По результатам испытаний несвязных грунтов полевыми методами известно, что полное водонасыщение существенно изменяет их механические свойства: снижается прочность и динамическая устойчивость грунтов, увеличивается сжимаемость и длительность консолидации под нагрузкой и т. д. Однако известно лишь небольшое число работ, в которых этот вопрос рассматривается [2, 39] применительно к жестким стойкам и сваям-оболочкам; на основании существенного увеличения деформативности опор после водонасыщения несвязного грунта в этих работах отмечалось, что это необходимо учитывать при расчете свай и свай- оболочек на горизонтальные нагрузки, однако практических рекомендаций не приводилось.
Для расчета свай в водонасыщенных несвязных грунтах исследовалась совместная работа горизонтально нагруженных свай и свайных групп типов Д и К (см. табл. 1) различной жесткости с основанием, представленным маловлажными и водонасыщенными песками, при развитии значительных перемещений (см. § 8).
Оценивая результаты опытов по графикам зависимостей
,
отметим их криволинейное очертание (рис. 31). Лишь на участке u0/d < 0,02-0,05 их можно условно считать линейными.
Анализируя попарно интегральные графики
, можно установить, что водонасыщение несвязного грунта, вызывающее уменьшение объемных сил от собственного веса грунта, приводит к существенному увеличению деформативности основания и снижению (до 2 раз) сопротивляемости свай горизонтальным нагрузкам, что начинает заметно проявляться с момента загружения сваи.
На снижение сопротивляемости основания при полном водонасыщении указывают также эпюры напряжений в грунте σ (рис. 32,а), построенные по данным опытов с группами из двух свай для глубины z=0,95 м.
Статистическая обработка показаний тензорезисторов позволила получить достаточно точные значения изгибающих моментов. На рис. 32, б показаны эпюры изгибающих моментов для двух ступеней нагрузки Н0 - 15 и 25 кН, по которым четко прослеживается общая тенденция в изменении положения максимального изгибающего момента Мтах по длине сваи I в песках различной степени влажности. Например, при H0=25 кН максимальный изгибающий момент отмечается на относительной глубине z/l = 0,31 —0,33 - в песках естественной влажности и z/l = 0,4—0,43 в полностью водонасыщенных. Кроме того, из рис. 32,б следует, что неучет взвешивающего действия воды может привести к значительной (до 40%) недооценке возникающих в сваях усилий. Используя экспериментальные эпюры полного реактивного давления грунта и графики деформаций стволов свай, были получены кривые нелинейного деформирования σ, и для нескольких сечений по глубине z, описывающие поведение грунта на контактной поверхности (рис. 32,в). Реактивные давления в полностью водонасыщенном грунте на всем диапазоне перемещений свай существенно меньше, чем в песках естественной влажности, что свидетельствует о снижении расчетных деформативно-прочностных параметров системы "свая-грунт" и σпр. Таким образом, в расчетах свай на горизонтальную нагрузку влияние условий водонасыщения целесообразно учитывать посредством модификации кривых σ, u, или, другими словами, внося изменения в начальный коэффициент сопротивляемости k0 и предельное давление на грунт σпр.
На основе проведенных опытов и анализа имеющегося в литературе экспериментального материала выбраны ориентировочные значения для песчаных грунтов, находящихся под водой (см. табл. 3), которыми рекомендуется пользоваться при отсутствии данных по полевым испытаниям грунтов и свай. Для определения σпр в поверхностной и глубинной зонах основания можно пользоваться зависимостями (37) и (38), однако следует учитывать уменьшение объемных сил от собственного веса в результате взвешивания грунта водой и некоторое снижение угла внутреннего трения на 1—2°.
