Приложение 13. Методика расчета дрен из геотекстильного материала

Приложение 13

Методика расчета дрен из геотекстильного материала

Вертикальные текстильные дрены представляют собой ленты из текстильного материала, вертикально помещаемые в грунт. Они применяются в тех же условиях, что и вертикальные песчаные дрены, и также в комплексе с временной пригрузкой.

Исходными данными для расчета консолидации слабого основания с вертикальными текстильными дренами являются:

коэффициент фильтрации дрен в продольном направлении;

размеры и площадь поперечного сечения дрены;

мощность слабого основания или, в случае многослойного основания, мощность каждого из слагающих его слоев в отдельности;

условия отжатия воды из основания (односторонняя или двусторонняя фильтрация);

результаты испытаний грунтов основания на компрессию и консолидацию;

физико-механические характеристики грунтов основания;

требуемая степень консолидации основания и время ее достижения (задается исходя из сроков строительства).

До начала расчета необходимо выделить слои слабого основания по составу и состоянию слагающих их грунтов на основании геологического разреза, полученного по результатам бурения. Для каждого слоя определяют расчетные значения физико-механических характеристик грунтов в пределах того или иного слоя, оценивают однородность выделенных слоев и назначают расчетные слои.

Для определения коэффициентов консолидации и фильтрации необходимо провести компрессионные и консолидационные испытания. Эти испытания проводятся по стандартной методике для каждого слабого слоя отдельно (см. прил. 2, 3). При приближенном расчете достаточно определения коэффициентов консолидации и фильтрации только при вертикальном потоке во всей консолидируемой области. Более точный расчет требует определения данных коэффициентов при радиальном потоке. Они определяются по данным консолидационных испытаний, при этом грунт в кольцо компрессионного прибора должен отбираться поперек слоя.

Коэффициенты консолидации определяются по выражению

, (1)

где - половина высоты образца грунта при двухсторонней фильтрации и высота образца - при односторонней; - фактор времени, соответствующий 90% консолидации грунта; - время 90% фильтрационной консолидации грунта.

Для расчета слоистого основания рекомендуется использовать приведенные коэффициенты консолидации и фильтрации, определяемые по следующим формулам

, (2)

где - коэффициент консолидации при вертикальном фильтрационном потоке по всей консолидируемой области; n - число направлений вертикального дренирования (n = 1 при одностороннем дренировании и n = 2 при двухстороннем дренировании); - толщина каждого i-го слабого слоя основания; - коэффициент консолидации каждого слабого слоя.

, (3)

где - коэффициент фильтрации при вертикальном фильтрационном потоке по всей консолидируемой области; - коэффициент фильтрации каждого i-го слабого слоя основания.

Расчет ведется следующим образом.

Дрены располагаются по треугольной или квадратной сетке. Расстояние между дренами (шаг дрен) назначается сначала ориентировочно в пределах 1 - 2 м, а затем окончательно устанавливается подбором, исходя из заданного срока консолидации. Предварительно определяется диаметр зоны влияния дрены: - треугольная сетка, - квадратная сетка, где l - расстояние между дренами (шаг дрен). Затем определяется параметр n, равный

, (4)

где - эквивалентный диаметр дрены.

, (5)

где b - ширина дрены.

После этого определяются отношения и

, (6)

где - коэффициент фильтрации грунта основания в радиальном направлении (горизонтальном); - коэффициент фильтрации синтетического текстильного материала в продольном направлении; - удельный вес воды; а и - коэффициент сжимаемости и средний коэффициент пористости в диапазоне уплотняющих нагрузок, определяемые по результатам компрессионных испытаний; - коэффициент консолидации грунта при радиальной фильтрации.

По графику (рис. 1) и известным значениям l и определяют значение , а затем вычисляют значение , где Н - мощность слабого основания.

Затем вся слабая толща разбивается на 10 равных отрезков (0, 0,1 Н, 0,2 Н ... 1,0). По графику (рис. 2) и значению определяют значение функции f(z) на глубинах от 0 до 1,0 Н, после чего рассчитывают значение фактора времени , равное

, (7)

где - коэффициент консолидации грунта при радиальной фильтрации; t - время от момента приложения нагрузки (в натуре).

Исходя из полученного значения и значений функции f(z) средняя степень консолидации основания определяется по формуле

. (8)

Параметр F(n) рассчитывается по формуле

. (9)

В случае, если окажется меньше требуемой, расчет повторяется с самого начала, при этом шаг дрен уменьшается и варьируется до получения требуемой степени консолидации основания.

Технология сооружения текстильных дрен соответствует технологии сооружения песчаных дрен.

Установку дрен осуществляют с помощью установок, оборудованных механизмом для погружения обсадной трубы и катушками для дрен. В качестве базовой машины могут быть использованы сваебойный агрегат, экскаватор или кран.

После установки дрен необходимо установить наблюдательные марки, по которым должен проводиться контроль для определения сроков снятия пригрузки и устройства покрытия.

Все работы по устройству дрен и установке наблюдательных марок необходимо оформлять актом на скрытые работы.