W budownictwie inżynieryjnym na gruntach organicznych przyczyną poważnych trudności jest występowanie długotrwałych osiadań.
Rys. 1. Nasyp posadowiony na gruntach organicznych
Parametrami decydującymi o prędkości tych odkształceń jest współczynnik filtracji rządzący konsolidacją filtracyjną oraz współczynnik lepkości rządzący oporem lepkiego pełzania szkieletu. Coraz bardziej rozpowszechniającą się ostatnio metodą przyspieszenia osiadań ściśliwych podłoży gruntowych jest drenaż pionowy zakładany celem umożliwienia szybkiego odsączania wody z masywu konsolidowanego gruntu. Efektem działania drenażu pionowego jest przyspieszenie osiadań konsolidacyjnych i zwiększenie nośności gruntów podłoża. Uzyskuje się to na skutek skrócenia dróg filtracji wody porowej jak również niwelowania i dysypacji ciśnienia porowego związanego z przyłożonym obciążeniem zewnętrznym.
Rys.2. Przejęcie naprężeń przez wodę gruntową
Rys.3 . Ciśnienie wody porowej
Rys. 4. Związki synergii zachodzące pomiędzy różnymi działaniami zmierzającymi do poprawy parametrów gruntów słabych.
Rys.5. Skrócenie dróg filtracji w podłożu poprzez dreny pionowe
Rys. 6. Makieta z pokazaniem istotnych elementów konsolidacji podłoża drenażem pionowym dla posadowienia wysokiego nasypu.
Zmienia się także kierunek odpływu z pionowego na poziomy, co ma istotne znaczenie w często występujących przypadkach anizotropii filtracyjnej; jak wiadomo, współczynnik filtracji w kierunku poziomym jest na ogół większy niż w kierunku pionowym. Zasada odprowadzenia wody drenażem pionowym jest prosta lecz teoretyczny opis procesu jest dość złożony. Do bardziej znanych teorii należą rozwiązania Kjellmana (1948) , Barrona (1948) , Hansbo (1981). Odległość drenów oblicza się zazwyczaj za pomocą następującego wzoru (Barron):
gdzie:
t - czas konsolidacji [s] Ch- współczynnik konsolidacji dla przepływu poziomego [m2/s] D - średnica sfery oddziaływania drenażu[m] (cylindryczna) d - średnica drenu [m] U - przeciętny stopień konsolidacji.
Wartość Ch określa się na podstawie laboratoryjnego badania próbek gruntów. Najczęściej stosowaną metodą jest badanie ciśnieniowe w specjalnych edometrach.
Wartość Ch jest w przybliżeniu r&o Pozostało jeszcze 90% tekstu