Archív szakértői tartalom és komoly kockázat: a cikk megőrzi a lejtőstabilitás történeti leírását, a szimbólumokat, képleteket és diagramokat az eredeti szövegből. Ez nem geotechnikai tanulmány, ásatási vagy töltési projekt, stabilitási számítás, vízelvezetési terv, földcsuszamlás felmérés vagy munkautasítás. Az instabil lejtő hirtelen maga alá temethet embereket, épületeket és utakat; a megfigyelt repedéseket, kidudorodásokat, zavaros vizet, hirtelen süllyedést vagy elmozdulást a veszélyzónából való eltávolodás és sürgős szakmai értékelés indokaként kell kezelni.
Ma Savo Kusić a fa ablakokra, fa-alumínium ablakok, egyéni ablakok, ajtó és ajánlatkérés. Ez a cikk műszaki archívum marad, és nem jelent geotechnikai tervezési, felügyeleti vagy földmunkák kivitelezési ajánlatot.
Az épített földmunkáknál, mint például bevágások, töltések és csatornák, a végső lejtők néha összeomlanak. A természetes lejtő pedig, mesterséges munkák nélkül, hirtelen és nagy erővel vagy nagyon lassan mozoghat. Ezek a jelenségek régóta geológiai és geomechanikai vizsgálatok tárgyát képezik, azzal a céllal, hogy a stabilitást a talaj fizikai jellemzői és az egyes esetek körülményei alapján értékeljék.
A földtömegek mozgásának okai
Minden talaj stabilitásának feltétele, legyen szó mesterséges földes tárgyról vagy természetes talajról, hogy egyensúly legyen a külső erők és a talaj belső ellenállása között. A külsõ erõk elsõsorban a talaj saját tömegét jelentik, amely általában az egyedüli külsõ erõ, ezt követi minden egyéb, a lejtõre ható, állandó vagy mozgó külsõ terhelés. A belső ellenállás a kötött talajban a kohézióból és a súrlódásból, a kötetlen talajban pedig csak a súrlódásból áll.
ábra. 1. Laza talajtöltés lejtése
Ha egy teljesen laza talajból, például száraz tömörített homokból készült h magasságú töltést figyelünk meg, akkor megállapítjuk, hogy ennek a töltésnek a lejtése β szöget zár be a vízszinteshez képest (1 ábra). A β szög nagysága számos tényezőtől függ, például a szemcsemérettől, a szemcse alakjától és a tömörítéstől. Ha a h töltésmagasságot h1, h2 stb.-re növeljük azonos tömörítésű, nem kötött anyaggal, akkor a β szög nem változik, a töltés lejtése korlátlan h magasságig ugyanazon a lejtőn marad. Adott laza talaj esetén a természetes β dőlésszög független a h lejtőmagasságtól. A β szög nagysága kötetlen talaj esetén a talaj belső súrlódási szögétől φ függ, és feltehetően valamivel kisebb, vagy egyenlő vele, β ≤ φ.
ábra. 2. Vágás lejtő kötött talajban
Ha megnézünk egy kötött talajban készült vágást, azt találjuk, hogy a vágás lejtője erősebb lejtő alatt marad1:m, azaz nagyobb β szögben, mivel a megkötött talaj belső ellenállását növeli a kohézió, ami száraz homokban nem létezik (ábra).2). Bizonyos talajtípusokban, például a száraz löszben a kohézió olyan mértékben növelheti a belső ellenállást, hogy a talaj függőlegesen levágott oldallal, azaz β = szögben tartható.90°. Ha azonban a kötött talajban a h vágásmagasságot h-ra növeljük1, h2 stb., a vágás β ferde dőlésszögét csökkenteni kell, hogy a ferde stabilitás megmaradjon. Egy adott korlátos talajban a vágás lejtésének minden β lejtőszögéhez egy kritikus magasság tartozik hc. Ha ezt a magasságot túllépjük, az AB lejtő nem marad egyensúlyban, és egy csúszófelületen CD csúszik (ábra).3). A csúszás a külső erő, a földtömeg saját súlya és a belső ellenállás közötti egyensúly megzavarása miatt következett be, ami már nem volt elegendő a megnövekedett külső erő ellen, vagyis a h lejtőmagasság növekedése által okozott talajtömeg-növekedés ellen.
Sl.3. Vágás lejtése összefüggő talajban
A fentiekből következik, hogy a talaj természetes lejtésének szöge nem fogadható el állandó értékként az adott talajra, hiszen értéke minden egyéb feltétel mellett a lejtő magasságától függ, és ennek a magasságnak a növekedésével csökken. Azonban gyakran alkalmazzák kis magasságú lejtőkre állandó értékként, amely a talaj belső súrlódási szögétől φ függ.
Egyensúlyi zavar a vágási magasság h növelése nélkül is előfordulhat, például ha a talaj belső ellenállása csökken. A kötött talaj belső ellenállásának elemei, a kohézió és a súrlódás nagyon változóak és a talajban lévő víz mennyiségétől függenek. Ezért sok esetben a csúszás oka a vízhez kötött talaj túltelítettsége, amely olyan mértékű lehet, hogy a talaj már semmilyen lejtő alatt nem képes megtámasztani magát, hanem saját súlya miatt megcsúszik.
ábra. 4. Talajcsúszás a csúszófelületek kialakulása miatt
A belső ellenállás csökkenése miatti talajcsúszásnak számos esete van, ezek közül néhány jellemzőt említünk.
Csúszófelületek oktatása
Ha a vízáteresztő talaj felszíni rétege alatti lejtőn vízhatlan agyagréteg van (4a ábra), vagy ha az agyagrétegben ferde homokréteg (4b ábra) található, amelybe a légköri vagy például a felszíni vízelvezető csatornákból behatolnak. előfordulnak. Az áteresztő rétegen keresztül nagyobb mennyiségű víz jut át az agyagrétegbe, amit erősen átnedvesít, csökkentve az ellenállását a felületen, ahol a felső réteg megcsúszik.
Egyensúly megzavarása vágással
A vasutak és utak építése során a vágások felborítják a korábbi egyensúlyi állapotot, mert a vágott profilban a talaj támasz nélkül marad és a gravitáció hatására lefelé mozdul. Az egyensúlyi állapot akkor tartható fenn, ha a talaj belső ellenállása elég nagy ahhoz, hogy ezt a tendenciát ellensúlyozza, ami akkor is lehetséges, ha a vágott talaj a vágás felé erősen ferde rétegekből áll.
ábra. 5. Terep csúszása a réteges talajban történő vágás miatt
Ha azonban az áteresztő és vízáteresztő talaj rétegeit felváltva vágják le (5 ábra), akkor fennáll az áteresztő talaj kimosódásának és az áteresztő talaj nedvesedésének lehetősége, amelyen csúszás léphet fel.
Talaj inhomogenitása
A vízáteresztő talajból készült töltésben lévő vékony, vízhatlan anyagrétegek, az úgynevezett agyaglencsék (6 ábra) szintén csúszást okozhatnak, ha nagy mennyiségű víz éri őket, és csúszófelületet képez.
ábra. 6. A töltés megcsúszása az inhomogén összetétel miatt
A fagy hatása
A fagy hatására a víz felhalmozódik a felszíni rétegben jéglencsék formájában. Az olvadás során a jéglencsék vízzé alakulnak, ami a talajt a fagyhatás mélységéig túltelíti, aminek következtében az folyékony masszává válik és elveszti stabilitását.
Ez az eset csak fagyveszélyes talajban és hosszabb fagytartam esetén fordul elő, mert sok időt vesz igénybe a jéglencsék kialakulása.
Talajvízszint csökkentése
A talajvízszint tartós lesüllyedésekor, például a talajban végzett munka miatt, a talaj kiszárad, és ha agyagról van szó, amely nagymértékben duzzadt, repedések jelennek meg. Nagyobb mennyiségű felszíni és légköri víz kerül beléjük, átnedvesíti a talajt és csökkenti annak belső ellenállását, ami szintén földcsuszamláshoz vezethet.
Sok más eset is előfordul a terepcsúszásnak, ezért úgy tekinthető, hogy bármely összefüggő talaj bizonyos körülmények között kisebb-nagyobb mértékben elveszítheti belső ellenállását, és külső erők hatására mozgásba lendülhet.
Az inkoherens talaj mindaddig stabil, amíg a lejtő dőlésszöge kisebb, mint a talaj belső súrlódási szöge. Ennél a talajtípusnál a csúszás csak akkor következik be, ha a dőlésszög nagyobb, mint a belső súrlódás szöge. Ha azonban agyagos talajon kötetlen anyagból készítenek töltést, akkor az agyagos talaj megcsúszhat és a töltés összeomlik, ezért ellenőrizni kell a stabilitást.
Földlejtők stabilitásának tesztelése
Csúszó felület alakja
A külső erők és a belső talajellenállás közötti egyensúly feltételét Coulomb állította be az
τ ≤ c + σ tgϕ
ahol τ a talaj nyírófeszültsége, c a kohézió, σ a csúszófelület normálfeszültsége, ϕ a belső súrlódási szög.
Ha a talaj belső ellenállása, kohéziója c és súrlódása σ tgϕ nem elegendő a talaj nyírófeszültségének ellensúlyozására, a talajon belüli csúszófelületen csúszás lép fel. A csúszófelületeknek különböző formái léteznek, amelyek a talaj fizikai tulajdonságaitól, rétegződéstől, páratartalomtól, külső terheléstől és egyéb tényezőktől függenek.
A következő tipikus csúszó esetek helyzettől függően különböznek:
ábra. 7. Tipikus földcsuszamlások
a) A vágás függőleges oldalainak elcsúsztatása. Függőleges oldalakkal ásott vízellátó, csatornázási stb. csatornák esetén (7a ábra) a talaj fizikai tulajdonságaitól függő hc kritikus magasság túllépése esetén a felületen ADC csúszás lép fel. Ezek a csúszások általában nem a csatorna teljes hosszában, hanem lokalizáltak, ami a talaj egyenetlen nyírószilárdságával magyarázható.
b) Részleges lejtőcsúszás (7b ábra). Ezek a csúszások gyakran tavasszal jelennek meg a vasúti és útvágásokon, és a talaj vízzel való túltelítettségének a következményei.
c) Éjszakai lejtőcsúszás (7c ábra). Ez a bevágás vagy a töltés teljes lejtőjének elcsúszása a C lábhoz.
d) Láb alatt csúszó lejtő (7d ábra). Ez a vágás vagy töltés teljes lejtőjének és a talaj alá csúsztatása. Ezt a csúszdát aljzattörésnek vagy svéd törésnek is nevezik, a svédek után, akik először leírták.
A csúszófelület formáját tekintve csak azt lehet állítani, hogy kötött talajban a csúszófelület nem egyenes, hanem íves felület. Egyes szerzők körívet (Fellenius), logaritmikus spirált (Rendulić) vagy e görbe vonalak kombinációját (Brinch Hansen) alkalmazzák a csúszófelület alakjaként.
A vízszűrés hatása a lejtőstabilitásra
Ha a lejtő előtt külső víz van N szinttel1 (ábra.8), a lejtő mögötti talajban vízáramlás lép fel, ami belső víznyomást idéz elő a pórusokban, aminek következtében csökken a szilárd részecskék közötti súrlódás és nő a talajban a nyírófeszültség.
Ha a szint N1 víz a lejtő előtt állandó, H*γW vízoszlop víznyomást okoz a talaj pórusaiban, ami csökkenti a szilárd részecskék közötti súrlódást, aminek következtében megnő a lejtőcsúszás veszélye. Ha azonban a szint N1 állandó, a vízoszlop nyomása H*γW a szilárd részecskéket a talaj belseje felé tolja, ami miatt a lejtőcsúszás veszélye valamelyest csökken. Ebben az esetben állandó vízállásnál N1 a lejtő előtt az alsó lejtő elcsúszásának veszélye áll fenn, mert a talajban történő vízszűrés hatására a szilárd részecskék a lefelé tartó lejtő külső oldala irányába tolódnak el.
Sl.8. A szűrés hatása a talajlejtés stabilitására
Ha a külső vízszint erősen leesik az N szintről1 N2 akkor a felvízi lejtő stabilitása veszélybe kerül. Ebben az esetben a belső pórusvíz a felső lejtő külső oldala felé áramlik, és a szilárd részecskéket arra az oldalra tolja.
Mindezek miatt, ha a talajlejtő víz alá kerül, a lejtő stabilitásának vizsgálatánál a vízszűrés hatását is figyelembe kell venni.
A víz szűrésének hatása a talajban több tényezőtől függ, amelyek közül a legfontosabbak a talaj áteresztőképessége, a külső víz hidrosztatikus nyomása, a külső vízszint csökkenésének mértéke és a talaj homogenitása.
Ha feltételezzük, hogy a töltés az 1. ábrán. 8 homogén izotróp tömegű, az N1 szintű külső víz hidrosztatikus nyomásának hatására a töltés pórusaiban a lejtmenet irányába áramlik a víz, ezáltal a töltésen a talajvíz szintje a megtett út hosszával csökken. Ha a töltésbe AA’, BB’ és CC’ piezométer csöveket vezetünk be (9 ábra), akkor a hidrosztatikus nyomás hatására a pórusvíz ezekbe kerül, és az N1 szintre emelkedik, ami minden csőben azonos lehet, ha a víz magassága __B_A és a víz magassága _B_A A csövek oszlopa: h1, h2 és h3.
ábra. 9. Ekvipotenciál- és áramvonalak
Ha h-val jelöljük az N1 vízszint emelkedést valamilyen tetszőlegesen kiválasztott O-O síkhoz képest, akkor a h potenciál minden 3 pontra, A, B és C azonos. A három pontot összekötő egyenes az ekvipotenciális egyenes. A talajban lévő talajvíz nem tud ezen a vonalon folyni, hanem csak az alacsonyabb potenciállal rendelkező pontok irányába.
Hasonló módon azonos tömegben választhatjuk ki a kisebb h ― Δh potenciálú D, E és F pontokat. A három pontot összekötő egyenes a h ― Δh. ekvipotenciális ekvipotenciálvonal. Az ABC ekvipotenciális egyenes A pontjából a DEF ekvipotenciális egyenes D végtelen közeli pontjába áramló víz a legnagyobb imaxl_, i = _ irányában a legnagyobb hidraulikus esés irányában fog létezni. HIRDETÉS. Ez azt jelenti, hogy az AD vonal, amely mentén a víz folyik, merőleges mindkét ekvipotenciális vonalra, mert
imax = Δh / Δlmin
ahol Δlmin normális mindkét ekvipotenciális vonalra. Az ekvipotenciális vonalak normáljai a vízáramlás irányai az áteresztő tömegben, és áramvonalaknak nevezzük. Az egymásra merőleges ekvipotenciál- és áramvonalak közössége áramlási hálózatot alkot.
Az áramlási hálózatok a tömegpermeabilitástól függően különböző alakúak. A leggyakoribb eset az áteresztő tömegből készült töltés vízhatlan talajon, azaz vízhatlanná tehető talajon (10 ábra). Ebben az esetben, ha a külső vízszint állandó, az áramvonalak a parabola középső részében vannak.
ábra. 10. Áramlási hálózat vízáteresztő töltésben vízhatlan talajon
A felvízi lejtőn a parabolák a lejtőre merőleges vonalakkal kapcsolódnak össze, ami az ekvipotenciális egyenest jelenti, mert állandó N1 szinten a víz nem folyik le a lejtőn. Az alsó lejtőnél a parabolák érintőlegesen végződnek a lejtőhöz, amely nem ekvipotenciális vonal és nem áramvonal. Az át nem eresztő talaj felszíne a töltés alatt áramvonalas, mert a töltés alján a víz ezzel a felülettel párhuzamosan folyik. A felső részen az áramlási hálózat a szivárgási vonalnak nevezett alapparabolával végződik, amely a talaj határát jelenti szűrés hatására. E határ alatt a talaj szűrés alatt áll a külső víz H*γW hidrosztatikai nyomása miatt, míg felette a talajban nincs szűrés. A szivárgásvonalat telítési vonalnak is nevezik, mivel feltételezzük, hogy alatta a talaj teljesen telített vízzel, míg felette részben telített.
A tényleges lejtőértékelésnek tartalmaznia kell a vizsgálatot, a rétegződést, a szilárdsági paramétereket, a talaj- és felszíni vizet, a szintváltozásokat, a vízelvezetést, a szeizmikus, az ásatási vagy feltöltési fázisokat, a szomszédos építményeket és az ideiglenes feltételeket. A megfelelő védelem nélküli feltárás és az esetleges földcsuszamlás zónájába való belépés az általános szöveg vagy magának a lejtőnek az alakja alapján nem biztonságos.