1 WYBRANE ZAGADNIENIA KONSOLIDACJI

2 Osiadanie budynku 10 MIT w Bostonie w okresie 1915-1965Lokalizacja punktów pomiarowych 1910 1950 1930 1970 12.7 25.4 Osiadanie [cm] Wykresy osiadania punktów pomiarowych

3 Analogia: sprężyna z tłoczkiem – grunt drobnoziarnisty

4 Wykres obciążenia i osiadania PKiN w Warszawie

5 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]

6 Przebieg procesu konsolidacji dla piasku i gliny

7 Osiadanie podłoża gruntowego pod zaporą ziemnąkorona zapory Grunty ściśliwe

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

9 Przebieg procesu konsolidacji w warstwie półotwartejGrunt 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

10 Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasieCzas [miesiące] Ciśnienie porowe wody [kPa] Naprężenie efektywne [kPa] Osiadanie [mm] Stopień konsolidacji [-] T = T0 0 < T < Tk T = Tk

11 Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasieCzas [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

12 Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasieCzas [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

13 Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasieCzas [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

14 Zmienność parametrów charakteryzujących proces konsolidacji w czasieCzas [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

15 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.

16 Równanie konsolidacji jednoosiowej:Rozwiązania równania konsolidacji jednoosiowej:

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

18 Zależność stopnia konsolidacji S kod czynnika czasowego Tv, dla odpływu wody w kierunku pionowym

19 Wyznaczenie czasów konsolidacji dla różnych stopni konsolidacji próbki edometrycznej

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

21 Konsolidacja trójosiowa gruntu pod nasypemNasyp statyczny Warstwa filtracyjna Warstwa ściśliwa Dreny piaskowe

22 Nomogram do wymiarowania drenażu pionowego

23 Nomogram do wymiarowania drenażu pionowego, dla Sk = 0.9

24 Przykład zastosowania drenażu pionowego do konsolidacji warstwy gruntów ściśliwych w KalkuciePlan fundamentów i rozstawa sączków pionowych 0,0 1,8 Namuły wn = 0.4 – 0.7 τ = 10 – 20 kPa 10,0 Budowa geologiczna podłoża

25 Przykład zastosowania drenażu pionowego do konsolidacji warstwy gruntów ściśliwych w KalkucieWyniki 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

26