** Susbaint eòlaiche tasglainn: ** bidh foirmlean teacsa agus sganaidh a’ gleidheadh cunntas teòiridheach eachdraidheil, ach chan e sgrùdadh geo-teicnigeach a th’ annta, pròiseact balla gleidhidh, àireamhachadh seasmhachd, measadh balla a th’ ann mar-thà, plana cladhach no stiùireadh cur gu bàs. Tha cuideam talmhainn is uisge an urra ris an ùir shònraichte, sreathadh, teannachadh, drèanadh, uisge talmhainn, geoimeatraidh, gluasad balla, luchdan a bharrachd, reothadh agus gnìomh seismic. Airson gach fìor chùis, tha feum air obair sgrùdaidh, dàta obair-lann, inbhean dligheach agus co-sgrùdadh le innleadair geo-teicnigeach agus structarail ùghdarraichte.
An-diugh, tha Savo Kusić ag amas air uinneagan fiodha, uinneagan fiodha-alùmanum, uinneagan àbhaisteach, doras agus iarrtasan airson luachan. Tha an artaigil seo fhathast na thasglann eachdraidheil agus chan eil e a’ riochdachadh tairgse de dhealbhadh geo-theicnigeach, àireamhachadh no togail bhallachan gleidhidh.
Cuideam talmhainn air ballachan gleidhidh
Tha tomad na talmhainn le taic bhon bhalla-gleidhidh a’ cur cuideam air, buailteach a phutadh air adhart gu eadar-theangachadh (fig. 1a) no ga phutadh (fig. 1b). Tha meud cuideam na talmhainn E an urra ri grunn fhactaran, nam measg na feartan fiosaigeach as cudromaiche san ùir, deformachadh a’ bhalla, taiseachd na h-ùire agus staid uisge talmhainn, àirde a’ bhalla, luchd a-muigh agus garbh uachdar a-staigh a’ bhalla.
Image 1 - gluasad eadar-theangachaidh agus cuairteachadh a’ bhalla gleidhidh.
Brùthadh talmhainn aig fois
Ma tha am balla gleidhidh teann agus neo-ghluasadach, canar cuideam talmhainn aig fois ris a’ chuideam a tha ga chleachdadh agus tha e air a chomharrachadh le E0. Is e seo dìreach an cuideam a tha ann an ùir gun dragh aig an doimhneachd a chaidh fhaicinn, fo bhuaidh cuideam na h-ùir fhèin agus is dòcha ro-luchdachadh sreathan a chaidh a bhleith roimhe. Tha cuideam talmhainn aig fois tearc agus chan eil e a’ tachairt ach ann an cuid de chùisean, leithid le ballachan gleidhidh stèidhichte ann an creag chruaidh, an uairsin le pròifilean dùinte de thunailean is phìoban, agus le docaichean mòra, a tha gu tur neo-ghluasadach (Fig.2).
Dealbh2— cuideam talmhainn a’ gabhail fois air doca mòr.
Brùthadh talmhainn gnìomhach
Ma ghluaiseas am balla taice fo ghnìomhachd cuideam E air adhart no a ‘gluasad timcheall a’ phuing coise A, no cuid de phuing nas ìsle, a tha gu cunbhalach ann an ùir teann, ach a-mhàin na structaran dùinte agus mòra a chaidh ainmeachadh, an uairsin bidh an talamh air cùlaibh a ‘bhalla a’ leudachadh. Ma tha gluasad a ‘bhalla mòr gu leòr, tha pàirt den ùir air cùlaibh a’ bhalla, am priosma ABCA, air a bhriseadh dheth agus a ’sleamhnachadh sìos an uachdar sleamhnachaidh AC (fig.2). Canar cuideam gnìomhach na talmhainn ris a’ chuideam a chuireas am priosam sleamhnachaidh air a’ bhalla gleidhidh agus tha e air a chomharrachadh le Ea. Tha an cuideam seo gu math nas ìsle na an cuideam aig fois, timcheall air0,5gu0,7_e0_. Mar thoradh air sleamhnachadh priosam na talmhainn ABCA, tha cuideaman rùsgaidh τ air an cur an gnìomh air an uachdar sleamhnachaidh cruthaichte AC, a chuireas an aghaidh an t-sleamhnachadh agus a lughdaicheas cuideam na talmhainn. Aig an àm nuair a thòisicheas am priosam ABCA a’ sleamhnachadh, bidh an cuideam rùsgaidh τ a’ ruighinn an luach as àirde aca, a’ ciallachadh gur e aig an àm sin luach a’ chuideam talmhainn gnìomhach E aig an ìre as lugha. Mar sin, is e Ea an luach crìche as ìsle de chuideam na talmhainn.
Deuchainnean Terzaghi air cuideam talmhainn le stuth gainmhich air balla àirde h =1,50 msheall e, gus an luach crìche as ìsle de chuideam na talmhainn gnìomhach Ea a ruighinn, gum biodh an gluasad cuibheasach còmhnard den bhalla Δl de5/10.000àirde a’ bhalla no cuairteachadh mullach a’ bhalla Δl de1/5.000_h_ timcheall a’ chas A.
Brùthadh fulangach talmhainn
Ma chuireas sinn cuideam air a’ bhalla bhon taobh a-muigh gu taobh a-staigh na h-ùir (fig. 3), gluaisidh am balla air ais agus bidh an ùir a’ teannadh. Nuair a ruigeas gluasad a’ bhalla luach sònraichte Δl, dealaichidh am priosam crèadha ABCA bhon talamh, a thèid a phutadh suas leis an uachdar sleamhnachaidh AC fo ghnìomhachd eile an fheachd a-muigh. Is e an aghaidh a tha an ùir a’ toirt seachad an aghaidh gnìomh an fhorsa bhon taobh a-muigh aig àm dealachaidh a’ phriosma ABCA _ bruthadh talmhainn fulangach_ Ep. Is e seo an luach crìche as àirde as urrainn do chuideam na talmhainn a ruighinn.
Tha cuideam talmhainn aig fois air a dhearbhadh gu deuchainneach, fhad ‘s a ghabhas cuideam talmhainn gnìomhach agus fulangach a dhearbhadh gu àireamhachd, a’ cleachdadh dhòighean anailis no grafaigeach, agus stèidhichte air eòlas air feartan fiosaigeach na h-ùir, mar as trice air a dhearbhadh le dòighean obair-lann.
Figure 3 - cuideam talmhainn fulangach agus priosam sleamhnachaidh.
** Cudromach airson a chuir an sàs: ** chan eil staid gnìomhach, fulangach agus leisg air an taghadh ach le ainm an structair. Feumar sealltainn gu bheil gluasad balla ceadaichte, cuideaman èifeachdach, suidheachaidhean air an drèanadh no gun drèanadh, ìre uisge talmhainn agus atharrachadh, luchdan a bharrachd agus comas call talmhainn air beulaibh a’ bhalla. Faodaidh an roghainn ceàrr den staid cuideam cunnart a chuir air seasmhachd an aghaidh sleamhnachadh, tionndadh, comas giùlain na h-ùir agus neart a’ bhalla.
Co-dhùnadh co-èifeachd cuideam fois K0
Ma tha am balla gleidhidh fosgailte do bhuaidh cuideam statach, bu chòir gabhail ris a’ chuideam statach E0, a tha nas motha na cuideam gnìomhach na talmhainn, airson meud a’ bhalla gleidhidh. Tha a mheud eadar cuideam talmhainn gnìomhach agus fulangach, a rèir an seòrsa ùir agus an teannachadh.
Aig an doimhneachd t fo uachdar na talmhainn, is e an cuideam dìreach bho chuideam na h-ùire fhèin σt = γ·t. Mura h-eil comas ann leudachadh taobhach den ùir, bidh cuideam còmhnard σh = γ·t·K0, far a bheil K0 = σh/σt.
K0 an cuideam fois. Faodar co-èifeachd cuideam fois a dhearbhadh leis an deuchainn triaxial san dòigh a leanas.
Tha sampall de dh’ ùir gun dragh a chaidh a thoirt bho dhoimhneachd a’ chuideam fois air a chuir anns an inneal triaxial, far a bheil an cuideam taobhach σ3 air a chuir an sàs ann an luchd dìreach σ1 air atharrachadh gus nach tachair deformachadh taobhach, i.e. gu bheil an sampall deformation co-ionann ri neoni co-ionann ri neoni. Tha luachan nam bholtaids èifeachdach σ’1 agus σ’3 air an cur ris an diagram σ’1 – σ’3 (fig. 4), agus a’ chiad diagram den t-sreath luach a fhuaireadh a-mach dè am pàirt den t-sruth a gheibhear K0 = σ’3/σ’1.
Figure 4 - Co-dhùnadh co-èifeachd K__0 cuideam fois le deuchainn triaxial.
A rèir Petermann, is e luachan tuairmseach a’ cho-èifeachd cuideam fois
airson gainmheach teann K 0 = 0,40 – 0,45
airson gainmheach sgaoilte K 0 = 0,45 – 0,50
airson crèadha K0 = 0,60 – 0,75
**Luachan obair-lann: ** Tha na raointean tuairmseach gu h-ìosal fhathast nam pàirt den teacsa tùsail, ach chan eil iad nan àite airson a bhith a’ dèanamh deuchainn air sampallan riochdachail, modail geòlais agus luachan dealbhaidh. Feumar comharradh OCR de fhoirmlean, clàran-amais agus giorrachaidhean a sgrùdadh mu choinneamh stòr ùghdarrasach mus tèid àireamhachadh sam bith.
Dòighean air cuideam talmhainn gnìomhach a dhearbhadh — teòiridh Coulomb
B’ e Coulomb a’ chiad fhear a dh’ fhoillsich teòiridh cuideam talmhainn (1770 year), stèidhichte air eòlas làraich. Thug e sùil air a’ bhalla gleidhidh a’ cumail taic ris an ùir sgaoilte. Aig aon àm thug e air falbh am balla, far an do shleamhnaich tomad na talmhainn air uachdar sleamhnachaidh AC, claon aig ceàrn a leis a’ chòmhnard (fig. 5). Bidh cuideam W a’ phriosma talmhainn sleamhnachaidh ABC, air a chuartachadh le uachdar na talmhainn BC, an uachdar sleamhnachaidh AC agus am balla gleidhidh AB, ag obair aig an aon àm air a’ bhalla gleidhidh agus air an uachdar sleamhnachaidh. Chaidh meud a’ chuideam talmhainn gnìomhach Ea a dhearbhadh le Coulomb fon dà bharail a leanas:
-
gur e fìor uachdar a th’ anns an uachdar sleamhnachaidh;
-
gu bheil na trì feachdan cleasachd: cuideam a’ phriosma sleamhnachaidh W, an aghaidh a’ bhalla taic Ea agus an aghaidh brisidh Q air an uachdar sleamhnachaidh AC a’ trasnadh aig aon àm, a’ ciallachadh gu bheil am plèana feachdan dùinte. A rèir a’ bharail seo, ann an staid co-ionannachd crìche tha an cuideam W air a chuir dheth aig an aon àm le strì a’ bhalla taic Ea agus an aghaidh brisidh Q air an uachdar sleamhnachaidh.
Figure 5 - Co-dhùnadh cuideam gnìomhach talmhainn a rèir teòiridh Coulomb.
Chan eil na barailean roimhe seo a’ freagairt ri fìrinn. Chan e uachdar dìreach ach lùbte a th’ anns an uachdar sleamhnachaidh. Chan eil eadar-ghearradh nan trì feachdan cleasachd ann ach ann an aon chùis, nuair a tha uachdar na talmhainn air cùl a’ bhalla còmhnard, tha uachdar a-staigh a’ bhalla dìreach agus tha stiùir an fhorsa Ea còmhnard, fhad ‘s nach eil e ann anns na cùisean eile. Ach, a dh’aindeoin na h-eadar-dhealachaidhean sin, tha co-dhùnadh cuideam gnìomhach talmhainn fhathast stèidhichte air teòiridh Coulomb, oir tha e air a dhearbhadh gu bheil e comasach a chleachdadh ann an iomadh cùis.
Gus cuideam gnìomhach na talmhainn a dhearbhadh Ea ghabh Coulomb ris mar thoradh air buaidh cuideam tomad na talmhainn W gun robh gluasad a’ bhalla taic agus cruthachadh a’ phriosma ABC de chuideam talmhainn gnìomhach. A ‘gabhail ris gu bheil an aghaidh a-staigh na h-ùir a’ gabhail a-steach a-mhàin suathadh. Bidh Coulomb a’ lobhadh a’ chuideam W ann an dà phàirt, aon ann an stiùireadh feachd cuideam na talmhainn gnìomhach Ea, am fear eile a dh’ ionnsaigh an aghaidh brisidh Q air an uachdar sleamhnachaidh (fig.5b). Ann a bhith a’ dèanamh seo, tha Coulomb a’ gabhail ris cuideachd gu bheil am pàirt ag obair aig ceàrn brisidh a-staigh leis an àbhaist don uachdar sleamhnachaidh AC, agus gu bheil am pàirt Ea ag obair aig ceàrn de chlaonadh δ leis an àbhaist gu uachdar a-staigh a’ bhalla AB. Tha an fhorsa W air a dhearbhadh le treòrachadh, meud, agus stiùireadh.
Airson uachdar sleamhnachaidh sònraichte aig ceàrn α leis a’ chòmhnard, gheibhear am feachd W bho uachdar prism na talmhainn ABC airson faid1,0 mceart-cheàrnach ris a’ phlana agus cuideam talmhainn tomhas-lìonaidh γ, W=AΔABC x1,00x _gh. Tha na feachdan Ea agus Q aithnichte le stiùireadh. Stèidhichte air a’ phlana feachdan (Fig.5b) agus an teòirim sine a th’ againn:
Figure 6 — cùis far a bheil feachdan an gnìomh a’ dol tarsainn aig aon àm.
Chan eil am foirm seo ceart ach ma tha an talamh còmhnard (v=0), tha uachdar a-staigh a’ bhalla dìreach (θ=0) agus tha stiùir an fhorsa Ea còmhnard (δ=0 nuair a tha am balla gu tur rèidh. 6).
Airson a’ chùis shònraichte seo ris an canar Rankin tha againn:
! Foirmle cuideam talmhainn gnìomhach air a sganadh airson cùis shònraichte Rankine
Tha an cuideam W sa chùis seo W = 0.5·γ·h_2/tg_α, far a bheil γ na chuideam tomhas-lìonaidh na h-ùir.
Ma bheir sinn a-steach an luach roimhe a-steach don cho-aontar airson Ea, gheibh sinn:
Tha an co-aontar roimhe a’ toirt iomradh air uachdar sleamhnachaidh neo-riaghailteach AC. Ach, feumar an fheachd Ea a dhearbhadh airson an uachdar sleamhnachaidh èiginneach, i.e. am fear air a bheil sleamhnachadh nas buailtiche tachairt. Is e an uachdar a bheir an luach as àirde de chuideam talmhainn gnìomhach max Ea.
Airson àirde balla sònraichte H agus ceàrn seasmhach suathaidh a-staigh ϕ, tha luach cuideam talmhainn gnìomhach ag atharrachadh a rèir ceàrn claonadh α an uachdar sleamhnachaidh chun chòmhnard. Gheibhear an luach max Ea ma nì sinn eadar-dhealachadh air Ea le α agus ma shuidhicheas sinn an eadar-dhealachadh co-ionann ri neoni:
Chan e àireamhair a th’ ann am foirmle: dh’ fhaodadh gum bi taisbeanairean, clàran-amais, ceàrnan agus soidhnichean nach gabh leughadh a bhith aig co-aontaran a chaidh a sganadh. Chan eil iad air an lethbhreacadh a-steach don phròiseact gun choimeas le stòr eòlach earbsach, sgrùdadh aonadan, barailean modail agus smachd neo-eisimeileach air na toraidhean. Feumaidh an àireamhachadh a bhith a’ toirt a-steach uisge, drèanadh, luchdan ri taobh crùn a’ bhalla, gnìomh seismic agus a h-uile cùis crìche iomchaidh.
Co-dhùnadh ceàrnan ϕ agus δ
Tha ceàrn frithidh a-staigh ϕ air a dhearbhadh san obair-lann. Tha a mheud an urra ris an t-seòrsa ùir, taiseachd agus teannachadh. Airson cuid de dh’ ùir, mar as trice bidh luach na ceàrn ϕ taobh a-staigh nan crìochan a tha air a thoirt seachad ann an clàr 1.
Clàr 1 - luachan tuairmseach na ceàrn frithidh a-staigh ϕ airson cuid de dh’ ùir.
Tha ceàrn claonaidh δ an fhorsa Ea bhon àbhaist gu uachdar a-staigh a’ bhalla an urra ri deformachadh a’ bhalla agus an ùir air a chùlaibh agus air cho garbh sa tha uachdar a-staigh a’ bhalla. Ma tha rèiteachadh na talmhainn nas motha na tuineachadh a’ bhalla, is e sin a’ chùis as cumanta, tha an ceàrn δ dearbhach, tha an suathadh eadar am balla agus an talamh ag obair suas. Ma tha suidheachadh a’ bhalla nas motha na tuineachadh na talmhainn, rud a tha na chùis air leth, tha an ceàrn δ àicheil, tha an suathadh eadar am balla agus an talamh ag obair sìos. Tha luachan cuibhreachaidh na ceàrn δ airson uachdar balla gu tur rèidh δ=0, airson fear gu tur garbh δ=ϕ. San fharsaingeachd, thathas a’ gabhail ri δ=2/3_ϕ_, leis gu bheil ùir a’ bhalla air a dhìon gu maireannach bho fhliuchas làidir. Ma tha an ùir air cùl a’ bhalla fosgailte do chrithean-talmhainn làidir, thèid gabhail ri δ=ϕ/2, agus ma tha e glè fhliuch δ=0.
**Luachan dealbhaidh ceàrnan: ** chan eil luachan clàr is tuairisgeulach ϕ agus δ a’ buntainn gu dìreach ri àite sònraichte. Feumaidh an roghainn de pharamadairean a bhith a rèir seòrsa agus suidheachadh na h-ùir, an dòigh stàlaidh agus teannachaidh, drèanadh, gluasad a’ bhalla ris a bheil dùil, cho garbh sa tha an conaltradh agus an dòigh pròiseict buntainneach.
Sgaoileadh cuideam talmhainn air cùlaibh a ’bhalla agus puing ionnsaigh feachd Ea
Dealbh7— cuairteachadh cuideam talmhainn nuair a bhios am balla-taic a’ cuairteachadh timcheall a’ bhun-phuing A.
Tha cuairteachadh cuideam talmhainn air uachdar a-staigh a’ bhalla an urra ri deformachadh a’ bhalla taice, air cumadh uachdar na talmhainn air cùl a’ bhalla agus air cumadh uachdar a-staigh a’ bhalla.
Tha puing ionnsaigh cuideam na talmhainn gnìomhach Ea an urra ri cuairteachadh cuideam air uachdar a-staigh a’ bhalla agus air a chumadh. Tha e an-còmhnaidh aig àirde meadhan grabhataidh uachdar an diagram cuideam.
Ghabh Coulomb ris gu bheil an cuideam talmhainn air cùlaibh a ‘bhalla a’ meudachadh gu sreathach le doimhneachd, mar a tha e le uisge, ris an canar. cuairteachadh hydrostatic de chuideam talmhainn (fig.7). Ach, chan eil an cuairteachadh cuideam hydrostatic ann ach nuair a bhios am balla a’ tionndadh timcheall a’ chas A no aig ìre nas ìsle, agus anns a h-uile cùis eile bidh e a’ falbh bhuaithe.
Ma tha am balla taiceil a’ cuairteachadh timcheall a’ phuing coise A, no puing air choireigin nas ìsle, gluaisidh an ùir sìos (Fig.7a), far nach eil putadh a dh’ ionnsaigh taobh a-staigh na talmhainn. Anns a ‘chùis seo, bidh sleamhnachadh ùir a’ tachairt air na h-uachdaran as lugha de dh ’ionnsaigh M1c1, M2c2… co-shìnte ris an uachdar sleamhnachaidh AC, a thachras nuair a tha cuairteachadh a’ bhalla mòr gu leòr gus am priosam sleamhnachaidh ABCA a chruthachadh.
Mar sin, anns a ‘chùis seo, bidh an cuideam a’ meudachadh ann an co-rèir ris an doimhneachd, ie tha cuairteachadh cuideam na talmhainn a rèir Coulomb hydrostatic. Gheibhear an diagram cuideam talmhainn gnìomhach stèidhichte air eòlas an fhorsa Ea agus àirde a’ bhalla h, leis gu bheil an fhorsa Ea co-ionann ri farsaingeachd an diagram cuideam abc (Fig.7b):
Ea=x·h/2, cò às a tha x=2Ea/h,
is e sin, leis gu bheil Ea = ½ γh2Tha, x = γhKa.
Dealbh8- cuairteachadh cuideam talmhainn nuair a thionndaidheas am balla timcheall a’ mhullach B no puing nas àirde L.
Ma thionndaidheas am balla taice timcheall mullach a’ bhalla B no puing nas àirde L (fig.8a).1c1_, M2c2…
Nuair a bhios am balla a’ cuairteachadh a tha mòr gu leòr, tha uachdar sleamhnachaidh AC air a chruthachadh, air am bi am priosam sleamhnachaidh a’ sleamhnachadh sìos aig àm eas-tharraing. Mar thoradh air a bhith a ‘putadh an ùir anns a’ phàirt àrd, tha cuideam talmhainn fulangach a ‘nochdadh, a tha gu math nas àirde na an tè gnìomhach, agus anns a’ phàirt sin tha an diagram cuideam bd a ‘freagairt ris a’ chuideam fulangach Ep (fig. 8b). Leis gu bheil an cuideam talmhainn iomlan Ea an urra ri meud priosam na talmhainn ABCA agus gu bheil e co-ionann ri uachdar triantanach an diagram cuideam abe, lùghdaichidh an diagram seo na cùrsa eile, gus am bi an uachdar aige co-ionann ris an uachdar triantanach abe. Is e an fhìor dhiagram cuideam sa chùis seo lùbach bc, nach gabh a dhearbhadh gu matamataigeach. Ach, tha meadhan grabhataidh S uachdar na diagram ac os cionn meadhan grabhataidh uachdar an diagram triantanach, nach eil cho fàbharach airson seasmhachd a’ bhalla gleidhidh, leis gu bheil puing ionnsaigh an fhorsa Ea nas àirde. A rèir Terzaghi, tha e suidhichte aig leth àirde a’ bhalla taice.
Ma thèid am balla taiceil a ghluasad air adhart ann an eadar-theangachadh (fig. 9a), lughdaich an cuideam a bha ron ghluasad a’ freagairt ri cuideam na talmhainn anns an staid fois E0, far nach nochd uachdar le strì nas ìsle, ach nuair a ghluaiseas am balla mòr gu leòr, tha uachdar sleamhnachaidh AC BC air a chruthachadh a’ dol sìos. Leis gu bheil an cuideam iomlan co-ionann ri farsaingeachd triantanach an diagram cuideam abe (fig. 9b), lùghdaichidh an diagram cuideam anns a’ chùrsa eile aige. Is e an fhìor dhiagram cuideam an loidhne lùbte ac, nach gabh a dhearbhadh gu matamataigeach. A rèir Terzaghi, tha meadhan grabhataidh S aig an àirde 0,40 – 0,45_h_.
Figure 9 - cuairteachadh cuideam talmhainn rè gluasad eadar-theangachaidh den bhalla gleidhidh air adhart.
A’ beachdachadh air an dòigh air cuideam talmhainn a dhearbhadh mar fhìor luach, am fear as motha airson gnìomhach agus an ìre as lugha airson fulangach, thathas a’ beachdachadh air teòiridh Coulomb mar fhìor dhòigh air cuideam talmhainn a dhearbhadh.
** Nòta innleadaireachd deireannach: ** tha an ìre cuairteachaidh agus ionnsaigh an urra ris an dòigh anns a bheil an structar air a dheformachadh. A bharrachd air cuideam talmhainn, drèanadh agus cuideam uisgeachaidh, feumar sgrùdadh a dhèanamh air seasmhachd cruinneil agus a-staigh, sleamhnachadh, gluasad, giùlan talmhainn agus tuineachadh, neart balla is bunait, bleith, leachadh, ìrean cladhach agus seasmhachd sealach. Feumaidh suidheachadh balla a th’ ann mar-thà a’ sealltainn gluasad, sgàinidhean, bulging no aodion uisge gun smachd measadh proifeasanta sa bhad.