Данный эксперимент проводился на лабораторной установке и был продолжением проведенного ранее экспериментального исследования работы песчаной подушки, поставленного для изучения распределения порового давления по высоте грунтового массива в процессе консолидации. После отбора образцов и определения их физико-механических характеристик в месте отбора проб была дополнительно уложена глинистая паста (до первоначального уровня). Затем по центру грунтового цилиндра была устроена песчаная дрена. Чтобы песок дрены имел большую сжимаемость, к нему добавляли 3-5% слюды. Отверстие в днище прибора было закрыто болтом 5. После насыщения песчаной дрены водой прибор был герметизирован. Следует отметить, что в данном эксперименте грунт уплотняли нагрузкой 1,5 кгс/см2 в течение 10 суток.

Приемные зонды порового давления для возможности сравнения полученных данных с данными экспериментального исследования работы вертикальной песчаной дрены были установлены по определенной схеме.

Испытание проводилось по следующей методике. Через бачок компенсатора к грунту прикладывали нагрузку 0,25 кгс/см2. В течение трех суток через каждые 6 ч систематически измеряли поровое давление в различных точках массива и его вертикальные деформации. Затем прикладывали нагрузку 0,5 кгс/см2 в течение 36 ч. После этого нагрузку сразу увеличивали до 1,5 кгс/см2 и в течение 24 ч глинистую пасту обжимали по схеме «закрытая система» и периодически (через 4 ч) определяли поровое давление в приемных зондах.

После того как поровое давление достигало максимума и стабилизировалось, вывертывали болт 5 в днище прибора (см. рис. V.1) и через определенные промежутки времени во всех приемных зондах измеряли поровое давление. Затем систематически измеряли деформации грунтового массива и контролировали величину внешнего давления по образцовому манометру, установленному на крышке прибора. Результаты исследования приведены на рис. V.2.

Исследования уплотнения показали, что предварительное обжатие нагрузкой в 1,5 кгс/см2 явилось причиной появления искусственной структурной прочности сжатия в 0,25 кгс/см2. При этой нагрузке ни один из приемных зондов в течение трех суток не обнаружил появления порового давления. Это показывает, что вся нагрузка полностью была воспринята скелетом грунта (эффективное напряжение).
Анализ результатов экспериментального исследования (см. рис. V.2) подтверждает эффективность вертикальных песчаных дрен. В рассматриваемом эксперименте (песчаная подушка совместно с вертикальной песчаной дреной) поровое давление уменьшалось гораздо быстрее, чем в эксперименте, поставленном только для песчаной подушки. Особенно это наглядно для приемных зондов, расположенных ближе к вертикальной песчаной дрене.

Характер экспериментальных кривых в большинстве случаев достаточно хорошо согласуется с графиками теоретических расчетов (см. рис. IV.6).

Рис. V.2 Изменение порового давления во времени при устройстве вертикальной дрены диаметром 5 см и песчаной подушки на экспериментальном стенде (на графике указаны номера приемных датчиков)

Как и в предыдущих экспериментах, начальное поровое давление, найденное в опыте, по величине значительно отличается от теоретических значений (по теории фильтрационной консолидации).

Несмотря на тот факт, что вода перемещалась в песчаную подушку и вертикальную песчаную дрену одновременно, поровое давление в датчиках № 6, 7 не уменьшилось до нуля. Это можно объяснить тем, что при уплотнении глинистых грунтов величина начального градиента фильтрации возрастает и, следовательно, возникают условия для появления остаточного порового давления.

Заслуживает внимания и тот факт, что во всех точках грунтового массива, где измерялось поровое давление, процесс фильтрационной консолидации протекал в более сжатые сроки, чем по данным теории фильтрационной консолидации.