Ábhar saineolaí cartlainne: caomhnaíonn téacs agus foirmlí scanta cuntas stairiúil teoiriciúil, ach ní staidéar geoiteicniúil, tionscadal balla coinneála, ríomh cobhsaíochta, measúnú ar bhalla atá ann cheana féin, plean tochailte nó treoracha feidhmithe iad. Braitheann brúnna talún agus uisce ar an ithir shonrach, srathú, balcadh, draenáil, screamhuisce, céimseata, gluaiseacht balla, ualaí breise, sioc agus gníomh seismeach. I gcás gach cás fíor, tá gá le hobair imscrúdaithe, sonraí saotharlainne, caighdeáin bhailí agus seiceáil chomhpháirteach ó innealtóir geoiteicniúil agus struchtúrach údaraithe.
Inniu, tá Savo Kusić dírithe ar fuinneoga adhmaid, fuinneoga adhmaid-alúmanam, fuinneoga saincheaptha, doras agus iarratais ar luachan. Is cartlann stairiúil fós an t-alt seo agus ní thairgeann sé dearadh geoiteicniúil, ríomh nó tógáil ballaí coinneála.
Brú an domhain ar bhallaí coinneála
Cuireann mais an domhain a bhfuil an balla coinneála á tacú aici brú air, ag claonadh chun é a bhrú ar aghaidh go haistrithe (fig. 1a) nó é a bhrú (fig. 1b). Braitheann méid an bhrú talún E ar roinnt fachtóirí, ina measc na hairíonna fisiceacha is tábhachtaí den ithir, dífhoirmiú an bhalla, taise ithreach agus riocht screamhuisce, airde an bhalla, ualach seachtrach agus garbh an dromchla istigh den bhalla.
Image 1 — gluaiseacht aistritheach agus rothlú an bhalla coinneála.
Brú an domhain ar fos
Má tá an balla coinneála docht agus dochorraithe, tugtar brú talún ar fos ar an mbrú atá ag gníomhú air agus cuirtear in iúl é le E0. Is é seo go beacht an brú atá i réim in ithir nach gcuirtear isteach uirthi ag an doimhneacht a breathnaíodh, faoi thionchar mheáchan na hithreach féin agus b’fhéidir réamhluchtú na sraitheanna creimthe roimhe seo. Is annamh a bhíonn brú na Cruinne ar fos agus ní tharlaíonn sé ach i gcásanna áirithe, mar shampla le ballaí coinneála atá bunaithe ar charraig sholadach, ansin le próifílí dúnta tolláin agus píopaí, agus le duganna ollmhóra, atá go hiomlán doghluaiste (Fíor.2).
Pictiúr2— brú talún a scíth a ligean ar dhuga ollmhór.
Brú gníomhach talún
Má ghluaiseann an balla tacaíochta faoi ghníomhaíocht brú E ar aghaidh nó rothlaíonn sé timpeall an phointe coise A, nó pointe éigin níos ísle, atá ina gcásanna rialta in ithir comhbhrúite, ach amháin na struchtúir dúnta agus ollmhóra thuasluaite, ansin leathnaíonn mais an domhain taobh thiar den bhalla. Má tá gluaiseacht an bhalla mór go leor, tá cuid den ithir taobh thiar den bhalla, an priosma ABCA, briste agus sleamhnaítear síos ar an dromchla sleamhnáin AC (fig.2). Tugtar an brú gníomhach talún ar an mbrú a chuireann an priosma sleamhnáin ar an mballa coinneála agus is é Ea a thugtar air. Tá an brú seo i bhfad níos ísle ná an brú ag an gcuid eile, thart ar0,5chuig0,7_E0_. Mar gheall ar shleamhnú an phriosma talún ABCA, cuirtear strus lomadh τ i ngníomh ar feadh an dromchla sleamhnáin foirmithe AC, rud a chuireann i gcoinne an sleamhnáin agus a laghdaíonn brú an domhain. I láthair na huaire nuair a thosaíonn an priosma ABCA ag sleamhnú, bíonn an strus lomadh τ ag teacht ar a luach is airde, rud a chiallaíonn gurb é luach an bhrú talún gníomhach E an ceann is lú ag an nóiméad sin. Mar sin, is é Ea luach teorann níos ísle an bhrú talún.
Tástálacha Terzaghi ar bhrú talún le hábhar gaineamh ar bhalla ar airde h=1,50 mléirigh gur chun luach teorann níos ísle an bhrú cré gníomhach Ea a bhaint amach, is é an meán díláithriú cothrománach an bhalla Δl de5/10.000airde an bhalla nó rothlú barr an bhalla Δl de1/5.000_h_ timpeall an chos A.
Brú éighníomhach talún
Má chuirimid brú ar an mballa ón taobh amuigh i dtreo an taobh istigh den ithir (fig. 3), bogfaidh an balla ar ais agus dlúthóidh an ithir. Nuair a shroicheann gluaiseacht an bhalla luach áirithe Δl, scarfaidh an priosma cré ABCA ón talamh, a bheidh á bhrú suas ag an dromchla sleamhnáin AC faoi ghníomhaíocht bhreise an fhórsa seachtrach. Is é an fhriotaíocht a sholáthraíonn an ithir in aghaidh ghníomhaíocht an fhórsa sheachtraigh tráth deighilte an phriosma ABCA ná brú talún éighníomhach Ep. Is é an luach uasteorainn is airde is féidir leis an mbrú talún a bhaint amach.
Cinntear go turgnamhach brú talún ag an bhfos, agus is féidir brú talún gníomhach agus éighníomhach a chinneadh go ríomh, ag baint úsáide as modhanna anailíse nó grafacha, agus bunaithe ar eolas ar shaintréithe fisiceacha na hithreach, a chinntear de ghnáth trí mhodhanna saotharlainne.
Fíor 3 — brú éighníomhach cré agus priosma sleamhnáin.
Tábhachtach maidir le cur i bhfeidhm: ní roghnaítear staid ghníomhach, éighníomhach agus díomhaoin ach faoi ainm an struchtúir. Ní mór gluaiseacht balla incheadaithe, struis éifeachtach, coinníollacha draenáilte nó neamhdhraenáilte, leibhéal an screamhuisce agus athrú, ualaí breise agus poitéinseal le haghaidh caillteanas ithreach os comhair an bhalla a léiriú. Is féidir le rogha mícheart an stáit brú an chobhsaíocht a chur i gcontúirt in aghaidh sleamhnú, cealaithe, cumas iompair na hithreach agus neart an bhalla.
Comhéifeacht an bhrú scíthe a chinneadh K0
Sa chás go bhfuil an balla coinneála nochta d’éifeacht brú statach, ba cheart an brú statach E0, atá níos mó ná an brú talún gníomhach, a ghlacadh chun an balla coinneála a thoisiú. Tá a mhéid idir brú talún gníomhach agus éighníomhach, ag brath ar an gcineál ithreach agus a dhlúthú.
Ag an doimhneacht t faoi dhromchla na talún, is é σt = γ·t an brú ingearach ó mheáchan na hithreach féin. Mura bhfuil seans ann go ndéanfaí an ithir a leathnú go cliathánach, gníomhóidh brú cothrománach σh = γ·t·K0, áit a bhfuil K0 = σh/σt.
K0 an brú scíthe. Is féidir an chomhéifeacht brú sosa a chinneadh leis an tástáil trí-aiseach ar an mbealach seo a leanas.
Déantar sampla d’ithir neamhshuite a tógadh ó dhoimhneacht an bhrú scíthe a chur sa ghaireas tríaiseach, áit a ndéantar an brú cliathánach σ3 nuair a chuirtear ualach ingearach σ1 i bhfeidhm ionas nach dtarlaíonn dífhoirmiúchán cliathánach, i.e. go bhfuil an dífhoirmiúchán cliathánach cothrom le nialas, i.e. Cuirtear luachanna na voltais éifeachtacha σ’1 agus σ’3 i bhfeidhm ar an léaráid σ’1 – σ’3 (fig. 4) chun tosaigh an tadhlaí den líne a fhaightear a chinneadh, agus ar léaráid tosaigh an tadhlaí den líne a fuarthas. K0 = σ’3/σ’1.
Fíor 4 — comhéifeacht an bhrú scíthe K__0 a chinneadh trí thástáil thríaiseach.
De réir Petermann, is iad na luachanna atá ag an gcomhéifeacht brú scíthe ná
do ghaineamh dlúth K0 = 0,40 – 0,45
do ghaineamh scaoilte K0 = 0,45 – 0,50
do chré K0 = 0,60 – 0,75
Luachanna saotharlainne: Fanann na neas-raonta thíos mar chuid den bhuntéacs, ach ní ionadaíonn siad samplaí ionadaíocha, samhail gheolaíochta agus luachanna dearaidh a thástáil. Ní mór nodaireacht OCR na bhfoirmlí, na n-innéacsanna agus na réaltbhuíonta a sheiceáil i gcoinne foinse údarásach roimh aon ríomh.
Modhanna chun brú gníomhach talún a chinneadh — teoiric Coulomb
Ba é Coulomb an chéad cheann a d’fhoilsigh an teoiric brú talún (1770 bliain), bunaithe ar thaithí allamuigh. D’fhéach sé ar an mballa coinneála ag tacú leis an ithir scaoilte. Ag pointe amháin bhain sé an balla, trína sleamhnaigh mais an domhain feadh dromchla sleamhnáin AC, claonta ag uillinn a leis an gcothromán (fig. 5). Feidhmíonn meáchan W an phriosma cré sleamhnáin ABC, atá teorantach ag an dromchla tír-raon BC, an dromchla sleamhnáin AC agus an balla coinneála AB, ag an am céanna ar an mballa coinneála agus ar an dromchla sleamhnáin. Chinn Coulomb méid an bhrú talún gníomhach Ea faoin dá thoimhde seo a leanas:
-
gur dromchla fíor é an dromchla sleamhnáin;
-
go dtrasnaíonn na trí fhórsa gníomhaithe: meáchan an phriosma sleamhnáin W, friotaíocht an bhalla tacaíochta Ea agus friotaíocht frithchuimilte Q feadh an dromchla sleamhnáin AC ag pointe amháin, rud a chiallaíonn go bhfuil an plána fórsaí dúnta. De réir an toimhde seo, i staid chothromaíochta teorann cuirtear an meáchan W ar ceal ag an am céanna le friotaíocht an bhalla tacaíochta Ea agus an fhriotaíocht fhrithchuimilte Q feadh an dromchla sleamhnáin.
Fíor 5 — brú gníomhach talún a chinneadh de réir theoiric Coulomb.
Ní fhreagraíonn na boinn tuisceana roimhe seo don réaltacht. Ní dromchla díreach ach cuartha é an dromchla sleamhnáin. Níl trasnú na dtrí fhórsa gníomhaithe ann ach i gcás amháin, nuair a bhíonn dromchla an tír-raon taobh thiar den bhalla cothrománach, tá dromchla istigh an bhalla ingearach agus tá treo an fhórsa Ea cothrománach, cé nach bhfuil sé ann sna cásanna eile. Mar sin féin, in ainneoin na diallais seo, tá cinneadh brú talún gníomhach fós bunaithe ar theoiric Coulomb, mar go bhfuil sé cruthaithe go bhfuil sé inúsáidte go praiticiúil i go leor cásanna.
Chun an brú gníomhach talún a chinneadh Ea ghlac Coulomb leis mar gheall ar éifeacht mheáchan mais an domhain W go raibh gluaiseacht an bhalla tacaíochta agus foirmiú an phriosma ABC de bhrú gníomhach cré. Ag glacadh leis nach éard atá i friotaíocht inmheánach na hithreach ach cuimilte. Díscaoileann Coulomb an meáchan W ina dhá chomhpháirt, ceann amháin i dtreo an fhórsa brú gníomhach cré Ea, an ceann eile i dtreo na friotaíochta frithchuimilte mar thoradh air Q feadh an dromchla sleamhnáin (fig.5b). Agus é sin á dhéanamh aige, glacann Coulomb leis freisin go ngníomhaíonn an comhpháirt ar uillinn frithchuimilte inmheánaigh leis an ngnáthnós go dtí an dromchla sleamhnáin AC, agus go ngníomhaíonn an comhpháirt Ea ar uillinn diallta δ leis an ngnáthnós go dromchla istigh an bhalla AB. Cinntear an fórsa W de réir treo, méid, agus treo.
I gcás dromchla sleamhnáin tugtha ag uillinn α leis an gcothromán, faightear an fórsa W ó dhromchla an phriosma talaimh ABC ar fhad1,0 mingearach leis an bplean agus meáchan toirtmhéadrach ithreach γ, W=AΔABC x1,00x γ. Aithnítear na fórsaí Ea agus Q de réir treo. Bunaithe ar phlean na bhfórsaí (Fíor.5b) agus teoirim an tsínis atá againn:
Fíor 6 — cás trasnaithe fórsaí gníomhaithe ag pointe amháin.
Níl an fhoirm seo i gceart ach amháin sa chás go bhfuil an tír-raon cothrománach (v=0), tá dromchla istigh an bhalla ingearach (θ=0) agus treo an fhórsa Ea cothrománach (δ=0 nuair atá an balla go hiomlán mín). 6).
Do chás speisialta Rankin mar a thugtar air ní mór dúinn:
Is é an meáchan W sa chás seo W = 0.5·γ·h_2/tg_α, áit arb é γ meáchan toirt na hithreach.
Má thugaimid an luach roimhe seo isteach sa chothromóid le haghaidh Ea, faightear:
Tagraíonn an chothromóid roimhe seo do dhromchla sleamhnáin treallach AC. Mar sin féin, is gá an fórsa Ea a chinneadh don dromchla sleamhnáin chriticiúil, i.e. an ceann is dóichí go dtarlóidh sleamhnáin. Is é an dromchla a thugann an luach is airde brú gníomhach talún max Ea.
Le haghaidh airde balla tugtha H agus uillinn leanúnach frithchuimilte inmheánach glactha ϕ, athraíonn luach brú gníomhach talún de réir uillinn claonta α an dromchla sleamhnáin go dtí an cothrománach. Gheobhaidh tú an luach uasta Ea má dhifreálaimid Ea le α agus má shocraímid an difreálach cothrom le náid:
Ní áireamhán í an fhoirmle: d’fhéadfadh easpórtálaithe, innéacsanna, uillinneacha agus comharthaí doléite a bheith ag cothromóidí scanta. Ní dhéantar iad a chóipeáil isteach sa tionscadal gan comparáid a dhéanamh le foinse shaineolach iontaofa, seiceáil na n-aonad, boinn tuisceana na samhla agus rialú neamhspleách ar na torthaí. Ní mór uisce, draenáil, ualaí feadh choróin an bhalla, gníomh seismeach agus gach cás teorann ábhartha a áireamh sa ríomh.
uillinneacha ϕ agus δ
Cinntear uillinn an fhrithchuimilte inmheánaigh ϕ sa tsaotharlann. Braitheann a mhéid ar an gcineál ithreach, taise agus dhlúthú. I gcás cineálacha áirithe ithreach, is gnách go mbíonn luach na huillinne ϕ laistigh de na teorainneacha a thugtar i dtábla 1.
Tábla 1 — neasluachanna na huillinne cuimilte inmheánaigh ϕ do chineálacha áirithe ithreach.
Braitheann uillinn diall δ an fhórsa Ea ón ngnáth go dromchla istigh an bhalla ar dhífhoirmiú an bhalla agus an ithir taobh thiar de agus ar gharbh an dromchla istigh den bhalla. Má tá socrú na talún níos mó ná socrú an bhalla, is é sin an cás is coitianta, ansin tá an uillinn δ dearfach, gníomhaíonn an frithchuimilt idir an bhalla agus an talamh suas. Má tá socrú an bhalla níos mó ná socrú na talún, is cás eisceachtúil é, ansin tá an uillinn δ diúltach, an frithchuimilt idir an bhalla agus an talamh ag gníomhú síos. Is iad luachanna teorannacha na huillinne δ do dhromchla balla atá go hiomlán mín δ=0, le haghaidh dromchla iomlán garbh δ=ϕ. Go ginearálta, glactar le δ=2/3_ϕ_, ar an bhfíric go bhfuil ithir an bhalla cosanta go buan ó fhliuchadh láidir. Má tá an ithir ar chúl an bhalla faoi lé creathanna talún láidre, glactar le δ=ϕ/2, agus má tá sí an-fhliuch δ=0.
Luachanna dearaidh uillinneacha: ní bhaineann luachanna táblaí agus tuairisciúla ϕ agus δ go díreach le suíomh ar leith. Caithfidh rogha na bparaiméadar a bheith ag freagairt do chineál agus riocht na hithreach, an modh suiteála agus dlúthaithe, draenáil, gluaiseacht ionchais an bhalla, garbh an teagmhála agus cur chuige an tionscadail ábhartha.
Dáileadh brú talún taobh thiar den bhalla agus pointe ionsaí an fhórsa Ea
Pictiúr7— brú talún a dháileadh le linn rothlú an bhalla tacaíochta timpeall an bhunphointe A.
Braitheann dáileadh brú an domhain ar feadh dhromchla istigh an bhalla ar dhífhoirmiú an bhalla tacaíochta, ar chruth an dromchla ithreach taobh thiar den bhalla agus ar chruth dhromchla istigh an bhalla.
Braitheann pointe ionsaí brú gníomhach cré Ea ar an dáileadh brú ar feadh dhromchla istigh an bhalla agus ar a chruth. Tá sé i gcónaí ag airde lár domhantarraingthe dhromchla an léaráid brú.
Ghlac Coulomb go n-ardóidh an brú talún taobh thiar den bhalla go líneach le doimhneacht, mar atá le huisce, mar a thugtar air. dáileadh hidreastatach brú talún (fig.7). Mar sin féin, níl an dáileadh brú hidreastatach ann ach amháin i gcás nuair a rothlaíonn an balla timpeall an chos A nó pointe éigin níos ísle, agus i ngach cás eile imíonn sé uaidh.
Má rothlaíonn an balla tacaíochta timpeall an bhunphointe A, nó pointe éigin íochtair, bogann an ithir síos (Fíor.7a), nuair nach bhfuil aon bhrú i dtreo an taobh istigh den ithir. Sa chás seo, tarlaíonn sciorradh ithreach ar na dromchlaí is lú friotaíochta M1c1, M2c2… comhthreomhar leis an dromchla sleamhnáin AC, a tharlaíonn nuair a bhíonn rothlú an bhalla mór go leor chun an priosma sleamhnáin ABCA a fhoirmiú.
Mar sin, sa chás seo, méadaíonn an brú go comhréireach leis an doimhneacht, ie tá an dáileadh brú talún de réir Coulomb hidreastatach. Gheobhaidh an léaráid brú talún gníomhach bunaithe ar eolas an fhórsa Ea agus airde an bhalla h, ós rud é go bhfuil an fórsa Ea comhionann le hachar na léaráide brú abc (Fíor.7b):
Ea=x·h/2, as x=2Éa/h,
is é sin, ós rud é Ea = ½ γh2Ka, x = γhKa.
Pictiúr8— brú talún a dháileadh nuair a rothlaíonn an balla thart ar an mbarr B nó pointe éigin níos airde L.
Má chasann an balla tacaíochta timpeall barr an bhalla B nó pointe éigin níos airde L (fig.8a), tá brú sa chuid uachtarach i dtreo an taobh istigh den ithir, rud a bhrúitear in airde mar sin feadh na dromchlaí is lú friotaíocht M1c1, M2c2…
Ag rothlú sách mór an bhalla, cruthaítear dromchla sleamhnáin AC, agus sleamhnaíonn an priosma sleamhnáin síos le linn easbhrúite. Mar gheall ar bhrú na hithreach sa chuid uachtarach, is cosúil le brú éighníomhach cré, atá i bhfad níos airde ná an ceann gníomhach, agus sa chuid sin comhfhreagraíonn an léaráid brú bd don bhrú éighníomhach Ep (fig. 8b). Toisc go mbraitheann brú iomlán an domhain Ea ar mhéid an phriosma cré ABCA agus go bhfuil sé cothrom le dromchla triantánach na léaráide brú abe, laghdóidh an léaráid seo ina cúrsa breise, go dtí go mbeidh a dromchla cothrom leis an dromchla triantánach abe. Is é an léaráid brú iarbhír sa chás seo cuarlíneach bc, nach féidir a chinneadh go matamaiticiúil. Mar sin féin, tá lár an domhantarraingthe S de dhromchla an léaráid ac os cionn lár an domhantarraingthe ar dhromchla an léaráid triantánach, nach bhfuil chomh fabhrach do chobhsaíocht an bhalla coinneála, toisc go bhfuil pointe ionsaí an fhórsa Ea níos airde. De réir Terzaghi, tá sé suite ag leath airde an bhalla tacaíochta.
Má bhogtar an balla tacaíochta ar aghaidh san aistriúchán (fig. 9a), laghdaítear an brú a bhí ag freagairt don ghluaiseacht roimh an ngluaiseacht don bhrú talún sa stát scíthe E0, mar nach bhfeictear dromchlaí le friotaíocht níos ísle, ach nuair a ghluaiseann an balla sách mór, cruthaítear dromchla sleamhnáin ACBC ar feadh sleamhnán an domhain. Ós rud é go bhfuil an brú iomlán comhionann le limistéar triantánach an léaráid brú abe (fig. 9b), laghdóidh an léaráid brú ina chúrsa breise. Is é an léaráid brú iarbhír an líne chuartha ac, nach féidir a chinneadh go matamaiticiúil. De réir Terzaghi, tá lár an domhantarraingthe S ag an airde 0,40 – 0,45_h_.
Fíor 9 — dáileadh brú talún le linn gluaiseacht aistritheach an bhalla coinneála ar aghaidh.
Ag cur san áireamh an modh chun brú an domhain a chinneadh mar luach foircneach, an ceann is mó le haghaidh gníomhach agus an ceann is lú le haghaidh éighníomhach, meastar teoiric Coulomb mar mhodh foircneach chun brú talún a chinneadh.
Nóta innealtóireachta deiridh: braitheann dáileadh agus pointe ionsaithe an bhrú ar an mbealach iarbhír a dhéantar an struchtúr a dhífhoirmiú. Chomh maith le brú talún, brú draenála agus hidreastatach, cobhsaíocht dhomhanda agus inmheánach, sleamhnáin, díláithriú, iompar ithreach agus socrú, neart balla agus bunús, creimeadh, láisteadh, céimeanna tochailte agus cobhsaíocht shealadach a sheiceáil. Teastaíonn measúnú gairmiúil láithreach ar bhail balla atá ann cheana a thaispeánann gluaiseacht, scoilteanna, bulging nó sceitheadh uisce neamhrialaithe.