WYBRANE ZAGADNIENIA KONSOLIDACJI

Osiadanie budynku 10 MIT w Bostonie w okresie 1915-1965 Lokalizacja punktów pomiarowych 1910 1950 1930 1970 12.7 25.4 Osiadanie [cm] 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 Q otwór czas Naprężenie sprężyny Ciśnienie wody to tk u=Q/F s=Q u [Pa] s [Pa]

Przebieg procesu konsolidacji dla piasku i gliny

Osiadanie podłoża gruntowego pod zaporą ziemną korona zapory Grunty ściśliwe

Przebieg procesu konsolidacji warstwy otwartej Grunt ściśliwy Piasek z Ds u T=T1 T=Tk T=T2 T=To=0 A B C Schemat obciążenia gruntu Rozkład nadciśnienia porowego

Przebieg procesu konsolidacji w warstwie półotwartej Grunt ściśliwy Piasek Warstwa nieprzepuszczalna z Ds u T=T1 T=Tk T=T2 T=To=0 A B C Schemat obciążenia gruntu Rozkład nadciśnienia porowego

Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasie 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

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: Rozwiązania równania konsolidacji jednoosiowej:

Zależność stopnia konsolidacji i nadciśnień porowych od stosunku z/h i od Tv z = h warstwa ściśliwa z = 0 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

Przykłady układu drenów pionowych (widok w planie) Siatka kwadratowa De d D Siatka trójkątna (równoboczna) De = 1.128D d De D De = 1.05D

Konsolidacja trójosiowa gruntu pod nasypem Nasyp statyczny Warstwa filtracyjna Warstwa ściśliwa Dreny piaskowe

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 Plan fundamentów i rozstawa sączków pionowych 0,0 1,8 Namuły wn = 0.4 – 0.7 τ = 10 – 20 kPa 10,0 Budowa geologiczna podłoża

Przykład zastosowania drenażu pionowego do konsolidacji warstwy gruntów ściśliwych w Kalkucie 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 zdrenowanego 6 – płyty kamienne, 7 – nasyp konsolidujący z piasku