** Argyf saakkundige ynhâld en serieus risiko: ** it artikel behâldt de histoaryske rekken fan helling stabiliteit, symboalen, formules en diagrammen út de oarspronklike tekst. It giet net om in geotechnysk ûndersyk, ôfgraving of wâlprojekt, stabiliteitsberekkening, ôfwetteringsplan, ierdferskowingevaluaasje of wurkynstruksjes. In ûnstabile helling kin ynienen minsken, gebouwen en diken begrave; waarnommen cracks, bulges, bewolkt wetter, hommelse delgong of ferpleatsing moatte wurde behannele as in reden foar it ferpleatsen fuort út ’e gefaar sône en driuwend profesjonele evaluaasje.
Hjoed is Savo Kusić rjochte op houten finsters, hout-aluminium finsters, oanpaste finsters, doar en oanfragen foar offerte. Dit artikel bliuwt in technysk argyf en fertsjintwurdiget gjin oanbod fan geotechnysk ûntwerp, tafersjoch of útfiering fan ierdewurken.
Foar oanleine ierdewurken lykas besunigings, wâlen en kanalen falle de lêste hellingen soms yn. En in natuerlike helling, sûnder keunstmjittige wurken, kin bewege ynienen en mei grutte krêft of hiel stadich. Dizze ferskynsels binne al lang it ûnderwerp fan geologyske en geomechanyske stúdzjes, mei as doel de stabiliteit te evaluearjen út ‘e fysike skaaimerken fan’ e boaiem en de betingsten fan elk yndividueel gefal.
Oarsaken fan beweging fan ierdmassa’s
De betingst foar de stabiliteit fan elke boaiem, itsij in keunstmjittich ierde foarwerp as in natuerlike boaiem, is dat der in lykwicht is tusken eksterne krêften en ynterne ferset fan ’e boaiem. Eksterne krêften binne yn it foarste plak it eigen gewicht fan ’e boaiem, dat meastal de ienige eksterne krêft is, folge troch elke oare eksterne lading dy’t op ’e helling wurket, permanint of beweecht. De ynterne wjerstân bestiet út gearhing en wriuwing yn ferbûne boaiem, en allinnich wriuwing yn ûnbûne grûn.
Fig. 1. Sloping fan losse boaiemdyk
As wy in wâl fan hichte h observearje makke fan folslein losse grûn, bygelyks droech ferpakt sân, dan sille wy bepale dat de helling fan dy wâl in hoeke β nei de horizontaal hellet (fig. 1). De grutte fan ’e hoeke β hinget ôf fan ferskate faktoaren lykas nôtgrutte, nôtfoarm en ferdichting. As wy de wâlhichte h ferheegje nei h1, h2, ensfh mei itselde ûnbûn materiaal fan deselde ferdichting, feroaret de hoeke β net, de wâlhelling bliuwt op deselde helling oant in ûnbeheinde hichte h. Foar in opjûne losse grûn is de natuerlike hellingshoek β ûnôfhinklik fan ’e hellinghichte h. De grutte fan ’e hoeke β foar ûnbûne grûn hinget ôf fan ’e hoeke fan ’e ynterne boaiemfriksje φ en wurdt oannommen dat it wat lytser is as dy, of lyk oan dy, β ≤ φ.
Fig. 2. Snijhelling yn ferbûne grûn
As wy sjogge nei in besuniging makke yn bûnte grûn, sille wy fine dat de helling fan ’e besuniging ûnder in sterkere helling hâlden wurdt1:m, d.w.s. op in gruttere hoeke β troch it feit dat de ynterne wjerstân fan ’e bûnte boaiem ferhege wurdt troch gearhing, dy’t net yn droech sân bestiet (fig.2). By beskate boaiemsoarten, lykas droege löss, kin gearhing de ynterne wjerstân sa fergrutsje dat de boaiem mei in fertikaal ôfsnien side hâlden wurde kin, dus ûnder in hoeke β =90°. As wy lykwols de snijhichte h yn bûne grûn ferheegje nei h1, h2 ensfh., moat de oanstriidhoeke fan ‘e bevel fan’ e besuniging β fermindere wurde om de skuorre yn stabiliteit te behâlden. Foar elke hellingshoek β fan ‘e helling fan’ e besuniging yn in opjûne begrinzge boaiem is der ien krityske hichte hc. As wy dizze hichte grutter meitsje, sil de helling AB net yn lykwicht hâlden wurde en sil it glydzje op in glide oerflak CD (fig.3). It glydzjen ûntstie troch in fersteuring yn it lykwicht tusken de eksterne krêft, it eigen gewicht fan de ierdmassa en de ynderlike wjerstân, dy’t net mear genôch wie om de tanommen eksterne krêft tsjin te gean, dus troch it tanommen gewicht fan de boaiemmassa troch de tanimming fan de hichte fan de helling h.
Sl.3. Sneinhelling yn gearhingjende grûn
Ut it boppesteande folget dat de hoeke fan ‘e natuerlike helling fan’ e boaiem kin net oannommen wurde as in konstante wearde foar de opjûne boaiem, om’t syn wearde ûnder alle oare betingsten hinget ôf fan ‘e hichte fan’ e helling en nimt ôf mei de tanimming fan dizze hichte. Lykwols, it wurdt faak oannommen foar hellingen fan lytse hichten as in konstante wearde, ôfhinklik fan de hoeke fan ynterne boaiem wriuwing φ.
Equilibrium fersteuring kin ek foarkomme sûnder it fergrutsjen fan de snijhichte h, bygelyks as de ynterne boaiem wjerstân ôfnimt. De eleminten fan ynterne wjerstân fan bûnte boaiem, gearhing en wriuwing, binne tige fariabele en ôfhinklik fan de hoemannichte wetter yn ’e boaiem. Dêrom is de oarsaak fan it glydzjen yn in protte gefallen de oerfersêding fan wetterbûne boaiem, dy’t sa grut wêze kin dat de boaiem him net mear ûnder hokker helling dan ek stypje kin, mar troch syn eigen gewicht glydt.
Fig. 4. Gliding fan grûn troch foarming fan glide oerflakken
D’r binne ferskate gefallen fan boaiemgliden troch it ferminderjen fan ynterne wjerstân, wêrfan wy hjir in pear karakteristike neame.
Underwiis fan slide oerflakken
As der op in helling ûnder de oerflaklaach permeabele boaiem in ûnpermeabele laach klaai (fig. 4a), of as der in skuorjende laach sân yn de klaailaach sit (fig. 4b), dêr’t in sfear fan ôfwetterje kin (bgl. ierdferskowingen kinne foarkomme. In gruttere hoemannichte wetter giet troch de permeabele laach nei de klaailaach, dy’t it sterk wiet, wêrtroch’t har wjerstân op it oerflak, dêr’t de boppeste laach slipt, ferminderet.
Fersteuring fan lykwicht troch snijen fan in besuniging
Troch de besuniging by de oanlis fan spoar- en diken te besunigjen wurdt de eardere lykwichtsstân fersteurd, om’t yn it knipprofyl de boaiem sûnder stipe bliuwt en troch swiertekrêft nei ûnderen nei ûnderen giet. In lykwichtsstân kin behâlden wurde as de ynderlike wjerstân fan de boaiem grut genôch is om dy oanstriid tsjin te gean, wat ek mooglik is as de ôfsnien grûn bestiet út lagen dy’t sterk nei de besnijing oanstutsen binne.
Sl.5. Sliding fan terrein troch ôfsnijing yn laach grûn
As de lagen fan ûnpermeabele en permeabele boaiem lykwols ôfwikseljend ôfsnien wurde (fig.5), is der in mooglikheid fan útloging fan permeabele boaiem en wietsjen fan ûnpermeabele boaiem, wêrop slip kin foarkomme.
Boaiemynhomogeniteit
Tinne lagen fan impermeable materiaal yn in wâl makke fan permeable boaiem, saneamde. klaai linzen (fig.6), kin ek slip feroarsaakje as in grutte hoemannichte wetter har berikt en in glide oerflak foarmet.
Sl.6. Gefal fan wâlglydzjen troch inhomogene gearstalling
Effekt fan froast
Under ynfloed fan froast sammelet wetter yn ’e oerflaklaach yn ’e foarm fan iislinsen. By it ûntjaan wurde de iislinsen yn wetter, dat de boaiem oersêde oant de djipte fan froastaksje, wêrtroch’t it in floeibere massa wurdt en syn stabiliteit ferliest.
Dit gefal komt allinich foar by froastgefaarlike grûn en mei langere froasttiid, om’t it in protte tiid nimt foar de foarming fan iislinsen.
Ferleging fan grûnwetternivo
As it grûnwetterpeil permanint ferlege wurdt, bygelyks troch it ûndernimmen fan wurk yn de grûn, droeget de boaiem út en as it klaai is dy’t in grutte swolling hat, komme der barsten. Der komme gruttere hoemannichten oerflak- en atmosfearysk wetter yn, wêrtroch’t de boaiem wiet en de ynterne wjerstân ferminderet, wat ek liede kin ta ierdferskowingen.
Der binne ek noch in protte oare gefallen fan terreinglydzjen, sadat der rekkene wurde kin dat elke gearhingjende grûn ûnder beskate omstannichheden syn ynterne wjerstân yn mear of mindere mate ferlieze kin en ûnder ynfloed fan eksterne krêften yn beweging brocht wurde kin.
Inkoherinte boaiem is stabyl salang’t de hellingshoeke fan ‘e helling lytser is as de hoeke fan ynterne wriuwing fan’ e boaiem. Mei dit soarte boaiem komt sliding allinich foar as de hellingshoek grutter is as de ynterne wriuwing. As der lykwols in wâl makke is fan ûnbûn materiaal op klaaigrûn, kin de klaaigrûn glydzje en de wâl ynstoarte, en is it nedich om de stabiliteit te kontrolearjen.
De stabiliteit fan ierdhellingen testen
Skuifflakfoarm
De betingst fan lykwicht tusken eksterne krêften en ynterne boaiemresistinsje waard ynsteld troch Coulomb mei syn fergeliking
τ ≤ c + σ tgϕ
dêr’t τ de boaiemskuorspanning is, c de gearhing is, σ de normale spanning op it glide oerflak is, ϕ de hoeke fan ynterne wriuwing is.
As de ynterne wjerstân, gearhing c en wriuwing σ tgϕ fan ‘e boaiem net genôch binne om de skuorspanning fan’ e boaiem tsjin te gean, bart gliden op in glide oerflak yn ’e boaiem. Der binne ferskate foarmen fan glide oerflakken, dy’t ôfhinklik binne fan ’e fysike eigenskippen fan ’e boaiem, stratifikaasje, fochtigens, eksterne lading en oare faktoaren.
De folgjende typyske sliding gefallen ferskille neffens posysje:
Fig. 7. Typyske gefallen fan ierdferskowingen
a) Sliding fan ‘e fertikale kanten fan’ e knip. Yn it gefal fan kanalen foar wetterfoarsjenning, riolearring, ensfh., dy’t groeven wurde mei fertikale kanten (fig. 7a), as de krityske hichte hc, dy’t ôfhinklik is fan ’e fysike eigenskippen fan ’e boaiem, oerslein wurdt, komt sliding op it oerflak ADC foar. Dizze slips binne meastentiids net oer de hiele lingte fan it kanaal, mar binne pleatslik, wat ferklearre wurdt troch de ûngelikense skuorkrêft fan ’e boaiem.
b) Diellike hellingsgliden (fig. 7b). Dizze slipkes ferskine faak yn ‘e maitiid op spoar- en dykknipsels en binne it gefolch fan oerfersêding fan’ e boaiem mei wetter.
c) Sloping sliding by night (fig. 7c). It is it glydzjen fan ‘e hiele helling fan’ e sneed of wâl nei it skonk C.
d) Slope sliding underfoet (Fig. 7d). It is it gliden fan ‘e hiele helling fan’ e besuniging of wâl en de boaiem ûnder de foet. Dizze slide wurdt ek wol subgrade breuk of Sweedske breuk neamd, nei de Sweden dy’t it earst beskreaun hawwe.
Oangeande de foarm fan it glydflak kin allinich beweare wurde dat it glydflak yn bûnte grûn net rjocht is, mar dat it in bûgd oerflak is. Bepaalde auteurs nimme in rûnbôge (Fellenius), in logaritmyske spiraal (Rendulić) of in kombinaasje fan dizze bûgde linen (Brinch Hansen) oan as de foarm fan it glide oerflak.
Effekt fan wetterfiltraasje op hellingsstabiliteit
As der eksterne wetter foar de helling mei in nivo fan N1 (fig.8), komt der wetterstreaming yn de boaiem efter de helling foar, wêrtroch’t ynterne wetterdruk yn de poaren ûntstiet, wêrtroch’t de wriuwing tusken fêste dieltsjes ôfnimt en de skuorspanning yn de boaiem grutter wurdt.
As it nivo is N1 fan wetter foar de helling in konstante, wetterkolom H*γW soarget foar wetterdruk yn de boaiempoarjes, wêrtroch’t de wriuwing tusken fêste dieltsjes ferminderet, wêrtroch’t it gefaar fan hellingsglydzjen grutter wurdt. As it nivo lykwols N is1 konstant, de druk fan ’e wetterkolom H*γW triuwt de fêste dieltsjes nei it binnenste fan ’e boaiem, wêrtroch’t it gefaar fan hellingsglydzjen foar in part fermindere wurdt. Yn dit gefal, by konstant wetterpeil N1 foar de helling is it gefaar fan glide fan de streamôfwertshelling, om’t it effekt fan wetterfiltraasje yn ’e boaiem it triuwen fan fêste dieltsjes yn ’e rjochting fan ’e bûtenkant fan ’e streamôfwerts helling soarget.
Sl.8. It effekt fan filtraasje op ’e stabiliteit fan ’e boaiemhelling
As de eksterne wetterpeil sakket skerp út de N nivo1 op N2 dan wurdt de stabiliteit fan de streamophelling bedrige. Yn dit gefal streamt it ynterne poarwetter nei de bûtenkant fan ’e streamophelling, en triuwt de fêste dieltsjes nei dy kant.
Fanwegen dit alles, as de boaiemhelling yn wetter ûnderdompele, moat it effekt fan wetterfiltraasje ek rekken holden wurde by it testen fan ‘e stabiliteit fan’ e helling.
It effekt fan wetterfiltraasje yn ’e boaiem hinget ôf fan ferskate faktoaren, wêrfan de wichtichste binne permeabiliteit fan ’e boaiem, hydrostatyske druk fan it eksterne wetter, tempo fan delgong fan it eksterne wetterpeil en homogeniteit fan ’e boaiem.
As wy oannimme dat de wâl yn fig. 8 fan homogeen isotropyske massa, ûnder it effekt fan hydrostatyske druk fan eksterne wetter fan nivo N1, sil wetter yn ‘e poaren fan’ e wâl streame yn ‘e rjochting fan’ e downstream helling, wêrby’t it nivo fan grûnwetter yn ‘e wâl sil ôfnimme mei de lingte fan’ e reizge dyk. As wy piezometerpipes AA’, BB’ en CC’ yn ’e wâl ynfiere (fig. 9), sil it poarwetter ûnder it effekt fan hydrostatyske druk dizze liedingen yngean en oprinne nei it nivo N1, dat yn alle liedingen itselde wêze kin, as de punten B_A binne selektearre, sadat de punten B_A binne selektearre yn de buizen binne h1, h2 en h3.
Fig. 9. Equipotential and current rigels
As wy mei h de hichte fan it wetterpeil N1 oantsjutte yn relaasje ta guon willekeurich keazen fleantúch O-O, dan is de potinsjele h foar alle 3 punten, A, B en C itselde. De line dy’t dizze trije punten ferbynt is de ekwipotinsjele line. It grûnwetter yn de boaiem kin net lâns dy line streame, mar allinnich yn de rjochting fan punten mei leger potinsjeel.
Op in fergelykbere wize kinne wy yn deselde massa de punten D, E en F selektearje mei in legere potinsjeel h ― Δh. De line dy’t by dizze trije punten gear is de ekwipotential line fan potinsjele h ― Δh. Wetter stream fan punt A fan de ekwipotential line ABC nei wat ûneinich ticht punt D fan de ekwipotential line DEF sil bestean yn ‘e rjochting fan’ e grutste yn ‘e rjochting fan’ e grutste hydraulic_, drop i.imax. Δlmin = AD. Dit betsjut dat de line AD dêr’t wetter lâns streamt loodrecht stiet op beide ekwipotensiaallinen, om’t
imax = Δh / Δlmin
dêr’t Δlmin normaal is foar beide ekwipotinsjele rigels. Dy normalen oan ‘e ekwipotensiaallinen binne de rjochtingen fan’ e wetterstream yn ’e permeabele massa en wurde stroomlinen neamd. De mienskip fan ekwipotinsjele en aktuele linen, ûnderling perpendikulêr op inoar, foarmet in streamnetwurk.
Flownetwurken hawwe ferskillende foarmen neffens massapermeabiliteit. It meast foarkommende gefal is in wâl makke fan permeabele massa op ûnpermeabele grûn, dus op grûn dy’t ûnpermeabel makke wurde kin (fig. 10). Yn dit gefal, as it eksterne wetterpeil konstant is, binne de streamlinen yn har middelste diel fan ’e parabola.
Fig. 10. Flownetwurk yn in permeabele wâl op ûnpermeabele boaiem
By de streamophelling ferbine de parabolen mei de linen loodrecht op ’e helling, dy’t de ekwipotinsjele line foarstelt, om’t op in konstant nivo N1 wetter de helling net streamt. Mei de streamôfwerts einigje de parabolen tangens oan de helling, dy’t noch in ekwipotensiaalline noch in stroomline is. It oerflak fan ‘e ûndjippe boaiem ûnder de wâl is in streamline, om’t it wetter oan’ e boaiem fan ’e wâl parallel oan dit oerflak streamt. Yn it boppeste diel einiget it streamnetwurk mei in basisparabola neamd de seepage line, dy’t de grins fan ’e boaiem ûnder de aksje fan filtraasje fertsjintwurdiget. Under dizze limyt is de boaiem ûnder it effekt fan filtraasje troch de hydrostatyske druk fan it eksterne wetter H*γW, wylst der gjin filtraasje is yn ’e boaiem dêrboppe. De sipelline wurdt ek wol de sêdingsline neamd, om’t der fan útgien wurdt dat de boaiem dêrûnder folslein mei wetter verzadigd is, wylst er dêrboppe foar in part verzadigd is.
Eigentlike hellingsbeoardieling moat ûndersiik, stratifikaasje, sterkteparameters, grûn- en oerflakwetter, nivoferoarings, ôfwettering, seismyk, ôfgravings- of fillfazen, neistlizzende struktueren en tydlike omstannichheden omfetsje. Opgraving sûnder goede beskerming en it yngean fan de sône fan mooglike ierdferskowing binne net feilich op grûn fan de algemiene tekst of de foarm fan de helling sels.