Tsindry avy amin’ny tany amin’ny tonelina

Ny tsindry amin’ny tonelina dia ahitana (sary 1):

Sary 1. Hery fanerena miasa amin’ny tonelina

a) ny tsindry mitsangana P eo amin’ny tampony, antsoina hoe tsindry amin’ny vonto,

b) tsindry marindrano S, antsoina hoe tsindry an-daniny,

c) ny fanehoan-kevitra eo amin’ny fototra A, antsoina hoe tsindry eo amin’ny faladia.

Ao anatin’ny elanelana tena midadasika no miova ny haben’ny tsindrin-tany amin’ny tonelina. Tamin’ny voalohany, nandritra ny fikapohana ny tonelina, dia somary kely ny tsindry avy amin’ny tendrombohitra ary eo anelanelan’ny 0 sy 0,50 kp/cm2, fa rehefa tafapaka kosa dia mitombo ka eo anelanelan’ny 0,8 sy 12,0 kp/cm2, arakaraka ny karazan-tany sy ny toetra ara-batany, ny haavon’ireo sosona ambonin’ny tonelina ary ny haben’ny fihetsiketsehana ao amin’ny tany izay vokatry ny tsindrin’ireo sosona ambony. Noho ny fiankinany amin’ny anton-javatra samihafa, dia sarotra be ny famaritana ny tsindry avy amin’ny tendrombohitra amin’ny tonelina, ka amin’ny alalan’ny teôria dia tsy azo faritana marina ny lanjan’ny tsindrin-tany fa tombatombana fotsiny. Manohitra ny fiantran’ny tsindrin-tany amin’ny fizaran’ny tonelina ny fanoherana anatiny ataon’ny tany. Raha vatolampy mafy sy matevina no mandrafitra ny tany anaovana ny tonelina, dia tsy dia misy dikany firy ny tsindry amin’ny fizaran’ny tonelina, satria ny lanjan’ireo sosona ambonin’ny tonelina dia zakain’ny adin’ny fiondrika ao amin’ny vatolampy mafy. Amin’izany tranga izany dia tsy ilaina ny manao firakofana amin’ny tonelina na fanohanana mandritra ny fikapohana ny tonelina, ka tsy ilaina koa ny famaritana ny tsindrin-tany amin’ny fizaran’ny tonelina.

Amin’ny vato tsy mirindra sy mora potika, ny tsindry ateraky ny lanjan’ireo sosona ambony amin’ny profilin’ny tonelina dia mety hihoatra ny herin’ireto vato ireto, ka mahatonga fahatapahan’ny tany sy fiovana lehibe amin’ny profilin’ny tonelina. Amin’ireny tranga ireny dia tokony hatao ny fanohanana mandritra ny fandavahana ny tonelina, ary avy eo ny fefy tonelina izay hanoherana ny tsindry avy amin’ny tendrombohitra sy hampita izany amin’ny alalan’ny fototra any amin’ireo sosona ambany kokoa.

Ao amin’ny tany miraikitra, ny fanoherana anatiny dia ahitana kohésion sy fikitihana, fa ao amin’ny tany tsy miraikitra kosa dia fikitihana fotsiny no misy, tsy misy kohésion. Na izany aza, noho ny fiovaovan’ny sanda kohésion eo ambanin’ny fiantraikan’ny hamandoana, ary koa noho ny soson-tsokajin’ny tany misy firafitra samihafa, dia tsy heverina ho fanoherana anatiny ny kohésion, ka na dia amin’ny tany miraikitra aza dia ny fikitihana anatiny ihany no kajiana. Noho izany, amin’ireo tranga roa farany ireo dia ilaina ny fefy tonelina, izany hoe tsy maintsy faritana ny tsindrin-tany amin’ny tonelina.

Mba hamaritana ny haben’ny fanerena ateraky ny tany amin’ny tonelina dia misy ireto fiheverana manaraka ireto:

1. Fiheverana fa mitombo araka ny halaliny ny tsindry avy amin’ny tany

2. Hevitra mifototra amin’ny lalàn’ny fifandanjan’ny vatana mora rava

3. Heverina ny famoronana vouta mampihena enta-mavesatra ao amin’ny tany

4. Heverina mifototra amin’ny lalàn’ny elastisité.

Hevitra fa mitombo arakaraka ny halaliny ny tsindry

Araka io fiheverana io, eo amin’ny arko-n’ny tonelina (sary 2) no miasa ny tsindry eo amin’ny loha P noho ny lanjan’ny tany amin’ny haavo manontolo ambonin’ny tonelina hatrany amin’ny etỳ ambonin’ny tany, ary amin’ny sakany b amin’ilay tonelina noforonina. Noho izany, dia izao ny tsindry eo amin’ny loha

P = γ bt [Mp/m]

izay γ no lanjan’ny volume an’ireo soson-tany eo ambonin’ny tonelina [Mp/m3], ary t ny haavon’ireo soson-tany eo ambonin’ny tonelina [m].

Io hevitra io dia ampiharina amin’ny tranga manokana ihany, toy ny rehefa misy fotaka ny tany eo ambonin’ny tonelina, izay saika tsy manana fanoherana anatiny akory, na amin’ny tany kohéziva sy tsy kohéziva ao anaty rano an-kibon’ny tany, rehefa kely noho ny vokatry ny lanjan’ny tany ny fanoheran’ny tany.

Tsy fahita firy amin’ny fampiharana ireo tranga ireo ka heverina ho tranga manokana. Amin’ny tranga hafa rehetra, rehefa azo isaina ny fanoherana anatiny ao amin’ny tany, dia tsy ara-drariny ny famaritana ny tsindry amin’ny tany amin’ny tonelina araka io vinavina io, satria manome tsindry lehibe lavitra noho ny tena izy izy.

Sary 2. Famantarana ny fanerena avy amin’ny tany amin’ny tonelina amin’ny fiheverana fa mitombo arakaraka ny halaliny ny fanerena

Fieritreretana mifototra amin’ny lalàn’ny fifandanjan’ny vatana mihetsiketsika

Sl. 3. Famantarana ny tsindry tany amin’ny tonelina araka ny vinavina mifototra amin’ny lalàn’ny fifandanjan’ny vatana mora rovitra

Araka io hevitra io, dia dinihina ny tany maina mora vakivaky ary heverina fa ny tsindry amin’ny vavan’ny tonelina dia ambany noho ny lanjan’ny prisme ABA’B’ noho ny herin’ny fifanosehana amin’ny velarana mitsangana AA’ sy BB’ (sary 3).

Amin’io fiheverana io dia mifototra ny endrika maromaro amin’ny kajy ny tsindry amin’ny tafo volon’ny tonelina, toy ny an’i Forcheimer, Bierbaumer ary Engesser.

Ny lanjan’ny tany manontolo ambonin’ny volakan’ny tonelina dia W= γ bt, saingy tsy afaka misava midina malalaka ny prisma ABA’B’ satria ny fifanolanana amin’ny akora eny amin’ny faritra AA’ sy BB’ dia hanohitra izany fisavàna izany. Raha o no zoro amin’ny fifanolanana anatiny ao amin’ny tany ambonin’ny volakan’ny tonelina, dia tgo ny koefisien’ny fifanolanana, ary ny fanerena ara-dalana amin’ny faritra misy fifanolanana dia, raha ny marina, ny hery an-kilany E, ny tsindry tany mavitrika amin’ny faritra AA’ sy BB’. Noho izany, amin’ny tsirairay amin’ireo faritra ireo dia miasa ny hery fifanolanana

Q = Ea tg_ϕ._

Ny tsindry P eo amin’ny vault-n’ny tonelina, ny tsindry amin’ny tampony, dia

Ny tsindry mavitrika amin’ny tany dia kajiana araka an’i Rankine

Ea = ½ γt2 tg2(45o – ϕ/2)

Ny famaritana ny tsindry ateraky ny tany amin’ny tonelina araka io fiheverana io dia zara raha atao ary amin’ny toe-javatra vitsivitsy ihany, toy ny ohatra rehefa kely ny haavon’ny soson-tany ambonin’ny tonelina, ka tsy afaka miforona ny valindrihana fanalefahana enta-mavesatra.

Heverina ny famoronana vouta mampihena enta-mavesatra

Araka io fomba io, amin’ny tany mifamatotra sy tsy mifamatotra rehetra, ankoatra ny fotaka, dia miforona ambonin’ny tonelina ny vavahadin’ny fanalefahana enta-mavesatra, ka ny akora eo ambanin’io vavahady io ihany no miasa amin’ny profilan’ny tonelina, raha ny vavahady mihitsy kosa dia tazonin’ny fifandanjana noho ny fiasan’ny arko, izay voaporofo tamin’ny andrana natao tamin’ny tany fasika malalaka. Mba hamaritana ny tsindry avy amin’ny tany amin’ny tonelina araka io fiheverana io dia misy fomba maro, ka ny malaza indrindra dia ny an’i Kommerell sy Protođakonov. Araka ny fomba Kommerell dia heverina fa manana endrika antsasaky ny elipsy ny vavahadin’ny fanalefahana enta-mavesatra, ary araka ny fomba Protođakonov dia parabola ny endriny.

Ny fomba Kommerell amin’ny antsasa-ellipse de tsindry

Araka io fomba io dia ekena fa miankina amin’ny sakan’ny tonelina bi sy amin’ny zoro anatiny fikorontanan’ny tany anaovana ny fitsofana ny tonelina ny haavon’ny zoro fialofana h (sary 4). Ny haavon’ny zoro fialofana h dia azo faritana araka ity raikipohy ity:

h = 100_a_/p

izay a no fipetrahan’ny fanohanana manomboka amin’ny fiatombohan’ny fitrandrahana ny tonelina ka hatramin’ny fahavitàn’ny fanorenana ny firakotra an-tunnel, p kosa ny fitrangana malalaka maharitra an’ny tany.

Sary 4. Famaritana ny tsindry amin’ny tany amin’ny tonelina araka ny fomba antsasa-ellipse de tsindry

Amin’ny fepetra mety dia raisina a = 10 – 15cm, amin’ny tsy mety a = 15 – 40cm, ary amin’ny tena tsy mety a = 40 – 70cm.

Ny fitombon’ny fiparitahan’ny tany maharitra p dia faritana amin’ny tany nohadiana amin’ny tonelina, amin’ny %, aorian’ny fihadiana sy ny fanitsakitsahana indray. Ny sanda ho an’ny p dia ao anatin’ny fetra omena ao amin’ny tabilao 1.

Na izany aza, na dia efa nampiharina matetika tamin’ny fampiharana aza ilay lamina etsy ambony, dia heverina fa tsy mifanaraka amin’ny zava-misy izy io. Tsy manana sanda tanteraka ny fitombenana a fa miova arakaraka ny karazan’ny subgrade ao anatin’ny akora iray ihany. Raha vy ny subgrade dia kely kokoa ny fitombenana, raha hazo kosa dia lehibe kokoa ny fitombenana. Ho an’ny profil tunnel mahazatra amin’ny lalamby sy lalana dia ekena fa amin’ny haavon’ny soson-tany ambonin’ny tunnel t > 20 m dia mitovy amin’ny 20 m ny haavon’ny vovon’ny fanalefahana.

Tsindry an-daniny_. Araka an’i Kommerell, ny tsindry an-daniny dia mipoitra noho ny fiasan’ny lanjan’ny prisma tany ABC (sary 4), izay feran’ny lafiny roa amin’ny velaran-kandrenika AC sy ny planina mitsangana amin’ny tonelina AB, ary eo ambony kosa dia entanin’ny lanjan’ny prisma tany CBG. Amin’izany dia heverina fa feran’ny ambony amin’ny velarana marindrano CB ao amin’ny planin’ny tendro ambonin’ny vault-n’ny tonelina ny prisma tany mavitrika

Tabl. 1. Sanda manakaiky ny tany p amin’ny %

Satria mitsangana ny rafi-tany AB, ary marindrano ny rafi-tany CB, dia raisina fa misy ny tranga Rankine amin’ny fanerena avy amin’ny tany, ka ny làlan’ny fanerena mavitrika avy amin’ny tany E dia marindrano. Araka an’i Rankine, ny fihodin’ny velaran’ny fikorisana AC mankany amin’ny marindrano amin’ny zoro α=45o+ϕ/2, ny fanerena mavitrika avy amin’ny tany Ea dia

Ea = ½ _γh_2tg2(45o-ϕ/2),

izay γ no lanjan’ny tany isam-boky ao amin’ny Mp/m3, h ny haavon’ny rindrina mpanohana ao amin’ny m, ϕ ny zoro fifanenjanana anatiny amin’ny tany.

Satria ny prisme tany mavitrika ABC dia tsindrin’ny lanjan’ny prisme CBG avy any ambony, dia amin’ity tranga ity ho an’ny haavon’ny tionely h’

Ea = ½ γ h’ 2tg2(45o-ϕ/2),

izay γ1 = γ + 2p/h’

ka p = Q/CB = Q/h’tg(45o- ϕ/2)

Ny lanja Q dia azo amin’ny maha-samy hafa ny lanja W amin’ny ampahefatry ny elipsy tsindry CEF sy ny lanjan’ny W1:Q = W – W1.

Ny lanja W dia azo avy amin’ny velaran’ny A amin’ny ampahefatry ny ellipse sy ny lanja volumétrique amin’ny tany γ, W = Aγ. Ny velarana A dia azo avy amin’ny fitovian’ny velaran’ny ellipse: A = h·e·π/4

Amin’ny fampidirana ny sanda ho an’ny p ao amin’ny fampitoviana ho an’ny Ea dia mahazo isika:

Ea = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2) + Q tg(45o-ϕ/2).

Tsindry amin’ny vonto. Koa satria simetrika manodidina ny axe mitsangana ilay vault de décharge, dia azo kajiana ny tsindry amin’ny vonto ho an’ny antsasaky ny profilin’ny tonelina. Ny lanjan’ilay prisme tany BEFG ho an’ny halavan’ny tonelina 1,00 m dia: W1

W1 = (z+h)/2 · b/2 · 1,00 · γ

Ao amin’ity fampitoviana ity dia efa fantatra avokoa ny zava-drehetra afa-tsy z, izay faritana amin’ny fampitoviana ny ellipse (sary 5): b2x2 + a2y2 = b2a2. Amin’ny tranga misy antsika dia b=e; a=h; x=z;

Sary 5. Famantarana ny tsindry amin’ny tendron’ny tonelina araka ny fomba antsasaky ny ellipse enta-mavesatra

Sary 6. Tsindry eo ambanin’ny faladia p eo ambanin’ny tohana

Fanerena eo am-pototra. Satria ekena fa ny fanerena eo am-pototra A dia mitovy amin’ny fanerena amin’ny tendron-tampony P, dia voafaritra amin’izany ny habeny.

Raha misy profilin’ny tonelina misy vovonana amin’ny fotony, dia izao ny tsindry eo amin’ny fanambanin’ny tonelina p : p = P/(b·1,00m) [Mp/m2].

Kanefa raha mafy izany ary manana fahaiza-mitondra enta-mavesatra ampy, dia ny tsindry eo amin’ny havoana P dia afindra amin’ny tany amin’ny alalan’ireo tohana manan-kery sakany d (sary 6), ka ny tsindry eo ambanin’ireo tohana dia: p = P/(2d·1,00m) [Mp/m2].

Marihina fa amin’ity tranga ity dia ilaina ny manao fandavahana fitsirihana ny tany sy mamaritra ny fahafahan’ny tany mitondra enta-mavesatra ary ny fidinany, satria nisy fotoana ny fahafahan’ny tany mitondra enta-mavesatra dia ambany noho ny tsindry eo amin’ny fototra, ka nahatonga fiovana teo amin’ny tafo an-telôna sy ny fidinan’ny tonelina manontolo.

Hevitra fototra mifototra amin’ny lalàn’ny elastisité

Tato ho ato dia nipoitra ny fiheverana vaovao iray, izay mijery ny tany ho toy ny vatana elastika mitovy sy isotropika azo ampiharina aminy ny lalàn’ny elastisité. Araka io fiheverana io, ny axle elastikan’ny tany dia asehon’ny maodely elastika E sy ny koefisientan’i Poisson µ izay miankina amin’ny toetra ara-batry ny tany. Saingy amin’ny zava-misy dia tsy isotropika ny tany, fa faobe anizotropika, ka ny sandan’ny maodely E sy ny koefisienty µ dia miova arakaraka ny halaliny. Na dia eo aza anefa io fiviliana io, dia manana lanja ara-tsiansa lehibe sy vinavina ho an’ny fikarohana ho avy ny fampiharana ny teorian’ny elastisité amin’ny famaritana ny tsindry ateraky ny tany.

Famakafakana ny fahamarinan’ny takelaka manarona tionelina eo ambany fiantraikan’ny tsindry avy amin’ny tany

Ho an’ny fitsapana ny fahamarinan-toeran’ny fonony tonelina dia safidiana ny fizarana mitsivalana amin’ilay fonony, ka tsara raha ampiasaina ny ohatra avy amin’ny tonelina efa natao teo aloha tamin’ny toe-javatra mitovitovy amin’ny eto, izay mbola tao anatin’ny toe-javatra tsara, na koa faritana amin’ny fomba empirika ny fizaran’ny fonony tonelina (sl. 7a). Ny fizarana voafantina amin’ny fonony tonelina dia zaraina ho lamela araka izay azo atao mitovy sakany Δs. Ho an’ny lamela tsirairay dia faritana ny tsindry mitsangana sy sisiny, ary koa ny lanjan’ilay lamela ihany.

Ny tsindry mitsangana PG amin’ny lamela ho an’ny halavan’ny tonelina 1,00 m (sl. 7a) dia azo amin’ny alalan’ity lamina ity:

PG = (y1+y2)/2 · Δ_x_·1,00·γ

Sary 7. Famantarana ny tsindrin-tany amin’ny tonelina araka ny fomba Kommerll

Ny fanerena amin’ny lafiny dia ahitana ny fanerena avy amin’ny tany Eh, amin’ny mombamomba ny tionelin’ny haavony h’ ary ny fanerena Ea vokatry ny fiasan’ny enta-mavesatra Q

Eh’ = ½ γ h’2 tg2 (45o-ϕ/2); Ea = Q tg(45o-ϕ/2).

Ho an’ny famaritana ny tsindry mitsivalana Eh amin’ireo lamela tsirairay amin’ny fonony dia asiana ny diagrama ny tsindry mitsivalana (7a) araka ny alalan’ny equation:

Ny hery PG sy Eh dia miasa ao amin’ny axis-n’ireo lamela mifanaraka aminy.

Ankoatra izany dia faritana koa ny lanjan’ny lamela amin’ny fefy PZ, izay miasa eo amin’ny ivon-danjany, ary hita ny resultant R amin’ireo hery rehetra amin’ilay lamela nomena (sary 7b). Amin’izany fomba izany dia faritana ny resultants R1, R2, R3 ho an’ny lamela rehetra (sary 8a), izay atambatra ao amin’ny planin-kery (sary 8b), ka azo ny resultant Rn. Avy eo, avy amin’ny pôle O voafidy tsy misy fetra, dia alefa ny taratra ary sintonina ny tsipika fanohanana voalohany ac. Avy amin’ny fepetra fa ao anatin’ny fifandanjana ny vato raha toa ka mifanenjika amin’ny teboka iray ny tsindry marindrano an’ny vato H, ny resultant amin’ny tsindrin-tany amin’ny tonelina _R_n ary ny tsindry amin’ny fototra A, dia azo ny teboka fifanenjana S. Raha ampifandraisina amin’ny teboka afovoan’ny tonon-tafo eo amin’ny fipetrahany io teboka io, dia azo ny làlan’ny tsindry vaovao amin’ny fototra A1. Raha atambatra ao amin’ny planin-kery vaovao (sary 8c) ny hery Rn, A1 ary H, dia azo ny sandan’ny H sy ny pôle vaovao O1 izay anaovana ireo taratra vaovao sy ny tsipika fanohanana faharoa ac’.

Sary 8 Plan’ny hery sy tsipika mpanohana ny tsindrin-tany amin’ny tionelina

Araka ilay tsipika mpanohana vaovao azo, dia ahitsy ny profil miampita amin’ny firakofana ao amin’ny tonelina, ka hatsangana indray, raha ilaina, hatramin’ny fanintelony ny tsipika mpanohana. Ny tanjona dia ny hampiasana endrika toy izany ho an’ny firakofan’ny tonelina, izay mifanojo amin’ny tsipika mpanohana ny axe-ny. Amin’izany tranga izany dia ny adin-tsindry ao amin’ny firakofana ihany no manjaka. Ny adin-tsindry miseho amin’izay fizaran-tsoratra miampita n – n  amin’ny firakofan’ny tonelina (sary 8), dia azo amin’ny alalan’ny raikipohy

izay N no singa ara-dalàna amin’ny vokatra mitambatra Rn amin’ny fizarana ny fonony n – n , izay azo avy amin’ny planina hery ho an’io fizarana io; d no hatevin’ny fonon’ny tonelina amin’ny fizarana n – n; e no elanelana afovoan’ny hery manafika N amin’ilay fizarana ihany.

Tokony ho kely noho ny adin-tsaina azo ekena amin’ny fonony ny adin-tsaina fanerena σ. Ho an’ny vavahadin-tunnel vita amin’ny simenitra armé dia heverina fa tsy ampy marina io fomba io, ka ny fomba Spangerberg no soso-kevitra.