Скорость фильтрации прямопропорциональна градиенту напора

Начальный градиент напора

Величина i_o называется начальным градиентом напора.

Закон Дарси с учетом начального градиента напора может быть представлен в виде:

U=0, при i ≤ i₀

U=k_f · (i-i₀), при i > i₀

Эффективное и нейтральное давление в грунтовой массе. Влияние порового давления на механические свойства грунта.

Физическая модель водонасыщенного грунта

Процесс фильтрации воды из зоны действия сжимающих напряжений будет продолжаться до тех пор, пока силы внутреннего сопротивления скелета грунта не станут равными внешней нагрузке.

В данной схеме пружина моделирует действие внутренних сил сопротивления скелета грунта сжатию.

Жидкость, заполняющая герметичную емкость, представляет собой поровую воду, которая может удаляться из камеры через отверстие в верхнем поршне. Диаметр отверстия в поршне зависит от фильтрационных свойств моделируемого грунта.

Если к верхнему поршню данной модели приложить внешнюю нагрузку (N) сразу возникнет избыточное давление в камере (Р_w) и вода начнет

изливаться через отверстие в поршне. По мере

отжатия воды в работу включается пружина, и часть внешней будет передаваться на нее.

Схема работы модели

В общем случае:

N=P_w+P_s

В начальный момент времени при t = 0:

P_s =0; N=P_w

По истечении достаточного времени (t = ∞) вся внешняя нагрузка уравновеситься реакцией в пружине, избыточное давление снизиться до 0 и процесс отжатия воды прекратится.

Тогда при t = ∞:

P_w =0; N=P_s

от физической модели к грунту.

Внешняя нагрузка N будет соответствовать полному сжимающему напряжению σ,давление в жидкости P_w давлению в поровой воде u и реакция в пружине P_s напряжению, возникающему в скелете грунта

Тогда по аналогии, уравнение 6.8 можно представить в виде:

При t = 0:

При t = ∞:

В механике грунтов поровое давление (U) называется нейтральным давлением, а давление в скелете грунта - эффективным.

Нейтральное давление (u)– избыточное давление в поровой воде грунта.

Нейтральным это давление называется из-за того, что оно не оказывает влияния на величину деформаций уплотнения грунта. Каким бы не было значение нейтрального давления, деформации грунта будут зависеть только от напряжений в скелете грунта.

Эффективное напряжение ( ) –напряжение в скелете грунта, обуславливающее деформации уплотнения грунта под нагрузкой.

Деформации грунтового основания происходят до тех пор, пока нейтральное давление u не станет равным нулю.

Состояние, при котором поровое давление u не равно нулю называется нестабилизированным.

Влияние порового давления на свойства грунта