Ka hiki lawe ukana o ka lepo

I ka ʻenekinia lepo, hoʻoholo ʻia ka palena hiki ke kākoʻo ʻia o ka lepo a me ka ukana ʻae ʻia o ka lepo.

ʻO ka hiki lawe palena o ka lepo ʻo ia ka mea i hiki i ka manawa e kū mai ai ka haki ʻana o ka lepo. Kū ka haki ʻana o ka lepo ke ʻoi aku ka ukana a ke kahua e hana ai ma luna o ka lepo i kona ikaika ʻokiʻoki. I kēlā hihia, ma lalo o ka hana a ka ukana kahua P e kū mai ana nā ʻilikai o ke kūʻē liʻiliʻi loa ACD a me BCE – nā ʻilikai paheʻe sl. 1, ma luna o ia mau mea e pālākiō ʻia ai ka lepo ma ka ʻaoʻao a i ka manawa like e piʻi ai ka lepo ma luna aʻe o ka ʻilikai o ka honua ma kahi kokoke i ka hale DG a me EF, ʻoiai ke hāʻule iho nei ke kahua ponoʻī.

Sl. 1. Ka haki ʻana o ka lepo ma lalo o ka hopena o ka ukana o ke kumu

Piʻi ka ikaika ʻako o ka lepo me ka hohonu o ke kahua t, no ka mea, ma muli o ke kaumaha o nā papa luna e emi ana ka hiki ke hoʻokuke ʻaoʻao. No laila, paʻakikī nā kahua hohonu i ka hoʻoulu ʻana i ka haki o ka lepo, ʻoiai he pilikia nā kahua pāpaʻu i ka haki. Pēlā pū, ʻoi aku ka paʻakikī o nā kahua ākea i ka hoʻoulu ʻana i ka haki o ka lepo, no ka mea, ʻoi aku ka hohonu o nā ʻili paheʻe.

ʻO ka ukana ʻae ʻia o ka lepo ka ukana i hiki ke ʻae ʻia e hana ma luna o ka lepo me ka ʻole e hoʻoulu ʻia ka haki ʻana o ka lepo ma nā kūlana ʻino loa e hiki ai. Hoʻoholo ʻia ka ukana ʻae ʻia o ka lepo ma muli o ka hiki hāpai palena o ka lepo ma o ka hoʻohana ʻana i ka mea paʻa palekana. Ke hilinaʻi nei ka nui o ka mea paʻa palekana i nā mea he nui, a ʻo nā mea nui loa ka pololei o nā ʻano kino o ka lepo, ka hiki o nā loli i nā waiwai o nā ʻāpana kūʻē loko o ka lepo, ʻo ia hoʻi ka cohesion, nona ka waiwai e hiki ke ʻokoʻa ma nā palena ākea ma lalo o ka hana a ka wai ma ka lepo, a laila ka hopena o nā mea ʻē aʻe e hiki ai, e like me nā kūlana ukana (ka hiki o ka ukana koke a me ka ukana dynamic), ka hohonu o ke kahua, a me ka laula o ka wāwae kahua.

Hiki ke hoʻoholo ʻia ka hiki lawe ukana o ka lepo ma muli o ka haki ʻana o ka lepo, e hāʻawi ana i ka hiki lawe ukana palena. Ma lalo o ka hiki lawe ukana palena o ka lepo, ua manaʻo ʻia ka nui o ka ukana e hoʻoulu ai i ka haki. Aia ʻelua ala no ka hoʻoholo ʻana i ka hiki lawe ukana palena ma muli o ka haki ʻana o ka lepo, ʻo ia ka pāʻoihana makemakika a me ka ukana hoʻāʻo.

Hoʻoholo makemakika

Ua hoʻāʻo nui nā kānaka noiʻi he nui e ʻike i kahi hopena makemakika no ka hoʻoholo ʻana i ka hiki halihali palena o ka lepo, ma ke kumu o ka ʻike ʻana i nā mea pili a ma lalo o nā manaʻo like ʻole no nā kūlana haki. ʻO nā mea pili he mau hiʻohiʻona kino o ka lepo, i hoʻoholo ʻia ma nā hoʻāʻo hale hana ma luna o nā laʻana lepo i hoʻopilikia ʻole ʻia, ke kūlana o ka wai lalo honua, ka hohonu o ke kahua, ka nui a me ke ʻano o ka ʻili i kaumaha ʻia, a me ke ʻano o ke kaumaha ʻana, ʻo ia hoʻi ka kaumaha like a ʻole like ʻole, ka kaumaha waena a i ʻole ka kaumaha kūwaho o ka lepo. Hoʻokumu ʻia nā manaʻo no nā kūlana haki ma ka manaʻo plasticity a me ka manaʻo elasticity. Eia naʻe, ua hoʻokumu ʻia nā ʻano hou o ka hoʻoholo ʻana i ka hiki halihali o ka lepo ma ka manaʻo plasticity, i hui pū ʻia me kekahi mau manaʻo maʻalahi ʻia.

Ma ʻaneʻi e hōʻike ʻia ai kekahi mau ʻano helu i ʻike nui ʻia no ka hoʻoholo ʻana i ka hiki ke amo palena, ʻo ia hoʻi ka ukana i ʻae ʻia o ka lepo.

Ke kumu Prandtl-Caquota

Inā ua kūkulu ʻia ke kapuaʻi kumu AB ma ka hohonu t ma lalo o ka ʻili o ka ʻāina, ma kēia hohonu e kū ai ke kaomi hoʻopili po ma muli o ka ukana o ke kumu a me ke kaomi ʻaoʻao p=γt ma muli o ke kaumaha o ka lepo ma luna aʻe o ke pae o ke kapuaʻi kumu a hiki i ka ʻili o ka ʻāina (sl. 2).

Ma lalo o ka hana pololei ʻana o ke kaumaha o ke kahua, i ka manawa i ʻoi aku ai ka palena hiki ke kākoʻo ʻia o ka lepo, ʻike ʻia nā ʻili paheʻe pololei AC a me BC, e hana ana i ka ʻaoʻao α = 45° + ϕ/2 me ka ʻili i kaumaha ʻia. Hana kēia mau ʻili paheʻe i ka prisma lepo hana ABC.

Sl. 2. Nā ʻilikai paheʻe o ke ʻano o ka spiral logaritma ma lalo o ka hana a kahi ʻauamo kahua i ukana kikowaena ʻia e like me Prandtl-Caquot

Ma lalo o ka kaomi o ka prisma lepo ʻakoma, hana ʻia nā prisma lepo pasiva ma ka ʻaoʻao ADD1 a me BEE1, āna e hoʻāʻo ai e kipaku aʻe ma luna ma nā ʻilikai paheʻe DD1 a me EE1, ma ke kihi 45°-ϕ/2 me ka pae. Ma waena o ka ʻāpana kaomi lepo ʻakoma a me ka pasiva, aia ka ʻāpana ʻoki radial ACD a i ʻole BCE, kahi e kū mai ai ka paheʻe ʻana ma nā ʻilikai paheʻe kuʻekuʻe ke hala ʻia ka paona palena. Ua helu ʻo Résal, he ʻano helix lole ka ʻilikai paheʻe ma ka ʻāpana ʻoki radial me ka pōʻai ma A a i ʻole B, nona ka hoʻohālike r=r0 eπ tg_ϕ_

No ka hoʻoholo ʻana i ka ukana palena o ke one, ua hana ʻia kēia mau manaʻo kumu:

• he ʻili maʻalahi ke kumu, ʻo ia hoʻi, ʻaʻole e noʻonoʻo ʻia ke kūʻē ʻume ma waena o ke kapuaʻi kumu a me ka lepo;
• ʻo ka ikaika ʻoki o ka lepo ma nā ʻili D1M a me E1N ʻaʻohe, ʻo ia hoʻi ua nānā ʻole ʻia;
• ua ʻoi aku ka liʻiliʻi o ke kaumaha volumetric o ka lepo ma lalo o ke kumu γ=0, ʻo ia hoʻi, ua haʻalele ʻia ka hopena o ke kaumaha o ka lepo ma lalo o ka wāwae kumu, ma ka ʻāpana o ke kaulike plastikika.

Penei ke ʻano Prandtl-Caquot:

ʻO ka hiki hāpai palena o ka lepo ʻo ia

Inā mākou e kau:

ʻO ka hiki ke amo palena o ka lepo pili ʻia ʻo qf = γtm + cm1.

No nā waiwai ʻokoʻa o ka kihi o ka ʻako kūloko o ka lepo, ua hāʻawi ʻia nā waiwai no m a me m1 ma ka papa 1.

Papa 1. Nā waiwai o nā koefisina m a me m__1 no nā waiwai like ʻole o ke kihi o ka hakakā kūloko o ka lepo

ʻO ka ukana ʻae ʻia o ka lepo he qa = pdozv = qf/F kahi ʻo F ka mea palekana. No ka hoʻohana ʻana i ke kumu Prandtl-Caquot, lawe ʻia ʻo F = 4, no laila he qa = qf/4.

Kumu Terzaghi

Ua hāʻawi ʻo Terzaghi i kahi ʻano semi-empirical no ka helu ʻana i ka hiki ke amo palena o ka lepo ma lalo o ka hopena o nā ukana ʻano ʻāpana loloa, huinahā, a me ka pā poepoe. Ua nānā ʻo ia i kahi kahua i hoʻokumu ʻia ma ka hohonu Df ma lalo o ka ʻili o ka ʻāina, me ka laulā B (fig. 3), a ua ʻae ʻo ia aia ka paio ma waena o ke kapuaʻi kahua AB a me ka lepo, e kūʻē ana i ka kipaku ʻana ʻaoʻao o ka lepo, a ʻo nā ʻili paheʻe AB a me BC e hana i ke kihi o ka paio kūloko me ka ʻili i hoʻouka ʻia.

Sl. 3. Ka hiki hāpai palena o ka lepo ma ka ʻōlelo a Terzaghi

No laila, noho ka lepo i loko o ka wili lepo ABC, i loko ma waena o ke kahua AB a me nā ʻili paheʻe AC a BC, ma ke kūlana kaulike elastika a hana e like me kahi ʻāpana o ke kahua. ʻAʻole hiki ke hoʻopili ʻia ka prisma ABC a hiki i ka wā e like ai nā kaomi ma kona mau ʻaoʻao AC a BC me ka kaomi lepo passive o nā prisma ʻaoʻao, ʻo ia hoʻi, i ka wā e ʻoi aku ai ke kūlana palena o ke kaulike, hana ke kaomi hopena o ka lepo q ma lalo o ke kihi ϕ i ka normal i ka ʻili paheʻe, ʻo ia hoʻi ma ke kuhikuhi kū pololei (sl. 3). No ka mea ma lalo o ka hopena o ka ukana neʻe kū i lalo ka wili ma ke kuhikuhi kū pololei, ua hoʻemi ʻia ka pilikia kaulike i loko o ka lepo i ka hoʻoholo ʻana i ka kaomi lepo passive. Eia naʻe, no ka paʻakikī o ka helu pono ʻana i ka hiki ke kākoʻo o ka lepo ma kēia ʻano, ua hāʻawi ʻo Terzaghi i kahi hopena maʻalahi. Penei ke ʻano o Terzaghi no ka helu ʻana i ka hiki ke kākoʻo palena o ka lepo q_f:

1. No ke kūwae kumu ʻano kāʻei

qf = cNc + γ1 DfNq + 0,5 γ2 BNγ  

kahi ʻo c ka hui pū ʻana o ka lepo

γ1 ke kaumaha voluma o ka lepo ma luna o ke kumu ʻāina

Df ka hohonu hoʻokumu ma lalo o ka ʻili o ka ʻāina a hiki i ka lalo o ke kahua kumu

γ2 ke kaumaha volume o ka lepo ma lalo o ke kumu lalo

B ka laula o ke kūwae kumu.

Nc, Nq, Nγ nā mea hiki ke amo, e hilinaʻi ana i ke kihi o ka hamo kūloko o ka lepo; hāʻawi ʻia nā ʻōlelo no ke kumu o kēia mea ma nā ʻano aʻe:

Nq he kumu ma muli o ke kaumaha o ka papa ʻaoʻao o ka lepo a hiki i ka hohonu kahua: Nq = tg2 (45° + ϕ/2) eπ tg_ϕ_

ʻO Nc ka mea kumu ma muli o ka hoʻohui pū ʻana: Nc = (Nq – 1) ctg_ϕ_

Nγ ka mea hoʻohui ma muli o ke kaumaha ponoʻī o ke kāʻei lepo ma lalo o ka wāwae kahua, ʻo ia hoʻi ma lalo o ka laulā o ka wāwae AB. Manaʻo ʻia e Brinch Hansen kēia waiwai o ka mea hoʻohui ma ke ʻano he hoʻokokoke: Nγ ≈ 1,8 (Nq – 1) tg_ϕ_

Sl. 4. Ka māhele ʻana o nā koʻikoʻi i loaʻa i ka lepo i ka ukana centric kūpaʻa o ke kahua

Ma muli o ka liʻiliʻi o ka ʻokoʻa o ke kaumaha i ka nui o ka lepo, hoʻohana pinepine ʻia γ1= γ2= γ. Wahi a ka hoohalike ma luna, pili ka hiki ke kākoʻo o ka lepo (fig. 4) i kēia mau mea: ka kohesiona o ka lepo kumu c, ka ukana o ka lepo ma ka ʻaoʻao o ke kahua _γ1 D_F, a me ke kaumaha ponoʻī o ka lepo o ka prism paheʻe ʻeleu me ka laulā B.

Akā naʻe, ʻoiai he ʻokoʻa ʻole ka māhele o nā ʻānoʻi i loaʻa i ka lepo ma muli o ka hana a ka cohesion c a me ka hohonu hoʻokumu Df ma ka laulā holoʻokoʻa, ʻo ia hoʻi he huinahā lōʻihi, ʻo ka māhele o nā ʻānoʻi i loaʻa i ka lepo ma muli o ka hopena o ka laulā B he triangular, ʻo ia hoʻi, loaʻa nā ʻānoʻi nui loa ma waena o ke kumu, a emi lākou i nā ʻaoʻao kahi e like ai me ka ʻole.

Fig. 5. Kuhi o ka mea kaha hiki ke amo ma muli o ke kihi o ka paio kūloko o ka lepo e like me Terzaghi

No nā waiwai like ʻole o ka kihi mai 0 a 40°, ua hoʻomākaukau ʻo Terzaghi i nā kiʻikuhi o nā mea paʻa hāpai (sl. 5). Eia naʻe, hiki ke ʻae ʻia nā mea paʻa hāpai Nc, Nq a me Nγ (nā laina piha ma ke kiʻi 5) wale nō inā paʻa a paʻa loa ka lepo. Inā he lepo pālahalaha a i ʻole hiki ke hoʻopaʻa nui ʻia, a laila pono e ʻae ʻia nā mea paʻa hāpai N’c, N’q a me N’γ (nā laina kaha ma sl. 5), e hāʻawi ana i nā waiwai 2/3 o ke kūʻē hamo. Eia kekahi, i kēia hihia pono e lawe i nā waiwai 2/3 o ka hoʻohui c i loaʻa ma ka hale ho’āʻo, no laila ma kēia hihia loaʻa iā mākou qf = 2/3 cN’c + γ1 DfN’q + 0,5 γ2 BN’γ.

2. No ke kapuaʻi kumu ʻano huinahā

qf = 2/3 (1+0,3 B/L) cN’c + γ1 DfN’q + 0,5 γ2 BN’γ  kahi ʻo L ka lōʻihi o ka kapuaʻi kahua

3. No ke kumu paʻa lepo o ke ʻano huinahā

qf = 2/3 1,3 cN’c + γ1 DfN’q + 0,4 γ2 BN’γ  

4. No ka wāwae kumu o ke ʻano poepoe

qf = 2/3 1,3 cN’c + γ1 DfN’q + 0,6 γ2 rN’γ  kahi ʻo r ka hapalua anawaena o ka wāwae kumu.

No ka helu ʻana i ka ukana ʻae ʻia o ka lepo, ua ʻae ʻia ka koefisina palekana F: qa = qf/F. ʻO ka waiwai o ka koefisina palekana e hele ana mai 2 a i 3 e like me nā kūlana o ka lepo a me ka ukana.

Ka hoʻohana ʻana i nā ʻano makemakika

Pono ka hoʻohana ʻana i nā ʻano makemakika no ka hoʻoholo ʻana i ka ukana ʻae ʻia o ka lepo i ka ʻike ʻana i nā ʻano geomechanical o ka lepo, ʻo ia hoʻi ka hoʻohui ʻana a me ka hamo kūloko ma ka hohonu o ke kumu, a me ke kaumaha volume o ka lepo ma luna a ma lalo o ke kumu lalo. Inā aia ke kahua kumu ma lalo o ka pae o ka wai lalo, pono hoʻi e noʻonoʻo ʻia ka buoyancy i ka wā e hoʻoholo ai i ke kaumaha volume o ka lepo.

Ma nā ukana lepo nui aʻe a me nā hale nui aʻe, inā hoʻohana piha ʻia ka waiwai i loaʻa o ka ukana ʻae ʻia o ka lepo ma muli o nā ʻano makemakika, pono e ukali ʻia ka helu ʻana i ka hiki ke kākoʻo o ka lepo e ka helu ʻana i ka noho ʻana. Hoʻomaopopo ʻia ka hiki ke kākoʻo i helu ʻia wale nō inā ua loaʻa i ka helu ʻana i ka noho ʻana ka noho ʻana liʻiliʻi aʻe ma mua o ka mea i ʻae ʻia no kēlā ʻano hale. Inā loaʻa i ka helu ʻana ka noho ʻana ʻoi aku ma mua o ka mea i ʻae ʻia, a laila ʻaʻole e ʻae ʻia ka waiwai i helu ʻia o ka ukana ʻae ʻia o ka lepo ma o nā ʻano helu, akā pono e hoʻololi ʻia ke ʻano o ke kahua kumu i loaʻa ai ka noho ʻana liʻiliʻi aʻe, ma loko o nā palena o ka noho ʻana i ʻae ʻia no ke kūkulu o ia hale.

Kiʻi. 6. Ka hohonu kūpono o ke kahua D__f

I nā kumu matematikā no ka hoʻoholo ʻana i ka hiki lawe ukana palena o ka lepo, ʻaʻole i helu ʻia ka hamo ʻana o ka pūpū o ke kahua kumu, kahi e komo pū ai ma ke ʻano he kūʻē i ka hana a ka ukana, inā pili paʻa ke kahua kumu i ka lepo ma nā ʻaoʻao. ʻAʻole pono e noʻonoʻo ʻia ka kūʻē hamo ʻana o ka pūpū, no ka mea aia maoli ia hamo ʻana wale nō ma nā puʻu i kuʻi ʻia i ka lepo, akā ma nā kahua kumu he liʻiliʻi loa ka hamo ʻana o ka pūpū, no ka mea hana ʻia nā kahua kumu i loko o nā lua i eli mua ʻia.

ʻO ka hoʻohana ʻana i nā ʻano makemakika i mālama ʻole i ke ʻano o ke kahua hāʻawi i nā hopena kokoke loa no nā kahua ʻano kāʻei, ʻo ia hoʻi inā ʻoi aku ka lōʻihi o ke kahua ma mua o ʻelua manawa ka laulā. Ua hoʻohālike ʻia ma nā hoʻāʻo, ma nā kapuaʻi kahua ʻano huinahā a pōʻai paha, hiki mai ka haki ma ke kaumaha palena i ʻoi aku ma mua o ka helu ʻia e nā ʻano makemakika ma ka 10-30%. Hāʻawi nā kapuaʻi ʻano huinakolu i ka hiki amo haʻahaʻa ma mua o ke kāʻei, a ʻo ka hiki amo haʻahaʻa loa no nā kapuaʻi ʻano apo, inā ʻaʻole i hoʻopiha ʻia.

Hoʻohālikelike ʻia ka hohonu hoʻokumu Df ma ke ʻano he hohonu hoʻokumu kūpono mai ka lepo o ke kumu o ke kahua a hiki i ka lalo o ke kahua (Kiʻi 6). Ma nā kahua ma lalo o nā lumi ma lalo o ka honua, ʻokoʻa ka hohonu hoʻokumu kūpono Df mai ka hohonu hoʻokumu a ma lalo pū hoʻi o ka ʻili o ka ʻāina. Ma nā hihia pēlā, no ka helu ʻana i ka ukana palena a me ka ukana ʻae ʻia o ka lepo, pono mau e lawe i Df, no ka mea ma luna o ka lepo o ke kumu o ke kahua aia ka lewa, ʻaʻole ia e kūʻē i ka neʻe ʻaoʻao ʻana o ka lepo ma lalo o ka hana a ka ukana o ke kahua P.