Раздел статей
Наиболее сложным и трудным вопросом при постройке плотин и гидростанций на нескольких сжимаемых грунтах является борьба с неизбежной их осадкой, которую трудно рассчитать ввиду сложности внешних действующих на них усилий. При таких условиях предварительное обжатие основания перед возведением плотины с таким расчетом, чтобы грунт перед постройкой был обжат нагрузкой, равной или большей той, которой он будет подвержен в процессе эксплуатации плотины, казалось бы, должно быть наиболее надежным средством для предупреждения последующих перекоса и расстройства возведенных сооружений.
Если представить себе, что мы пожелали бы в целях обжатия грунтов воспроизвести временную нагрузку на поверхности земли, то сразу получилась бы невозможность осуществления их по ряду причин:
1) транспортировка многих миллионов тонн материалов для нагрузок:
2) неравномерное распределение на глубоко лежащие глины нагрузки конечных размеров, приложенных к поверхности:
3) непригодность загрузки поверхности как занимающей рабочее место для основных работ.
Лучше окружить это место понизительной установкой. При понизительной установке депрессионная нагрузка в миллионы тонн передается немедленно с самого начала откачками в полном размере, зависящими не от времени откачки количества выкачанной воды, а только от скорости откачки.
Эта богатая идея принадлежит известному гидротехнику проф. М. Е. Кнорре, подложившему еще много лет назад глубинную откачку воды для устранения грунта в котловане при постройке гидростанции с использованием ямобуров http://альянсбурстрой.рф, а равно для увеличения сопротивления грунтов сжатию и сдвигу. Предложение это, к сожалению, не было осуществлено. Для доказательства своих положений проф. Кнорре использовал опускание опытного кессона в Ярославле, предпринятого для обследования грунтов под гидросооружения, сопроводив эту работу откачкой грунтовой воды. Геологический разрез на месте опускания кессона был приблизительно следующий: сверху залегал слой песков мощностью 22 м, затем слой глины мощностью 5 м, слой глиняных песков, и вот это подстилалось мелкозернистыми водонасыщенными бурыми песками. Эта толща была пропитана водой, причем уровень напора бурых песков совпадал примерно с поверхностью земли, с которой начал опускаться кессон. Место погружения кессона было обнесено кольцом трубчатых колод, опущенных до бурых водонасыщенных песков, из которых выкачивалась вода.
Для замера понижения напора воды в бурых песках были опущены пьезометры до горизонта бурых песков, расположенные по радиусам вокруг места опускания кессона, а для измерения осадок были заложены реперы на различных глубинах в целях определения осадок различных слоев грунта, вызванных откачкой. Так как понижение уровня вод не сопровождалось соответственным изменением зеркала воды, которое как до, так и после понижения оставалось неизменным, то здесь мы имеем случай с малым дебитом водоотлива, т. е. понижение, что зависело не от времени откачки и количества выкачанной воды, а только от скорости откачки согласно замечанию проф. М. К. Кнорре.
В самом деле, случайные остановки водоотлива вызывали резкий подъем уровня воды, а возобновление водоотлива вызывало резкое опускание уровня, выразившееся на графике колебания уровня отдельными пиками. К тому же, надо прибавить, что показания обычных пьезометров следовали с запозданием в отношении колебания уровня воды, а, следовательно, повышения и понижения напора были на самом деле быстрее. В начале процесса снижение уровня шло сравнительно медленно из-за неполадок в понизительной установке.
О результатах этого опыта проф. Кнорре пишет: "Выявленная тесная связь между величинами осадок и понижением напора доказывает, что водопонижение явилось основным фактором осадки территории кессона. Кроме того, само собой понятно, что осадки двух соседних точек, будучи практически равными, нисколько не препятствуют друг другу, как это имело бы место при нагрузках небольших размеров в плане, особенно под граничным контуром площади нагрузок. Характерно еще и то, что депрессионные нагрузки непосредственно действуют на раздельную поверхность слоя, предрасположенного к обжатию, в нашем случае эта поверхность лежит на 35 м ниже дневной поверхности и была бы мало достигаема для искусственных нагрузок в виде насыпей или ряжей, которыми мы могли бы попытаться произвести обжатие глубоколежащих садящихся слоев грунта.”
Из этих слов мы видим, во-первых, чрезвычайную эффективность депрессионной нагрузки, обращающейся всей своей тяжестью на наиболее сжимаемые слои (в силу их малой водопроницаемости); во-вторых, понизительная установка заменяет собой лабораторное определение компрессионной зависимости определением последней в натуральном масштабе и, конечно, дает результаты гораздо более надежные. Таким образом, в опыте проф. Кнорре коэффициент уплотнения для черных глин определен в 0,002 см/кг, а для глинистых песков — 0,0014 см/кг. Во всяком случае, понизительная установка в смысле данных по исследованию грунта в целях постройки дала материал, невидимому, гораздо более ценный, чем опытный кессон, который даже послужил некоторой помехой в смысле чистоты полученных понижением уровня вод данных, на что намекает проф. Кнорре.
В результате проф. Кнорре делает следующее заключение: "Мы видим, что осадки никак не могли бы достигнуть величины порядка 30 см, о которых говорилось в докладе проектирующей организации. Размер осадок, надо полагать, определился бы в 5—10 раз меньший, примерно всего порядка 5 см. Тем самым вопрос об осадках потерял бы часть присвоенной ему остроты, из-за которой принимались постановления об отыскании такого расположения сооружений, чтобы гидростанция не наклонялась при осадках больше, чем необходимо."
Из всего вышеизложенного видно, что метод проф. Кнорре предварительного обжатия оснований при постройках гидротехнических сооружений на слабых грунтах является чрезвычайно эффективным и целесообразным, и этот метод, надо полагать, имеет широкую будущность, как в речном, так и в морском строительстве.
Метод искусственного обжатия основания при производстве работ
Наиболее сложным и трудным вопросом при постройке плотин и гидростанций на нескольких сжимаемых грунтах является борьба с неизбежной их осадкой, которую трудно рассчитать ввиду сложности внешних действующих на них усилий. При таких условиях предварительное обжатие основания перед возведением плотины с таким расчетом, чтобы грунт перед постройкой был обжат нагрузкой, равной или большей той, которой он будет подвержен в процессе эксплуатации плотины, казалось бы, должно быть наиболее надежным средством для предупреждения последующих перекоса и расстройства возведенных сооружений.
Если представить себе, что мы пожелали бы в целях обжатия грунтов воспроизвести временную нагрузку на поверхности земли, то сразу получилась бы невозможность осуществления их по ряду причин:
1) транспортировка многих миллионов тонн материалов для нагрузок:
2) неравномерное распределение на глубоко лежащие глины нагрузки конечных размеров, приложенных к поверхности:
3) непригодность загрузки поверхности как занимающей рабочее место для основных работ.
Лучше окружить это место понизительной установкой. При понизительной установке депрессионная нагрузка в миллионы тонн передается немедленно с самого начала откачками в полном размере, зависящими не от времени откачки количества выкачанной воды, а только от скорости откачки.
Эта богатая идея принадлежит известному гидротехнику проф. М. Е. Кнорре, подложившему еще много лет назад глубинную откачку воды для устранения грунта в котловане при постройке гидростанции с использованием ямобуров http://альянсбурстрой.рф, а равно для увеличения сопротивления грунтов сжатию и сдвигу. Предложение это, к сожалению, не было осуществлено. Для доказательства своих положений проф. Кнорре использовал опускание опытного кессона в Ярославле, предпринятого для обследования грунтов под гидросооружения, сопроводив эту работу откачкой грунтовой воды. Геологический разрез на месте опускания кессона был приблизительно следующий: сверху залегал слой песков мощностью 22 м, затем слой глины мощностью 5 м, слой глиняных песков, и вот это подстилалось мелкозернистыми водонасыщенными бурыми песками. Эта толща была пропитана водой, причем уровень напора бурых песков совпадал примерно с поверхностью земли, с которой начал опускаться кессон. Место погружения кессона было обнесено кольцом трубчатых колод, опущенных до бурых водонасыщенных песков, из которых выкачивалась вода.
Для замера понижения напора воды в бурых песках были опущены пьезометры до горизонта бурых песков, расположенные по радиусам вокруг места опускания кессона, а для измерения осадок были заложены реперы на различных глубинах в целях определения осадок различных слоев грунта, вызванных откачкой. Так как понижение уровня вод не сопровождалось соответственным изменением зеркала воды, которое как до, так и после понижения оставалось неизменным, то здесь мы имеем случай с малым дебитом водоотлива, т. е. понижение, что зависело не от времени откачки и количества выкачанной воды, а только от скорости откачки согласно замечанию проф. М. К. Кнорре.
В самом деле, случайные остановки водоотлива вызывали резкий подъем уровня воды, а возобновление водоотлива вызывало резкое опускание уровня, выразившееся на графике колебания уровня отдельными пиками. К тому же, надо прибавить, что показания обычных пьезометров следовали с запозданием в отношении колебания уровня воды, а, следовательно, повышения и понижения напора были на самом деле быстрее. В начале процесса снижение уровня шло сравнительно медленно из-за неполадок в понизительной установке.
О результатах этого опыта проф. Кнорре пишет: "Выявленная тесная связь между величинами осадок и понижением напора доказывает, что водопонижение явилось основным фактором осадки территории кессона. Кроме того, само собой понятно, что осадки двух соседних точек, будучи практически равными, нисколько не препятствуют друг другу, как это имело бы место при нагрузках небольших размеров в плане, особенно под граничным контуром площади нагрузок. Характерно еще и то, что депрессионные нагрузки непосредственно действуют на раздельную поверхность слоя, предрасположенного к обжатию, в нашем случае эта поверхность лежит на 35 м ниже дневной поверхности и была бы мало достигаема для искусственных нагрузок в виде насыпей или ряжей, которыми мы могли бы попытаться произвести обжатие глубоколежащих садящихся слоев грунта.”
Из этих слов мы видим, во-первых, чрезвычайную эффективность депрессионной нагрузки, обращающейся всей своей тяжестью на наиболее сжимаемые слои (в силу их малой водопроницаемости); во-вторых, понизительная установка заменяет собой лабораторное определение компрессионной зависимости определением последней в натуральном масштабе и, конечно, дает результаты гораздо более надежные. Таким образом, в опыте проф. Кнорре коэффициент уплотнения для черных глин определен в 0,002 см/кг, а для глинистых песков — 0,0014 см/кг. Во всяком случае, понизительная установка в смысле данных по исследованию грунта в целях постройки дала материал, невидимому, гораздо более ценный, чем опытный кессон, который даже послужил некоторой помехой в смысле чистоты полученных понижением уровня вод данных, на что намекает проф. Кнорре.
В результате проф. Кнорре делает следующее заключение: "Мы видим, что осадки никак не могли бы достигнуть величины порядка 30 см, о которых говорилось в докладе проектирующей организации. Размер осадок, надо полагать, определился бы в 5—10 раз меньший, примерно всего порядка 5 см. Тем самым вопрос об осадках потерял бы часть присвоенной ему остроты, из-за которой принимались постановления об отыскании такого расположения сооружений, чтобы гидростанция не наклонялась при осадках больше, чем необходимо."
Из всего вышеизложенного видно, что метод проф. Кнорре предварительного обжатия оснований при постройках гидротехнических сооружений на слабых грунтах является чрезвычайно эффективным и целесообразным, и этот метод, надо полагать, имеет широкую будущность, как в речном, так и в морском строительстве.
