Поровое давление в глинистом основании грунтовой плотины

Поровое давление возникает не только в теле плотины, но и в нескальном глинистом основании, если последнее имеет место. В силу того что основание полностью водонасыщено и коэффициент порового давления в начальный момент приложения нагрузки равен 1, правильность оценки рассеивания порового давления в основном определяет не только экономику строительства, но может в некоторых случаях определять вообще возможность строительства плотины без специальных мероприятий по снижению порового давления.

При расчете порового давления в основании следует различать два основных случая: 1) глинистый слой дренируется грунтом как сверху, так и снизу; 2) глинистый слой дренируется только с одной стороны (сверху или снизу).

Если толщину глинистого слоя принять за , то для случая мгновенного приложения внешней нагрузки Ρ давление в скелете  равно

,             (14.26)

 
где ; с-коэффициент консолидации (обозначения прежние),  ; а - коэффициент сжимаемости; Р - полная нагрузка на слой грунта.

Рис. 14.18 Плотина Саури (Япония):
1 - ядро из аргелитов;  2 - водопроницаемая зона из песка; 3 - аллювиальные илистые отложения; 4 -аргелиты; 5 - песчаные дрены (d=250 мм); 6 - слой песка

Как правило, достаточная точность обеспечивается при использовании одного члена ряда в уравнении (14.26), т. е.

                                     .                (14.27)

Собственный вес грунта основания в этом случае не учитывается, так как поровое давление возникает только за счет действия внешней нагрузки.

Считать, что нагрузка приложена мгновенно, можно только в случае малых по высоте плотин и больших темпов строительства.

При приложении нагрузки переменной во времени, но меняющейся по линейной зависимости получаем

                   , (14.28)

где  - угловой коэффициент графика изменения нагрузки (скорость приложения нагрузки); t - время приложения нагрузки.

Поровое давление .

Изложенные решения получены из общей теории фильтрационной консолидации в предположении, что глинистый грунт дренируется с верхней и нижней сторон. В случае если дренаж находится с одной стороны, следует рассчитывать фиктивный слой приблизительно в 2 раза более мощный действительного.
Поровое давление рассматривается только в верхней половине слоя, а рассчитанные осадки [зависимость (14.24)] фиктивного слоя должны быть в 2 раза уменьшены.

Для определения величины сжатия слоя грунта имеются и замкнутые решения, которые изложены в курсе механики грунтов [96]. При строительстве плотин на слабых иловатых основаниях часто возникает необходимость ускорить процесс консолидации основания. Это достигается устройством в таком основании вертикальных песчаных дрен (рис. 14.18 и 14.33). Расчеты однослойных и двухслойных оснований с вертикальными дренажами подробно рассмотрены Л. В. Гореликом.

Устройство вертикальных дрен в основании для ускорения процесса консолидации считается эффективным, когда  см/с, а коэффициент консолидации  м³/сут.

Диаметр дрен из условия производства работ назначают  см. Располагают дрены в шахматном порядке на одинаковом расстоянии друг от друга или по углам квадратов. Зону действия дрены для удобства расчета принимают в плане в виде круга.