Приложение 10. Пример расчета основания с опертыми вертикальными дренами

Приложение 10

Пример расчета основания с опертыми вертикальными дренами

Исходные данные. Автомобильная дорога III категории с асфальтобетонным покрытием.

Насыпь: высота 2, ширина поверху 12 м; заложение откосов m = 2:3; плотность грунта насыпи 2 .

Основание насыпи: слабая толща сложена, шестиметровым слоем торфа средней зольности, слабоволокнистым, средней влажности. Слабая толща подстилается моренной супесью с коэффициентом фильтрации = 0,01 м/сут.

Условия отжатия воды - односторонняя фильтрация. Горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью. Компрессионные и консолидационные кривые торфа даны на рисунке, а, б. Фильтрационная способность торфа при вертикальной и горизонтальной фильтрации одинакова.

Требуется рассчитать диаметр и шаг дрен, обеспечивающих достижение расчетной осадки или требуемой степени консолидации основания 90% за 9 мес.

Расчет. Расчетную нагрузку на основание определяем по формуле

. (1)

Величина нагрузки на основание при S = 0 и S = 2 м составит соответственно 0,04 и 0,06 МПа (0,4 и 0,6 ).

Точка пересечения графиков зависимостей S = f(p) и p = f(S) (см. рисунок) отвечает расчетной нагрузке = 0,054 МПа (0,54 ) и расчетной осадке = 1,4 м. Расчет проводим, задавшись диаметром обсадной трубы d = 0,4 м и расположением дрен по квадратной сетке с шагом l = 3 м.

Эффективный диаметр дрены D = 1,13, l = 3,4 м. Величина сближения n = D/d = 3,4/0,4 = 8,5.

Согласно результатам испытаний на консолидацию, время завершения 90%-ной фильтрационной осадки образца высотой 20 мм при одностороннем оттоке воды под нагрузкой 0,06 МПа (0,6 ) составит 30 мин.

Определяем коэффициент консолидации торфа (см. рис. 1, б)

. (2)

Фактор времени при горизонтальной фильтрации

. (3)

Фактор времени при вертикальной фильтрации

. (4)

По графику (см. рис. 16 основного текста) при n = 8,5 , = 37%.

Общую степень консолидации основания определяем по формуле , что достаточно близко к заданному значению = 90%.

Следовательно, устройство вертикальных дрен диаметром 400 мм, с шагом 3 м позволяет за 9 мес достигнуть 92%-ной консолидации слоя торфа.