Мұрағаттық сараптама мазмұны және елеулі қауіп: мақалада еңіс тұрақтылығының тарихи есебі, символдар, формулалар мен диаграммалар түпнұсқа мәтіннен сақталған. Бұл геотехникалық зерттеу, қазу немесе бөгет салу жобасы, тұрақтылықты есептеу, дренаждық жоспар, көшкіні бағалау немесе жұмыс нұсқаулығы емес. Тұрақсыз еңіс кенеттен адамдарды, ғимараттарды және жолдарды көмуі мүмкін; байқалған жарықтар, дөңес, бұлыңғыр су, кенет шөгу немесе ығысу қауіпті аймақтан кету және шұғыл кәсіби бағалау себебі ретінде қарастырылуы керек.
Бүгінде Саво Кусич ағаш терезелерге, ағаш-алюминий терезелер, арнайы терезелер, есік және баға ұсыныстарын сұрау. Бұл мақала техникалық мұрағат ретінде қалады және геотехникалық жобалау, қадағалау немесе жер жұмыстарын орындау ұсынысын білдірмейді.
Тесіктер, жағалаулар және каналдар сияқты салынған жер жұмыстары үшін соңғы беткейлер кейде құлап кетеді. Ал табиғи еңіс, жасанды жұмыстарсыз, кенеттен және үлкен күшпен немесе өте баяу қозғалуы мүмкін. Бұл құбылыстар ұзақ уақыт бойы геологиялық және геомеханикалық зерттеулердің нысаны болды, олардың мақсаты топырақтың физикалық сипаттамаларынан және әрбір жеке жағдайдың жағдайларынан тұрақтылықты бағалау.
Жер массаларының қозғалу себептері
Кез келген топырақтың тұрақтылығының шарты, мейлі жасанды топырақ зат болсын, мейлі табиғи топырақ болсын, сыртқы күштер мен топырақтың ішкі кедергісі арасында тепе-теңдік болуы. Сыртқы күштер ең алдымен топырақтың өз салмағы болып табылады, ол әдетте жалғыз сыртқы күш болып табылады, содан кейін еңіске әсер ететін, тұрақты немесе қозғалатын кез келген басқа сыртқы жүктеме. Ішкі кедергі байланысқан топырақтағы когезия мен үйкелістен, ал байланыспаған топырақтағы тек үйкелістен тұрады.
Cурет. 1. Бос топырақты үйіндінің еңісі
Егер біз толық бос топырақтан, мысалы, құрғақ нығыздалған құмнан жасалған биіктігі h жағалауды байқайтын болсақ, онда бұл жағалаудың еңісі көлденеңге β бұрышпен еңіс екенін анықтаймыз (1-сурет). β бұрышының өлшемі түйір өлшемі, дәннің пішіні және тығыздалу сияқты бірнеше факторларға байланысты. Егер h үйінді биіктігін h1, h2 және т.б. бірдей нығыздалған материалмен ұлғайтсақ, β бұрышы өзгермейді, h шексіз биіктікке дейін жағалау еңісі сол еңісте қалады. Берілген борпылдақ топырақ үшін еңістің табиғи бұрышы β еңіс биіктігіне h тәуелсіз. Байланбаған топырақ үшін β бұрышының өлшемі топырақтың ішкі үйкеліс бұрышына φ тәуелді және одан сәл кішірек немесе оған тең деп есептеледі, β ≤ φ.
Cурет. 2. Біріктірілген топырақтағы қиғаш еңіс
Егер біз байланған топырақта жасалған кесіндіге қарасақ, біз кесіндінің еңісі күшті еңіс астында сақталғанын көреміз1:m, яғни үлкенірек бұрышта β байланыстырылған топырақтың ішкі кедергісі құрғақ құмда жоқ когезиямен жоғарылауына байланысты (сур.2). Құрғақ лесс сияқты топырақтың кейбір түрлерінде когезия ішкі кедергіні топырақты тігінен кесілген жағымен, яғни β = бұрышында ұстауға болатындай дәрежеге дейін арттыруы мүмкін.90°. Алайда, егер байланысқан топырақтағы h кесу биіктігін h дейін арттырсақ1, сағ2 т.б., қиғаштың β қиғашының көлбеу бұрышын тұрақтылықты сақтау үшін азайту керек. Берілген шектелген топырақта кесіндінің еңістің әрбір β еңіс бұрышы үшін бір критикалық биіктік hc болады. Бұл биіктіктен асып кететін болсақ, AB еңісі тепе-теңдікте сақталмайды және ол CD сырғанау бетінде сырғанайды (сур.3). Сырғанау сыртқы күш, жер массасының меншікті салмағы және ішкі кедергі арасындағы тепе-теңдіктің бұзылуына байланысты болды, ол күшейген сыртқы күшке, яғни h еңіс биіктігінің ұлғаюынан туындаған топырақ массасының ұлғаю салмағына қарсы тұру үшін жеткіліксіз болды.
Sl.3. Біріктірілген топырақтағы кесіндінің еңісі
Жоғарыда айтылғандардан шығатыны, топырақтың табиғи еңіс бұрышы берілген топырақ үшін тұрақты шама ретінде қабылданбайды, өйткені оның барлық басқа жағдайларда мәні еңіс биіктігіне байланысты және осы биіктіктің ұлғаюымен төмендейді. Дегенмен, ол көбінесе топырақтың ішкі үйкеліс бұрышына φ тәуелді тұрақты шама ретінде шағын биіктіктегі беткейлер үшін қабылданады.
Тепе-теңдіктің бұзылуы кесу биіктігін h ұлғайтпай да болуы мүмкін, мысалы, топырақтың ішкі кедергісі төмендегенде. Байланысқан топырақтың ішкі кедергісінің элементтері, когезия және үйкеліс өте өзгермелі және топырақтағы судың мөлшеріне байланысты. Сондықтан, көп жағдайда сырғудың себебі суға байланған топырақтың шамадан тыс қанығуы болып табылады, ол соншалықты үлкен болуы мүмкін, топырақ енді кез келген еңіс астында өзін ұстай алмайды, бірақ өз салмағының әсерінен сырғанайды.
Cурет. 4. Жылжымалы беттердің пайда болуынан топырақтың сырғуы
Ішкі кедергінің төмендеуіне байланысты топырақтың сырғанауының әртүрлі жағдайлары бар, олардың ішінде біз осы жерде бірнеше сипаттамаға тоқталамыз.
Сырғымалы беттерді оқыту
Егер су өткізетін топырақтың беткі қабатының астындағы беткейде өткізбейтін саз қабаты болса (сурет 4a) немесе саз қабатында көлбеу құм қабаты болса (сур. 4b), оған атмосфералық немесе жер бетінен су ағызуы мүмкін (сурет. 4b) ditch), landslides can occur. Судың көп мөлшері өткізгіш қабат арқылы саз қабатына өтеді, оны қатты ылғалдандырады, оның үстіңгі қабаты сырғып кететін жердегі кедергісін төмендетеді.
Кесу арқылы тепе-теңдіктің бұзылуы
Темір жолдар мен автомобиль жолдарын салу кезінде кесіндіні кесу арқылы бұрынғы тепе-теңдік күйі бұзылады, өйткені кесілген профильде топырақ тіреусіз қалады және ауырлық күшінің әсерінен төмен қарай жылжиды. Топырақтың ішкі кедергісі осы тенденцияға қарсы тұру үшін жеткілікті үлкен болса, тепе-теңдік күйін сақтауға болады, бұл кесілген топырақ кесілген жерге қатты бейім қабаттардан тұратын кезде де мүмкін.
Sl.5. Қабатты топырақта кесу салдарынан жердің сырғанауы
Алайда, егер су өткізбейтін және су өткізбейтін топырақ қабаттары кезектесіп кесілсе (сур.5), су өткізбейтін топырақтың шайылуы және су өткізбейтін топырақтың сулану мүмкіндігі бар, онда сырғанау пайда болуы мүмкін.
Топырақтың біртекті еместігі
Су өткізбейтін топырақтан жасалған үйіндідегі су өткізбейтін материалдың жұқа қабаттары деп аталады. саз линзалар (сур.6), сондай-ақ судың көп мөлшері оларға жетіп, сырғанау бетін түзсе, сырғуды тудыруы мүмкін.
Sl.6. Біртекті емес құрамға байланысты үйіндінің сырғанауы
Аяздың әсері
Аяздың әсерінен су беткі қабатта мұз линзалары түрінде жиналады. Еріту кезінде мұз линзалары суға айналады, ол топырақты аяз әрекетінің тереңдігіне дейін қанықтырады, нәтижесінде ол сұйық массаға айналады және тұрақтылығын жоғалтады.
Бұл жағдай тек аязға қауіпті топырақта және аяздың ұзаққа созылуымен ғана орын алады, өйткені мұз линзаларының пайда болуына көп уақыт кетеді.
Жер асты суларының деңгейінің төмендеуі
Жер асты суларының деңгейі біржола төмендегенде, мысалы, жердегі жұмыстарға байланысты, топырақ кебеді және егер ол үлкен ісінуі бар саз болса, жарықтар пайда болады. Оларға жер үсті және атмосфералық судың көбірек мөлшері түсіп, топырақты ылғалдандырады және оның ішкі кедергісін төмендетеді, бұл да көшкінге әкелуі мүмкін.
Сонымен қатар рельефтің сырғанауының көптеген басқа жағдайлары бар, сондықтан кез келген когерентті топырақ белгілі бір жағдайларда өзінің ішкі кедергісін азды-көпті дәрежеде жоғалтып, сыртқы күштердің әсерінен қозғалысқа түсуі мүмкін деп санауға болады.
Когерентсіз топырақ еңістің еңіс бұрышы топырақтың ішкі үйкеліс бұрышынан кіші болғанша тұрақты болады. Топырақтың бұл түрімен сырғанау көлбеу бұрышы ішкі үйкеліс бұрышынан үлкен болған жағдайда ғана орын алады. Алайда, егер балшықты топыраққа жабыспаған материалдан үйінді жасаса, сазды топырақ сырғып, жағалау құлап кетуі мүмкін және оның тұрақтылығын тексеру қажет.
Жер беткейлерінің тұрақтылығын тексеру
Сырғымалы бет пішіні
Сыртқы күштер мен ішкі топырақ кедергісі арасындағы тепе-теңдік шартын Кулон өзінің теңдеуі арқылы белгіледі
τ ≤ c + σ tgϕ
мұндағы τ - топырақтың ығысу кернеуі, c - когезия, σ - сырғанау бетіндегі қалыпты кернеу, ϕ - ішкі үйкеліс бұрышы.
Егер топырақтың ішкі кедергісі, когезиясы c және үйкеліс күші σ tgϕ топырақтың ығысу кернеуіне қарсы тұру үшін жеткіліксіз болса, сырғанау топырақ ішіндегі сырғанау бетінде орын алады. Топырақтың физикалық қасиеттеріне, стратификациясына, ылғалдылығына, сыртқы жүктемесіне және басқа факторларға байланысты сырғанау беттерінің әртүрлі формалары бар.
Келесі типтік сырғыту жағдайлары орнына байланысты ерекшеленеді:
Cурет. 7. Көшкіннің әдеттегі жағдайлары
a) Кесіктің тік жақтарының сырғанауы. Тік жақтарымен қазылған сумен жабдықтауға, канализацияға және т.б арналар жағдайында (сурет 7a), егер топырақтың физикалық қасиеттеріне байланысты hc критикалық биіктіктен асып кетсе, ADC бетінде сырғанау пайда болады. Бұл сырғанақтар әдетте арнаның бүкіл ұзындығы бойынша емес, локализацияланған, бұл топырақтың біркелкі емес ығысу беріктігімен түсіндіріледі.
b) Жартылай еңіс сырғымалар (сур. 7b). Бұл сырғымалар көбінесе көктемде теміржол және жол кесінділерінде пайда болады және топырақтың суға шамадан тыс қанығуының нәтижесі болып табылады.
c) Түнде сырғанау (сур. 7c). Ол C аяғына қиылған немесе жағалаудың бүкіл еңісін сырғанау.
d) Табан астында сырғанау еңіс (Cурет 7d). Бұл кесіндінің немесе жағалаудың бүкіл еңісі мен табан астындағы топырақтың сырғанауы. Бұл сырғанақ оны алғаш сипаттаған шведтердің атымен жер асты сынуы немесе швед сынуы деп те аталады.
Жылжымалы беттің пішініне келетін болсақ, тек қана байланыстырылған топырақтағы сырғанау беті түзу емес, оның қисық беті деп айтуға болады. Кейбір авторлар сырғанау бетінің пішіні ретінде дөңгелек доғаны (Fellenius), логарифмдік спиралды (Rendulić) немесе осы қисық сызықтардың комбинациясын (Бринч Хансен) қабылдайды.
Суды сүзудің еңіс тұрақтылығына әсері
Егер еңіс алдында N1 деңгейіндегі сыртқы су болса (8-сурет) еңістің артындағы топырақта су ағыны пайда болады, бұл саңылаулардағы судың ішкі қысымын тудырады, соның нәтижесінде қатты қабат арасындағы үйкеліс пен қатты бөлшектер арасындағы кернеу азаяды. артады.
Егер еңіс алдындағы су деңгейі N1 тұрақты болса, су бағанасы H*γW топырақ кеуектерінде су қысымын тудырады, бұл қатты бөлшектер арасындағы үйкелісті азайтады, нәтижесінде еңістің сырғанау қаупі артады. Алайда, N1 деңгейі тұрақты болған кезде H*γW су бағанының қысымы қатты бөлшектерді топырақтың ішкі жағына қарай итереді, соның салдарынан еңістің сырғанау қаупі белгілі бір дәрежеде төмендейді. Бұл жағдайда еңіс алдында тұрақты су деңгейі N1 болғанда, төмен қарай еңістің сырғанау қаупі бар, өйткені топырақтағы суды сүзу әрекеті қатты бөлшектердің төмен қарай еңістің сыртына қарай ығысуын тудырады.
Cурет. 8. Фүзілудің топырақ беткейінің тұрақтылығына әсері
Егер сыртқы су деңгейі N1 деңгейінен N2 деңгейіне күрт төмендесе, онда жоғары ағынның еңіс тұрақтылығына қауіп төнеді. Бұл жағдайда ішкі су саңылауларда ағыстың жоғарғы беткейінің сыртқы жағына қарай ағып, қатты бөлшектерді сол жаққа қарай итереді.
Себебі, егер топырақ еңісі суға батып кетсе, еңістің тұрақтылығын сынау кезінде суды сүзу әсерін де ескеру қажет.
Топырақтағы су фильтрациясының әсері бірнеше факторларға байланысты, олардың ең маңыздылары топырақтың өткізгіштігі, сыртқы судың гидростатикалық қысымы, сыртқы су деңгейінің төмендеу жылдамдығы және топырақтың біртектілігі.
Егер біз күріштегі жағалауды деп есептесек. Біртекті изотропты массадағы 8, N1 деңгейдегі сыртқы судың гидростатикалық қысымының әсерінен төмен қарай еңіс бағытында үйіндінің кеуектерінде су ағады, соның арқасында жолдың ұзындығына қарай үйіндідегі жер асты суларының деңгейі төмендейді. Егер AA’, BB’ және CC’ пьезометрлік құбырларды үйіндіге енгізсек (сурет 9), гидростатикалық қысымның әсерінен кеуекті сулар осы құбырларға түседі және N1 деңгейіне көтеріледі, бұл барлық құбырларда бірдей болуы мүмкін, егер нүктелер A және судың биіктігі_С_дей етіп таңдалған болса,_C. құбырларда h1, h2 және h3.
Cурет. 9. Экипотенциал және ток сызықтары
Егер су деңгейінің N1 биіктігін кейбір ерікті түрде таңдалған O-O жазықтығына қатысты h деп белгілесек, онда барлық 3 нүктелері, A, B және C үшін потенциал h бірдей болады. Осы үш нүктені қосатын түзу эквипотенциалдық сызық болып табылады. Топырақтағы жер асты сулары бұл сызық бойымен ағып кете алмайды, тек потенциалы төмен нүктелер бағытында.
Ұқсас жолмен біз бір массада h ― Δh потенциалы төмен D, E және F нүктелерін таңдай аламыз. Осы үш нүктені қосатын сызық h ― Δh потенциалының эквипотенциалды сызығы болып табылады. ABC эквипотенциалдық сызығының A нүктесінен DEF эквипотенциал сызығының кейбір шексіз жақын D нүктесіне дейінгі су ағыны ең үлкен гидравликалық құлдырау бағытында болады imax.l, ең аз Δ_ бағытында. AD. Бұл су ағатын AD сызығы екі эквипотенциалды сызыққа да перпендикуляр екенін білдіреді, өйткені
imax = Δh / Δlmin
мұндағы Δlmin эквипотенциалдық сызықтардың екеуіне де қалыпты. Эквипотенциалды сызықтардың сол нормальдары өткізгіш массадағы су ағынының бағыттары болып табылады және оларды ток сызықтары деп атайды. Бір-біріне перпендикуляр эквипотенциалды және ток сызықтарының қауымдастығы ағын желісін құрайды.
Ағынды желілер массалық өткізгіштікке сәйкес әртүрлі пішіндерге ие. Ең көп таралған жағдай - су өткізбейтін топырақта, яғни су өткізбейтін етіп жасауға болатын топырақта өткізгіш массадан жасалған үйінді (10-сурет). Бұл жағдайда сыртқы су деңгейі тұрақты болса, ағындар параболаның ортаңғы бөлігінде болады.
Cурет. 10. Су өткізбейтін топырақтағы су өткізбейтін үйіндідегі ағындық желі
Жоғарғы еңісте параболалар эквипотенциал сызығын білдіретін еңіске перпендикуляр түзулермен қосылады, өйткені тұрақты деңгейде N1 су еңістен төмен ағып кетпейді. Төменгі ағынмен параболалар эквипотенциал сызығы да, ток сызығы да емес еңіске тангенциалды түрде аяқталады. Үйіндінің астындағы су өткізбейтін топырақтың беті ағынды сызық болып табылады, өйткені жағалау түбіндегі су осы бетке параллель ағады. Жоғарғы бөлікте ағындық желі сүзу әрекетіндегі топырақтың шекарасын білдіретін сүзу сызығы деп аталатын негізгі параболамен аяқталады. Бұл шектен төмен топырақ сыртқы судың H*γW гидростатикалық қысымының әсерінен фильтрация әсерінде болады, ал оның үстіндегі топырақта сүзілу болмайды. Ағызу сызығы қанықтыру сызығы деп те аталады, өйткені оның астындағы топырақ толығымен суға қаныққан, ал оның үстінде жартылай қаныққан деп есептеледі.
Нақты еңістерді бағалау зерттеуді, стратификацияны, беріктік параметрлерін, жер асты және жер үсті суларын, деңгейлердің өзгеруін, дренажды, сейсмикалық, қазу немесе толтыру фазаларын, іргелес құрылымдарды және уақытша жағдайларды қамтуы керек. Тиісті қорғаныссыз қазба жұмыстарын жүргізу және көшкін болуы мүмкін аймаққа кіру жалпы мәтінге немесе еңістің пішініне негізделген қауіпсіз емес.