Состояние зыбучих песков – это всплытие частиц несвязного грунта, таких как мелкий гравий и песок, в результате вертикального восходящего потока просачивания. По мере вскипания песка несущая способность и прочность на сдвиг бессвязного грунта снижаются, а перемешивание частиц грунта становится очевидным.
Состояние зыбучих песков – это не тип почвы, а состояние потока, возникающее в несвязных почвах. Практически, состояние кипения может возникнуть, когда земляные работы ведутся ниже уровня грунтовых вод, и вода откачивается из котлована, чтобы сохранить участок свободным от воды.
Как возникает состояние зыбучих песков?
Зыбучие пески возникают, когда давление просачивания, действующее в направлении вверх, преодолевает давление в направлении вниз из-за веса грунта под водой, и песчинки раздвигаются. В результате почва не способна выдерживать нагрузку.
Грунт, находящийся в состоянии зыбучего песка, теряет прочность на сдвиг и несущую способность. Прочность на сдвиг бессвязного грунта зависит от эффективного напряжения. Прочность на сдвиг определяется по:
Эффективное напряжение определяется следующим выражением:
Состояние быстрого песка
Терминология уравнения 2 объясняется и иллюстрируется на рис. 2. Подстановка компонентов в уравнение 2 приводит к следующим выражениям:
Таким образом, уравнение 5 может быть выражено следующим образом:
Подставляя
значение веса погруженного блока в коэффициент пустотности:
Принимая
G=2,67, и e=0,67, результат уравнения 9 равен единице.
Таким образом, эффективное напряжение становится равным нулю для грунта с указанными выше значениями G и e, когда гидравлический градиент ‘i’ равен единице, т.е. напор, вызывающий поток, равен длине образца.
При превышении критического градиента почва движется вверх, и поверхность почвы кажется кипящей. Быстрое состояние также известно как состояние кипения. На этой стадии происходит сильное и заметное перемешивание частиц. Разгрузка внезапно увеличивается из-за увеличения коэффициента проницаемости, возникающего в процессе. Если на поверхность почвы поместить груз, он опускается вниз. Почва ведет себя как жидкость, не имеющая прочности на сдвиг.
Зыбучий песок не может выдержать вес человека или животного и ведет себя как жидкость с удельным весом примерно в два раза больше, чем у воды. Человек может легко плавать в нем, причем примерно одна треть его тела находится вне зыбучего песка. Однако зыбучие пески обладают высокой вязкостью, и передвижение в них требует больших усилий и энергии. Человек может погибнуть от утопления (удушья), если устанет и в панике опустит голову в зыбучие пески.
Если человек попал в зыбучие пески, он должен держать голову высоко над поверхностью почвы и медленно двигаться к берегу. Он должен попытаться зацепиться за какое-нибудь дерево на берегу или попытаться вытащить себя из зыбучего песка.
Когда на несвязных грунтах имеется некоторая нагрузка, напор, необходимый для возникновения зыбучих песков, увеличивается.
Состояние зыбучих песков на строительной площадке
Существует ряд строительных площадок, которые подвержены возникновению зыбучих песков:
Как избежать состояния зыбучих песков?
Его можно предотвратить путем понижения уровня грунтовых вод на участке перед
или, наоборот, увеличив длину восходящего потока. Кипение
состояние кипения также распространено, когда водопроницаемый песчаный слой, лежащий под глинистой почвой, находится
в состоянии артезианского давления.
- СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ.
- Проницаемость почвы – характеристики, закон Дарси.
- Исследование грунта и типы фундаментов на основе свойств грунта.
- ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ.
- Что такое потенциальная функция скорости и функция потока?.
- Ламинарный поток и турбулентный поток.
- Как измерить разряжение с помощью отверстия?.