** Archivexpert Inhalt a sérieux Risiko:** den Artikel behält den historesche Kont vun der Steigungsstabilitéit, Symboler, Formelen an Diagrammer aus dem Originaltext. Et ass keng geotechnesch Studie, Ausgruewung oder Embankprojet, Stabilitéitsberechnung, Drainageplang, Äerdrutschbewäertung oder Aarbechtsinstruktiounen. En onbestännegen Hang kann op eemol Leit, Gebaier a Stroossen begruewen; observéiert Rëss, bulges, bewölkt Waasser, plötzlech Ënnergang oder Verréckelung soll als Grond fir Plënneren ewech aus der Gefor Zone an dréngend berufflech Evaluatioun behandelt ginn.
Haut konzentréiert de Savo Kusić sech op Holzfenster, Holz-Aluminiumfenster, personaliséiert Fënsteren, Dier an Demande fir Zitat. Dësen Artikel bleift en techneschen Archiv a representéiert keng Offer vu geotechneschen Design, Iwwerwaachung oder Ausféierung vun Äerdaarbechten.
Fir gebaute Äerdaarbechten wéi Schnëtt, Eemelen a Kanäl, falen déi lescht Häng heiansdo zesummen. An en natierlechen Hang, ouni kënschtlech Wierker, kann op eemol a mat grousser Kraaft oder ganz lues bewegen. Dës Phänomener sinn laang d’Thema vu geologeschen a geomechanesche Studien, mam Zil d’Stabilitéit aus de kierperleche Charakteristiken vum Buedem an de Bedingunge vun all eenzelne Fall ze evaluéieren.
Ursaache vu Bewegung vun Äerdmassen
D’Konditioun fir d’Stabilitéit vun all Buedem, egal ob e kënschtlechen Äerdobjet oder en natierleche Buedem, ass datt et e Gläichgewiicht tëscht externe Kräfte an intern Resistenz vum Buedem gëtt. Extern Kräfte si virun allem dem Buedem säin eegent Gewiicht, wat normalerweis déi eenzeg extern Kraaft ass, gefollegt vun all aner extern Belaaschtung, déi um Hang wierkt, permanent oder bewegt. Déi intern Resistenz besteet aus Kohäsioun a Reibung am gebonnene Buedem, an nëmmen Reibung am ongebonnene Buedem.
Abb. 1. Hänge vu lockere Buedembank
Wa mir eng Héichte h beobachten aus komplett lockere Buedem, zum Beispill dréchene kompaktéierte Sand, wäerte mir feststellen datt den Hang vun där Embank an engem Wénkel β op d’Horizontal dréit (Fig. 1). D’Gréisst vum Wénkel β hänkt vu verschiddene Faktoren of wéi d’Korngréisst, d’Kornform a Verdichtung. Wa mir d’Bandhéicht h op h1, h2, asw mat deemselwechten ongebonnenen Material vun der selweschter Verdichtung erhéijen, ännert de Wénkel β net, d’Embankhang bleift um selwechten Hang bis op eng onlimitéiert Héicht h. Fir e bestëmmte lockere Buedem ass den natierlechen Hangwénkel β onofhängeg vun der Hanghöhe h. D’Gréisst vum Wénkel β fir ongebonnen Buedem hänkt vum Wénkel vun der interner Buedemreibung φ of a gëtt ugeholl datt se e bësse méi kleng ass wéi et, oder gläich domat, β ≤ φ.
Abb. 2. Schneidhang am gebonnene Buedem
Wa mir e Schnëtt kucken, deen am gebonnene Buedem gemaach gëtt, fanne mer datt den Hang vum Schnëtt ënner engem méi staarken Hang gehale gëtt1:m, dh bei engem gréissere Wénkel β wéinst der Tatsaach, datt d’intern Resistenz vum gebonnene Buedem duerch Kohäsioun erhéicht gëtt, déi net am dréchene Sand existéiert (Fig.2). A bestëmmte Buedemaarte, wéi z.B. dréchenem Löss, kann d’Kohäsioun d’intern Resistenz esou vergréisseren, datt de Buedem mat enger vertikal geschniddener Säit gehale ka ginn, d.h. an engem Wénkel β =90°. Wéi och ëmmer, wa mir d’Schnëtthéicht h am gebonnene Buedem op h erhéijen1, h2 etc., muss de Neigungswénkel vum Schräg vum Schnëtt β reduzéiert ginn fir de Schräg an der Stabilitéit ze halen. Fir all Hangwénkel β vum Hang vum Schnëtt an engem bestëmmte begrenzte Buedem gëtt et eng kritesch Héicht hc. Wa mir dës Héicht iwwerschreiden, gëtt den Hang AB net am Gläichgewiicht gehal an e rutscht op enger Rutschfläch CD (Fig.3). De Rutsch koum duerch eng Stéierung am Gläichgewiicht tëscht der externer Kraaft, dem eegene Gewiicht vun der Äerdmass an der interner Resistenz, déi net méi duergeet fir géint déi verstäerkte extern Kraaft ze widderstoen, d.h. zum erhéicht Gewiicht vun der Buedemmass duerch d’Erhéijung vun der Héicht vum Hang h.
! Bild93: Rutschmuster vum geschniddene Hang am kohäsive Buedem
Sl.3. Hänge vum Schnëtt am kohäsive Buedem
Vun der uewendriwwer folgt datt de Wénkel vum natierlechen Hang vum Buedem net als konstante Wäert fir de gegebene Buedem ugeholl ka ginn, well säi Wäert ënner all anere Bedingungen hänkt vun der Héicht vum Hang of a fällt mat der Erhéijung vun dëser Héicht. Wéi och ëmmer, et gëtt dacks fir Steigungen vu klengen Héichten als konstante Wäert ugeholl, ofhängeg vum Wénkel vun der interner Buedemreibung φ.
Gläichgewiichtstéierung kann och optrieden ouni d’Schnëtthéicht h ze erhéijen, zum Beispill wann d’intern Buedemresistenz erofgeet. D’Elementer vun der interner Resistenz vu gebonnene Buedem, Kohäsioun a Reibung, sinn héich variabel an ofhängeg vun der Quantitéit vum Waasser am Buedem. Dofir ass a ville Fäll d’Ursaach fir d’Rutschen d’Iwwersaturatioun vum Waassergebonnene Buedem, deen esou grouss ka sinn, datt de Buedem sech net méi ënner engem Hang ënnerstëtze kann, mee duerch säin eegent Gewiicht rutscht.
Abb. 4. Buedemrutsch duerch d’Bildung vu Rutschflächen
Et gi verschidde Fäll vu Buedemrutschen duerch d’Reduktioun vun der interner Resistenz, vun deenen mir hei e puer charakteristesch ernimmen.
Ausbildung vu Schieberflächen
Wann et eng impermeabel Schicht Lehm op engem Hang ënner der Uewerflächeschicht vum permeablen Buedem ass (Fig. 4a), oder wann et eng schréiegt Sandschicht an der Lehmschicht ass (Fig. 4b), an déi aus enger Atmosphär vernoléissegt ka ginn, oder z.B. Äerdrutsch kann optrieden. Eng méi grouss Quantitéit vu Waasser passéiert duerch d’permeabel Schicht an d’Lehmschicht, déi se staark befeucht, a reduzéiert seng Resistenz op der Uewerfläch, wou déi iewescht Schicht rutscht.
Stéierung vum Gläichgewiicht duerch Ausschneiden vun engem Schnëtt
Schnëttschnëtter beim Bau vun Eisebunnen a Stroossen stéieren de fréiere Balancezoustand, well am Schnëttprofil bleift de Buedem ouni Ënnerstëtzung an tendéiert no ënnen duerch d’Schwéierkraaft. E Gläichgewiichtszoustand kann erhale bleiwen, wann déi intern Resistenz vum Buedem grouss genuch ass fir dës Tendenz entgéintzewierken, wat och méiglech ass, wann de ofgeschniddene Buedem aus staark schréiege Schichten a Richtung Schnëtt besteet.
Abb. 5. Rutschen vum Terrain wéinst Ausschneiden a Schichten Buedem
Wann awer Schichten vun impermeablen a permeablen Buedem ofwiesselnd geschnidde ginn (Fig. 5), besteet d’Méiglechkeet vum Auslauch vum permeablen Buedem an d’Befeuchtung vum impermeable Buedem, op deem d’Rutschen optrieden.
Buedeminhomogenitéit
Dënn Schichten aus impermeablen Material an enger Embank aus permeablen Buedem, déi sougenannte Lehmlënsen (Fig. 6), kënnen och Ausrutscher verursaachen, wann eng grouss Quantitéit Waasser si erreecht an eng Rutschfläche bilden.
Abb. 6. Fall vun der Rutschbunn wéinst inhomogener Zesummesetzung
Effekt vum Frost
Ënnert dem Effekt vum Frost accumuléiert Waasser an der Uewerflächeschicht a Form vun Äislënsen. Beim Ofdehnung ginn d’Äislënsen a Waasser ëm, wat de Buedem bis an d’Tiefe vun der Frostaktioun iwwersaturéiert, an doduerch zu enger flësseger Mass gëtt a seng Stabilitéit verléiert.
Dëse Fall geschitt nëmmen am fraschtgeféierleche Buedem a mat enger méi laanger Dauer vu Frascht, well et vill Zäit brauch fir d’Äislënsen ze bilden.
Grondwaasserniveau Senkung
Wann de Grondwaasserniveau permanent erofgesat gëtt, zum Beispill wéinst der Aarbecht am Buedem, dréchent de Buedem aus a wann et Lehm ass, deen eng grouss Schwellung huet, entstinn Rëss. Méi grouss Quantitéiten un Uewerfläch an atmosphärescht Waasser ginn an hinnen an, befeucht de Buedem a reduzéiert seng intern Resistenz, wat och zu Äerdrutschen féiere kann.
Et ginn och vill aner Fäll vun Terrain-Rutschen, sou datt et kann considéréiert ginn, datt all kohärent Buedem ënner bestëmmten Ëmstänn seng intern Resistenz zu engem méi oder manner Mooss verléieren an ënner dem Afloss vun externen Kräften a Bewegung gesat ginn.
Inkohärent Buedem ass stabil soulaang de Neigungswénkel vum Hang méi kleng ass wéi de Wénkel vun der interner Reibung vum Buedem. Mat dëser Aart vu Buedem geschitt Rutsch nëmmen wann de Wénkel vum Hang méi grouss ass wéi de Wénkel vun der interner Reibung. Wann awer eng Embank aus ongebonnenen Material op Lehmbuedem gemaach gëtt, kann de Lehmbuedem rutschen an d’Band zerbriechen, an et ass néideg fir d’Stabilitéit ze kontrolléieren.
Testen vun der Stabilitéit vun den Äerdhang
Schieberflächeform
Den Zoustand vum Gläichgewiicht tëscht externe Kräften an interner Buedemresistenz gouf vum Coulomb mat senger Equatioun gesat
τ ≤ c + σ tgϕ
wou τ de Buedemschéierspannung ass, c d’Kohäsioun ass, σ den normale Stress op der Rutschfläch ass, ϕ de Wénkel vun der interner Reibung ass.
Wann déi intern Resistenz vum Buedem, d’Kohäsioun c a Reibung σ tgϕ net duergeet fir de Schéierspannung vum Buedem entgéint ze wierken, da geschitt d’Rutschen op enger Rutschfläch am Buedem. Et gi verschidde Forme vu Rutschflächen, déi ofhängeg vun de physikaleschen Eegeschafte vum Buedem, Stratifikatioun, Fiichtegkeet, extern Belaaschtung an aner Faktoren.
Déi folgend typesch Rutschfäll ënnerscheede sech no Positioun:
Abb. 7. Typesch Fäll vun Äerdrutsch
a) Rutschen vun de vertikale Säiten vum Schnëtt. Am Fall vu Kanäl fir Waasserversuergung, Kanalisatioun, etc., déi mat vertikale Säiten gegruewen sinn (Fig. 7a), wann déi kritesch Héicht hc, déi vun de physikaleschen Eegeschafte vum Buedem hänkt, iwwerschratt gëtt, rutscht op der Uewerfläch ADC geschitt. Dës Ausrutscher sinn normalerweis net iwwer d’ganz Längt vum Kanal, awer lokaliséiert, wat duerch déi ongläichméisseg Schéierkraaft vum Buedem erkläert gëtt.
b) Deelschréiegt Ausrutscher (Fig. 7b). Dës Rutschen erschéngen dacks am Fréijoer op Eisebunns- a Stroosseschneider a sinn d’Resultat vun Iwwersaturatioun vum Buedem mat Waasser.
c) Schréiegt an der Nuecht (Fig. 7c). Et ass d’Rutschen vum ganzen Hang vum Schnëtt oder dem Embank op d’Been C.
d) Schréiegt ënner de Fouss (Fig. 7d). Et ass d’Rutschen vum ganzen Hang vum Schnëtt oder dem Buedem an de Buedem ënner dem Fouss. Dës Rutsch gëtt och Subgrade Fraktur oder Schwedesch Fraktur genannt, no de Schwede, déi et als éischt beschriwwen hunn.
Wat d’Form vun der Schieberfläch ugeet, kann et nëmme behaapt ginn datt d’Schlittfläch am gebonnene Buedem net riicht ass, mä datt et eng kromme Uewerfläch ass. Verschidde Auteuren adoptéieren als Form vun der Schieberfläch e Kreesbogen (Fellenius), eng logarithmesch Spiral (Rendulić) oder eng Kombinatioun vun dëse gebogen Linnen (Brinch Hansen).
Effekt vun der Waasserfiltratioun op Steigungsstabilitéit
Wann et extern Waasser virun der Hang mat engem Niveau vun N1 (Abb.8), Waasserfluss geschitt am Buedem hannert dem Hang, wat den internen Waasserdrock an de Poren verursaacht, wouduerch d’Reibung tëscht feste Partikelen erofgeet an de Schéierstress am Buedem eropgeet.
Wann den Niveau N1 vum Waasser virum Hang eng konstant Waasserkolonn H*γW verursaacht Waasserdrock an de Buedemporen, wat d’Reibung tëscht feste Partikelen reduzéiert, wouduerch d’Gefor vu Schréiegten eropgeet. Wéi och ëmmer, wann den Niveau N1 konstant dréckt den Drock vun der Waasserkolonn H*γW déi zolidd Partikelen an d’Buedembanne dréckt, wouduerch d’Gefor fir d’Schréiegt ze rutschen zum Deel reduzéiert gëtt. An dësem Fall, bei konstante Waasser Niveau N1 virun der Hang besteet d’Gefor vum Rutsch vum Downstream Hang, well d’Effekt vun der Waasserfiltratioun am Buedem d’Drécke vu feste Partikelen an d’Richtung vun der Baussesäit vum Downstream Hang verursaacht.
! Bild115: Filtratioun vum Waasser duerch de Buedemhang
Sl.8. Den Effekt vun der Filtratioun op d’Stabilitéit vum Buedemhang
Wann den externen Waasserniveau schaarf vum N Niveau fällt1 op N2 dann ass d’Stabilitéit vum Upstream Hang bedroht. An dësem Fall fléisst d’intern Pore Waasser op déi baussenzeg Säit vum Upstream Hang, dréckt déi zolidd Partikel op déi Säit.
Wéinst all deem, wann de Buedem Hang am Waasser ënnerdaach ass, soll den Effet vun Waasser Filtratioun och berücksichtegt ginn wann d’Stabilitéit vun der Hang Testen.
Den Effet vun der Waasserfiltratioun am Buedem hänkt vu verschiddene Faktoren of, vun deenen déi wichtegst Permeabilitéit vum Buedem, hydrostateschen Drock vum externe Waasser, Rate vum Réckgang vum externe Waasserniveau an homogenitéit vum Buedem sinn.
Wa mir dovun ausgoen, datt d’embankment an Fig. 8 vun homogen isotropescher Mass, ënner dem Effekt vum hydrostateschen Drock vum externen Waasser vum Niveau N1, fléisst d’Waasser an de Poren vun der Embank an d’Richtung vum Downstream Hang, wouduerch den Niveau vum Grondwaasser an der Embank mat der Längt vun der Strooss erof geet. Wa mir Piezometerleitungen AA’, BB’ an CC’ an d’Band aféieren (Fig. 9), da kënnt d’Porewaasser ënner dem Effekt vum hydrostateschen Drock an dës Päifen an erop an erop op den Niveau N1, wat an all Päifen d’selwecht ka sinn, wann d’Punkten B_A d’Héicht an d’Spalten B_A ausgewielt ginn, an de Päifen sinn h1, h2 an h3.
Abb. 9. Equipotential an aktuell Linnen
Wa mir mat h d’Héicht vum Waasserniveau N1 a Relatioun zu e puer arbiträr gewielte Fliger O-O bezeechnen, dann ass de Potenzial h fir all 3 Punkten, A, B an C d’selwecht. D’Linn déi dës dräi Punkte verbënnt ass d’equipotenziell Linn. Grondwaasser am Buedem kann net laanscht déi Linn fléissen, mä nëmmen a Richtung Punkte mat manner Potential.
Op eng ähnlech Manéier kënne mir an der selwechter Mass d’Punkte D, E an F mat engem méi nidderegen Potenzial h ― Δh auswielen. D’Linn, déi dës dräi Punkte verbënnt, ass d’Equipotentiallinn vum Potenzial h ― Δh. Waasserfluss vum Punkt A vun der Potentiallinn ABC bis zu engem onendlech enke Punkt D vun der Potenziallinn DEF wäert existéieren an der Richtung vum gréisste hydraulesche Réckgang i._imax. Δlmin = AD. Dëst bedeit datt d’Linn AD laanscht déi d’Waasser fléisst senkrecht op béid Equipotentiallinnen ass, well
imax = Δh / Δlmin
wou Δlmin normal ass fir béid Equipotentiallinnen. Déi Normaler zu den Equipotentiallinne sinn d’Richtunge vum Waasserfloss an der permeabeler Mass a ginn stroumlinnen genannt. D’Gemeinschaft vun equipotential- an aktuellen Linnen, géigesäiteg senkrecht openeen, bildt e Stroumnetz.
Flow Netzwierker hu verschidde Formen no Massepermeabilitéit. De stäerkste gemeinsam Fall ass eng Embankment aus permeable Mass op impermeable Buedem, also op Buedem, datt impermeable gemaach ginn (Fig. 10). An dësem Fall, wann den externen Waasser Niveau konstant ass, sinn d’Stroumlines an hirem mëttleren Deel vun der Parabol.
Abb. 10. Flownetz an engem permeablen Embankment op impermeable Buedem
Am Upstream Hang verbannen d’Parabolen mat de Linnen senkrecht zum Hang, wat d’Equipotenziallinn duerstellt, well op engem konstante Niveau N1 fléisst Waasser net den Hang erof. Beim Oflafsteig enden d’Parabolen tangentiell zum Hang, wat weder eng Equipotenziallinn nach eng aktuell Linn ass. D’Uewerfläch vum impervious Buedem ënnert der Embank ass eng Streamline, well d’Waasser um Enn vun der Embank parallel zu dëser Uewerfläch fléisst. Am ieweschten Deel endet de Stroumnetz mat enger Basisparabola genannt seepageline, déi d’Grenz vum Buedem ënner der Handlung vun der Filtratioun duerstellt. Ënnert dëser Limit ass de Buedem ënner dem Effekt vun der Filtratioun wéinst dem hydrostateschen Drock vum externe Waasser H*γW, während et keng Filtratioun am Buedem driwwer ass. D’Sippellinn gëtt och d’Sättigungslinn genannt, well et gëtt ugeholl datt de Buedem drënner komplett mat Waasser gesättegt ass, während uewendriwwer deelweis saturéiert ass.
Tatsächlech Hangbewäertung muss Ënnersichung, Stratifikatioun, Stäerktparameter, Buedem- an Uewerflächewaasser, Niveauverännerungen, Drainage, Seismesch, Ausgruewungs- oder Fëllphasen, ugrenzend Strukturen an temporär Bedéngungen enthalen. Ausgruewung ouni adäquate Schutz an an d’Zone vu méiglechen Äerdrutsch sinn net sécher op Basis vum allgemengen Text oder der Form vum Hang selwer.