаточно медленное оттаивание, когда уплотнение достигает границы оттаивания, но будет неполным (рис. 119, эпюра ).

Случай I. Осадка для любого момента времени будет пропорциональна площади эпюры уплотняющих давлений aef, которую можно найти, зная величину zu меняющуюся во времени:

Pz = P~P

1 252

Дифференцируя это выражение по zu получим

По закону водонроницаемости Дарси

Принимая во внимание выражения (жг) и (ж5), получим

о z О z z

где - коэффициент фильтрации оттаявшего грунта; ув - объемный вес воды.

Произведя интегрирование, получим

7в 26*

Решая это уравнение относительно глубины уплотнения Zu получим

-i-=-f-+/+ (VI.18)

В=-zr-z-• {Щ)

7в (ЗЛ + ар)

Формула (VI. 18) определяет высоту треугольника уплотняющих давлений, соответствующих времени , но величине эта высота не может быть больше глубины оттаивания, т. е.

max z - h. (ж9)

Соотношение (жд) и будет условием применимости формулы (VI. 18) для определения глубины уплотнения грунта при оттаивании.

Подставляя значение maxi в уравнение (ж?) и решая его относительно величины коэффициента фильтрации оттаявшего грунта, который для рассматриваемого предельного случая обозначен через Ау, получим

(M+M:ij. (VI. 19)

kksj (VI.20)

будет иметь место случай уплотнения I; при й>йу -случай П.

Величину осадки St, соответствующую данному времени t для рассматриваемого случая, определим исходя из того положения,