Konsolidacja gruntu
Konsolidacja to proces zagęszczania gruntu pod wpływem obciążenia, który wiąże się z wypieraniem wód gruntowych. Jego przebieg zależy od właściwości gruntów, takich jak ściśliwość i przepuszczalność, oraz od rodzaju gruntu, w tym gruntów mineralnych (np. iły) i organicznych (np. torf).
Teoria konsolidacji
Podstawy teorii konsolidacji opracowali Karl von Terzaghi oraz R.E. Gibson. W 1941 roku Maurice Anthony Biot zaprezentował teorię trójwymiarowej konsolidacji. Klasyczna metoda Terzaghiego polega na badaniu gruntu za pomocą edometru, co pozwala na określenie współczynnika konsolidacji oraz przewidywanie osiadania. Grunt, który przeszedł konsolidację, określany jest jako „prekonsolidowany”.
Analiza konsolidacji
Pierwotna konsolidacja
Pierwotna konsolidacja, związana z odpływem wody z przestrzeni porowych, może być ilustrowana modelem sprężyny w zamkniętym pojemniku z wodą. Proces ten przebiega w kilku etapach:
- Pojemnik wypełniony wodą z zamkniętym otworem – całkowicie nawodniony grunt.
- Wzrost ciśnienia w pojemniku po nałożeniu nacisku – wzrost ciśnienia porowego.
- Otwarcie otworu powoduje drenaż wody i wzrost naprężeń efektywnych w gruncie.
- Po zakończeniu wypływu wody, cały ciężar przenoszony jest przez szkielet gruntowy – konsolidacja uznawana jest za zakończoną.
Pełna konsolidacja może trwać wiele lat, szczególnie w przypadku gruntów o niskiej przepuszczalności.
Równanie osiadania
Równanie Terzaghiego na osiadanie w wyniku konsolidacji gruntów normalnie skonsolidowanych przedstawia się następująco:
Wtórna konsolidacja
Wtórna konsolidacja, znana również jako strukturalna, występuje po zakończeniu pierwotnej konsolidacji i jest spowodowana dalszym zbliżaniem się cząsteczek gruntu bez odpływu wody. Opisana jest równaniem:
gdzie to wskaźnik wtórnej ściśliwości.
