Фильтрационный выпор

Происходит под воздействием объемных фильтрационных сил, когда часть грунта, отделившаяся от всего массива, увеличивается в объеме за счет

Рис. 3.13   График   зависимости

увеличения пористости.

Е. А. Замарин разделил выпор на местный, происходящий на ограниченных по площади участках в виде грифонов (ключей), и общий - когда взвешивается весь грунт на значительной площади.

Вопросам расчета устойчивости грунта основания на выпор посвящен ряд работ: В. С. Баумгарта и Р. Н. Давиденкова, К. Терцаги, В. С. Истоминой и др.

Выпор  может быть за пределами непроницаемой части подзем­ного контура при выходе фильтрационного потока в дренаж (ниж­ний бьеф, рис. 3.14).

 Рис. 3.14 Схема к расчету выпора грунта основания

Препятствуют выпору: вес грунта основания и сцепление между частицами грунта и вес дренажа, взвешенные в воде.

Условие устойчивости 1 м² (по площади) грунта под дейст­вием объемных фильтрационных сил восходящего потока в единич­ном объеме в т/м³ можно записать формулой

             (3.45)

где J_ср - средний выходной градиент напора фильтрации; у₀ - рас­стояние от места пересечения расчетной вертикали (I-I, II-II, III-III) с рассматриваемой эквипотенциалью с остаточным потен­циалом до первого слоя фильтра;  и , - вес 1 м³ во взве­шенном состоянии грунта основания и пригрузки в виде обратно­го фильтра и дренажа толщиной t;

с - сопротивление прунта раз­рыву, для песчаных грунтов с = 0;

                        (3.46)

 
Для расчетной вертикали III-III равно высоте уступа S и при фильтрационном давлении   на   конце зуба  h₀ (рис. 3.14,б)

;

Условие устойчивости на выпор запишем

 
               (3.47)

              (3.48)

Запас расчета  увеличивается в 1,25-2,5 раза.

В действительности выпор может произойти не в пределах рассматриваемого столба породы с площадью 1 м², а с захватом соседней массы. Введение сопротивления грунта разрыву с площадью 1 м² также достаточно условно, так, как при выпоре возникнут си­лы сопротивления сдвигу с  .

В этих расчетах как видно, не учитывается вес лежащих на дренаже сооружений, что также делает расчет весьма приближен­ным.

Градиенты напора, при которых начи­наются фильтрационные деформации вы­пора  в зависимости от коэффици­ента    неоднородности    грунта, показаны на рис. 3.13, который основан на экспериментах, и автор их отме­чает, что в опытах имели место как выпор, так и суффозия при одинаковых значениях градиентов напора .