Ускорение консолидации вертикальным дренажем и расчет его при помощи двух- и трехмерной теории консолидации
При устройстве насыпей, дорог и прочих сооружений па слабых грунтах таковые не могут сдаваться в эксплуатацию, раньше чем не осуществится консолидация основания хотя бы в значительной своей части. Так как в малопроницаемых грунтах консолидация протекает в течение ряда лот, то отсюда возникает вопрос об искусственном ее форсировании. Кроме того, при возведении насыпи на слабом грунте в первое время вся тяжесть ее воспринимается нейтральной системой давлений, которая побуждает грунтовую воду двигаться но только вверх, но и в стороны, создавая горизонтальное гидродинамическое давление на скелет; благодаря этому основание под насыпью расползается в стороны и насыпь проседает еще больше, требуя дополнительной подсыпки; последняя в свою очередь усиливает это явление, и, таким образом, стабилизация насыпи при достаточно мощном слое слабого грунта может продолжаться весьма долго.
Возьмём поперечный профиль одной автомобильной дороги, построенной на слое слабого грунта толщиной 15 м и больше. После возведения насыпи она просела с частичным выдавливанием грунта по сторонам. При опускании в грунт буровой скважины вода поднялась в ней на 10 м выше насыпи до уровня грунтовых вод, что примерно соответствовало давлению от насыпи; таким образом, вес насыпи был почти полностью воспринят водой с соответственным повышением в ней напора.
Стабильность бетонного полотна без риска его постоянного расстройства, должна была наступить через 15—20 лет. Ввиду этого было решено устроить вертикальные песчаные дренажи, расположенные в плане по квадратной сетке. Предварительно были произведены опыты в лаборатории над образцами грунта, а также на опытных участках дороги, показавшие, что устройство дрен сокращает срок стабилизации в 20—25 раз и исключает явление выдавливания основания из под насыпи. Всего на протяжении дороги было заложено 84 дренажа из крупного песка, диаметром 72 см и глубиной 13 м, расставленных на расстоянии 3,9 м друг от друга.
Эффект, получившийся в результате такого мероприятия, вполне понятен. В самом деле, грунтовая вода под получившимся напором ищет выхода по ближайшему пути в горизонтальном направлении к соседнему дренажу, а не в стороны по отношению к трассе дороги; градиент, под влиянием которого движется вода, будет порядка 5 вместо среднего градиента 1,8, побуждающего воду двигаться вверх. Кроме того, следует заметить, что в горизонтальном направлении коэфициент фильтрации в 5 раз больше коэффициента фильтрации в вертикальном направлении, что обычно имеет место в грунтах осадочного происхождения. Таким образом, скорость движения воды при наличии дренажей увеличивается, а следовательно, и осушение грунтового массива ускоряется во столько же раз.
