Приложение Б (обязательное). Определение коэффициентов фильтрационной (первичной) и вторичной консолидации

Приложение Б
(обязательное)

Определение коэффициентов фильтрационной (первичной) и вторичной консолидации

Б.1 Для определения коэффициента фильтрационной (первичной) консолидации c _v кривую консолидации (см. Б.2) следует обработать методом "квадратного корня из времени" или логарифмическим методом, а при одновременном определении коэффициентов фильтрационной c _v и вторичной (за счет ползучести грунта) консолидации - логарифмическим методом.

На кривой консолидации выделяют участки фильтрационной и вторичной консолидации, а для насыпных грунтов с заданными значениями влажности и плотности - еще участок дофильтрационной консолидации.

Б.2 Для определения коэффициента фильтрационной консолидации методом "квадратного корня из времени" по результатам испытаний грунта под постоянным давлением строят кривую консолидации в координатах: относительная деформация (ордината) - корень квадратный из времени в минутах (абсцисса) (см. рисунок Б.1).

Рисунок Б.1 - График обработки кривой консолидации методом "корень квадратный из времени"

К начальной линейной части кривой (обычно в пределах первых 50 % сжатия) проводят прямую наилучшего приближения ab, а из точки пересечения ab с осью ординат проводят вторую прямую ас, абсциссы которой равны 1,15 соответствующих абсцисс прямой ab.

Пересечение прямой ас с экспериментальной кривой определяет время , соответствующее степени фильтрационной консолидации 0,90.

Б.3 Коэффициент фильтрационной консолидации c _v, см ²/мин (см ²/год), вычисляют по формуле

,

(Б.1)

где Т ₉₀ - коэффициент (фактор времени), соответствующий степени консолидации 0,90, равный 0,848;

h - высота образца (средняя между начальной высотой и высотой после завершения опыта на консолидацию), см. При двухсторонней фильтрации принимается высота, равная h/2;

t ₉₀ - время, мин (год);

f _T - температурный поправочный коэффициент (см. Б.4).

Для определения времени 100 %-ной фильтрационной консолидации предварительно вычисляют деформацию сжатия . Из точки проводят горизонтальную прямую до пересечения с кривой консолидации и находят соответствующее значение .

Б.4 Если температура в лаборатории значительно отличается от 20 °С, необходимо вводить температурную поправку f _T для приведения результатов к 20 °С в соответствии с таблицей Б.1.

Таблица Б.1 - Значения температурной поправки

Температура, °С	10	15	20	25	30
Температурная поправка f T	1,3	1,15	1,0	0,9	0,8

Б.5 Для определения значений c _v и логарифмическим методом строят кривую консолидации в координатах: относительная деформация (ордината) - время t, мин, откладываемое на логарифмической шкале (абсцисса) (см. рисунок Б.2).

d ₀ - приведенный ноль

Рисунок Б.2 - График обработки кривой консолидации логарифмическим методом

Б.6 На кривой консолидации (см. рисунок Б.2) нужно найти значение относительной деформации, соответствующее нулевому первичному сжатию (откорректированный ноль компрессии d ₀). Для этого на начальной части кривой выбирают точки с абсциссами 0,1 и 0,4. Разность ординат данных точек, отложенная выше начальной точки графика, определит приведенный ноль d ₀.

Б.7 По кривой консолидации находят деформацию, соответствующую 100 %-ному фильтрационному сжатию при заданной нагрузке. Для этого проводят и продлевают две касательные: к самой крутой части кривой (т.е. в точке перегиба) и к конечному линейному участку кривой. Точка пересечения этих касательных соответствует 100 %-ному первичному сжатию грунта. Сжатие, следующее за 100 %-ным первичным сжатием, определяется как вторичное сжатие за счет деформаций ползучести.

Б.8 Для определения коэффициента фильтрационной консолидации c _v логарифмическим методом определяют время, требуемое для 50 %-ного первичного сжатия. Для этого вычисляют деформацию, соответствующую 50 %-ному первичному сжатию , равную среднеарифметическому значению деформаций, соответствующих нулевому d ₀ и 100 %-ному сжатию . Точку проецируют на кривую и тем самым находят соответствующее время t ₅₀.

Коэффициент фильтрационной консолидации c _v, см ²/мин (см ²/год), вычисляют по формуле

,

(Б.2)

где Т ₅₀ - коэффициент (фактор времени), соответствующий степени консолидации 0,5, равный 0,197;

h - то же, что и в формуле (Б.1);

t ₅₀ - время, соответствующее 50 %-ному первичному сжатию, мин.

Б.9 Коэффициент вторичной консолидации (безразмерная величина) определяют по тангенсу угла между линейным отрезком кривой на участке вторичной консолидации и прямой, параллельной оси абсцисс (см. рисунок Б.2), по формуле

,

(Б.3)

где (t ₁) и (t ₂) - значения деформации образца на участке вторичной консолидации;

t ₁ и t ₂ - время, соответствующее деформациям (t ₁) и (t ₂), мин.

Б.10 Для насыпных грунтов с заданными значениями влажности и плотности кривая консолидации в зависимости от свойств грунтов может иметь три (кривая а) или два (кривая б) участка: дофильтрационной консолидации, фильтрационной консолидации и вторичной консолидации (см. рисунок Б.3).

Рисунок Б.3 - Графики кривых консолидации для насыпных грунтов с заданными значениями влажности и плотности

Коэффициент дофильтрационной консолидации (кривые а и б) вычисляют по тангенсу угла наклона касательной к первому участку кривых  = f(t), окончание которого определяется пересечением касательных к первому и второму участкам кривой, по формуле (Б.3), в которой разность деформаций в числителе заменяют на (), соответствующую времени t и t ₀.