Kandungan pakar arkib dan risiko serius: artikel itu mengekalkan akaun sejarah kestabilan cerun, simbol, formula dan gambar rajah daripada teks asal. Ia bukan kajian geoteknik, projek penggalian atau tambak, pengiraan kestabilan, pelan saliran, penilaian tanah runtuh atau arahan kerja. Cerun yang tidak stabil secara tiba-tiba boleh menimbus orang, bangunan dan jalan raya; retakan yang diperhatikan, bonjolan, air mendung, penurunan mendadak atau anjakan harus dianggap sebagai alasan untuk menjauh dari zon bahaya dan penilaian profesional yang mendesak.
Hari ini, Savo Kusić tertumpu pada tingkap kayu, tingkap kayu-aluminium, tingkap tersuai, pintu dan permintaan untuk sebut harga. Artikel ini kekal sebagai arkib teknikal dan tidak mewakili tawaran reka bentuk geoteknikal, penyeliaan atau pelaksanaan kerja tanah.
Untuk kerja tanah yang dibina seperti pemotongan, tambak dan terusan, cerun akhir kadangkala runtuh. Dan cerun semula jadi, tanpa kerja buatan, boleh bergerak secara tiba-tiba dan dengan daya yang besar atau sangat perlahan. Fenomena ini telah lama menjadi subjek kajian geologi dan geomekanikal, dengan tujuan untuk menilai kestabilan daripada ciri fizikal tanah dan keadaan setiap kes individu.
Punca pergerakan jisim bumi
Syarat untuk kestabilan mana-mana tanah, sama ada objek tanah tiruan atau tanah semula jadi, ialah terdapat keseimbangan antara daya luaran dan rintangan dalaman tanah. Daya luaran terutamanya berat tanah sendiri, yang biasanya merupakan satu-satunya daya luaran, diikuti oleh sebarang beban luaran lain yang bertindak pada cerun, kekal atau bergerak. Rintangan dalaman terdiri daripada kohesi dan geseran dalam tanah terikat, dan hanya geseran dalam tanah tidak terikat.
Gamb. 1. Kecerunan tambak tanah gembur
Jika kita memerhatikan suatu benteng berketinggian h diperbuat daripada tanah gembur sepenuhnya, contohnya pasir padat kering, kita akan menentukan bahawa kecerunan benteng itu condong pada sudut β kepada mendatar (rajah 1). Saiz sudut β bergantung kepada beberapa faktor seperti saiz butiran, bentuk butiran dan pemadatan. Jika kita meningkatkan ketinggian tambak h kepada h1, h2, dsb. dengan bahan tidak terikat yang sama dengan pemadatan yang sama, sudut β tidak akan berubah, cerun tambak akan kekal pada cerun yang sama sehingga ketinggian tidak terhad h. Untuk tanah gembur tertentu, sudut cerun semula jadi β adalah bebas daripada ketinggian cerun h. Saiz sudut β untuk tanah tidak terikat bergantung pada sudut geseran tanah dalaman φ dan diandaikan lebih kecil sedikit daripadanya, atau sama dengannya, β ≤ φ.
Gamb. 2. Memotong cerun dalam tanah terikat
Jika kita melihat potongan yang dibuat di dalam tanah berikat, kita akan mendapati bahawa cerun potongan itu disimpan di bawah cerun yang lebih kuat.1:m, iaitu pada sudut β yang lebih besar disebabkan oleh fakta bahawa rintangan dalaman tanah terikat meningkat dengan kohesi, yang tidak wujud dalam pasir kering (rajah.2). Dalam jenis tanah tertentu, seperti loes kering, kohesi boleh meningkatkan rintangan dalaman sehingga ke tahap yang tanah boleh dipegang dengan bahagian yang dipotong menegak, iaitu pada sudut β =90°. Walau bagaimanapun, jika kita meningkatkan ketinggian pemotongan h dalam tanah terikat kepada h1, h2 dsb., sudut kecondongan serong potongan β mesti dikurangkan untuk mengekalkan serong dalam kestabilan. Bagi setiap sudut cerun β cerun potongan dalam tanah bersempadan tertentu terdapat satu ketinggian genting hc. Jika kita melebihi ketinggian ini, cerun AB tidak akan disimpan dalam keseimbangan dan ia akan menggelongsor pada permukaan gelongsor CD (rajah.3). Gelongsor itu berlaku disebabkan oleh gangguan dalam keseimbangan antara daya luar, berat sendiri jisim bumi dan rintangan dalam, yang tidak lagi mencukupi untuk menentang peningkatan daya luar, iaitu kepada peningkatan berat jisim tanah yang disebabkan oleh peningkatan ketinggian cerun h.
Sl.3. Kecerunan potongan dalam tanah padu
Daripada perkara di atas, ia mengikuti bahawa sudut cerun semulajadi tanah tidak boleh diterima pakai sebagai nilai tetap untuk tanah yang diberikan, kerana nilainya di bawah semua keadaan lain bergantung pada ketinggian cerun dan berkurangan dengan peningkatan ketinggian ini. Walau bagaimanapun, ia sering digunakan untuk cerun ketinggian kecil sebagai nilai tetap, bergantung pada sudut geseran tanah dalaman φ.
Gangguan keseimbangan juga boleh berlaku tanpa meningkatkan ketinggian potong h, contohnya apabila rintangan tanah dalaman berkurangan. Unsur-unsur rintangan dalaman tanah terikat, kohesi dan geseran, sangat berubah-ubah dan bergantung kepada jumlah air dalam tanah. Oleh itu, dalam banyak kes, punca gelongsor adalah terlalu tepu tanah terikat air, yang boleh menjadi sangat besar sehingga tanah tidak lagi dapat menyokong dirinya di bawah mana-mana cerun, tetapi gelongsor kerana beratnya sendiri.
Gamb. 4. Tanah gelongsor akibat pembentukan permukaan gelongsor
Terdapat pelbagai kes gelongsor tanah akibat pengurangan rintangan dalaman, yang mana kami akan menyebut di sini beberapa ciri.
Pendidikan permukaan gelongsor
Jika terdapat lapisan tanah liat yang tidak telap pada cerun di bawah lapisan permukaan tanah telap (rajah 4a), atau jika terdapat lapisan pasir condong di dalam lapisan tanah liat (rajah 4b), di mana air boleh mengalir dari atmosfera atau permukaan yang mengalir dari gelongsor di permukaan (contohnya, air boleh mengalir dari atmosfera atau permukaan. berlaku. Jumlah air yang lebih besar melalui lapisan telap ke lapisan tanah liat, yang membasahi dengan kuat, mengurangkan rintangannya di permukaan, di mana lapisan atas tergelincir.
Gangguan keseimbangan dengan memotong potongan
Pemotongan pemotongan semasa pembinaan landasan kereta api dan jalan raya mengganggu keadaan keseimbangan sebelumnya, kerana dalam profil potongan tanah kekal tanpa sokongan dan cenderung bergerak ke bawah akibat graviti. Keadaan keseimbangan boleh dikekalkan jika rintangan dalaman tanah cukup besar untuk mengatasi kecenderungan ini, yang juga mungkin apabila tanah potong terdiri daripada lapisan condong kuat ke arah potongan.
Gamb. 5. Gelongsor muka bumi akibat pemotongan tanah berlapis
Walau bagaimanapun, jika lapisan tanah tak telap dan tanah telap dipotong secara berselang-seli (Gamb. 5), terdapat kemungkinan tanah larut lesap dan membasahi tanah tak telap, yang boleh berlaku gelinciran.
Ketakhomogenan tanah
Lapisan nipis bahan tidak telap dalam tambak yang diperbuat daripada tanah telap, yang dipanggil kanta tanah liat (rajah 6), juga boleh menyebabkan gelinciran jika sejumlah besar air mencapai mereka dan membentuk permukaan gelongsor.
Gamb. 6. Kes tambak menggelongsor kerana komposisi tidak homogen
Kesan fros
Di bawah kesan fros, air terkumpul di lapisan permukaan dalam bentuk kanta ais. Semasa pencairan, kanta ais bertukar menjadi air, yang menepu tanah sehingga kedalaman tindakan fros, akibatnya ia menjadi jisim cecair dan kehilangan kestabilannya.
Kes ini hanya berlaku di tanah yang berbahaya kepada fros dan dengan tempoh fros yang lebih lama, kerana ia mengambil banyak masa untuk pembentukan kanta ais.
Paras air bawah tanah semakin rendah
Apabila paras air bawah tanah diturunkan secara kekal, contohnya kerana menjalankan kerja di dalam tanah, tanah menjadi kering dan, jika tanah liat yang mempunyai bengkak yang besar, keretakan akan muncul. Jumlah air permukaan dan atmosfera yang lebih besar memasukinya, membasahi tanah dan mengurangkan rintangan dalamannya, yang juga boleh menyebabkan tanah runtuh.
Terdapat juga banyak kes gelongsor rupa bumi yang lain, jadi boleh dianggap bahawa mana-mana tanah yang koheren boleh, dalam keadaan tertentu, kehilangan rintangan dalamannya kepada tahap yang lebih besar atau lebih kecil dan, di bawah pengaruh kuasa luar, boleh bergerak.
Tanah tidak koheren adalah stabil selagi sudut kecondongan cerun lebih kecil daripada sudut geseran dalaman tanah. Dengan jenis tanah ini, gelongsor berlaku hanya jika sudut cerun lebih besar daripada sudut geseran dalaman. Walau bagaimanapun, jika benteng diperbuat daripada bahan tidak terikat di atas tanah liat, tanah liat mungkin menggelongsor dan benteng runtuh, dan adalah perlu untuk memeriksa kestabilan.
Menguji kestabilan cerun bumi
Bentuk permukaan gelongsor
Keadaan keseimbangan antara daya luar dan rintangan tanah dalaman telah ditetapkan oleh Coulomb dengan persamaannya
τ ≤ c + σ tgϕ
di mana τ ialah tegasan ricih tanah, c ialah kohesi, σ ialah tegasan biasa pada permukaan gelongsor, ϕ ialah sudut geseran dalam.
Jika rintangan dalaman tanah, kohesi c dan geseran σ tgϕ tidak mencukupi untuk menentang tegasan ricih tanah, gelongsor berlaku pada permukaan gelongsor di dalam tanah. Terdapat pelbagai bentuk permukaan gelongsor, yang bergantung pada sifat fizikal tanah, stratifikasi, kelembapan, beban luaran dan faktor lain.
Kes gelongsor biasa berikut berbeza mengikut kedudukan:
Gamb. 7. Kes biasa tanah runtuh
a) Gelongsor bahagian menegak potongan. Dalam kes saluran untuk bekalan air, pembetungan, dsb., yang digali dengan sisi menegak (rajah 7a), jika ketinggian kritikal hc, yang bergantung kepada sifat fizikal tanah, melebihi, gelongsor pada permukaan ADC berlaku. Gelinciran ini biasanya tidak sepanjang keseluruhan saluran, tetapi disetempat, yang dijelaskan oleh kekuatan ricih tanah yang tidak sekata.
b) Gelongsor cerun separa (rajah 7b). Gelinciran ini sering muncul pada musim bunga di kereta api dan keratan jalan raya dan merupakan hasil daripada tepu tanah yang berlebihan dengan air.
c) Gelongsor cerun pada waktu malam (rajah 7c). Ia adalah gelongsor keseluruhan cerun potongan atau tambak ke kaki C.
d) Gelongsor cerun di bawah kaki (Gamb. 7d). Ia adalah gelongsor keseluruhan cerun pemotongan atau tambak dan tanah di bawah tapak. Slaid ini juga dipanggil patah subgred atau patah Sweden, selepas orang Sweden yang pertama kali menerangkannya.
Mengenai bentuk permukaan gelongsor, hanya boleh dikatakan bahawa permukaan gelongsor dalam tanah terikat tidak lurus, tetapi ia adalah permukaan melengkung. Pengarang tertentu menggunakan lengkok bulat (Fellenius), lingkaran logaritma (Rendulić) atau gabungan garis melengkung ini (Brinch Hansen) sebagai bentuk permukaan gelongsor.
Kesan penapisan air pada kestabilan cerun
Jika terdapat air luar di hadapan cerun dengan aras N1 (rajah.8), aliran air berlaku di dalam tanah di belakang cerun, yang menyebabkan tekanan air dalaman di dalam liang, akibatnya geseran antara zarah pepejal berkurangan dan tegasan ricih dalam tanah meningkat.
Jika tahapnya ialah N1 air di hadapan cerun malar, tiang air H*γW menyebabkan tekanan air dalam liang tanah, yang mengurangkan geseran antara zarah pepejal, akibatnya bahaya gelongsor cerun meningkat. Walau bagaimanapun, apabila tahap N1 malar, tekanan lajur air H*γW menolak zarah pepejal ke arah bahagian dalam tanah, yang menyebabkan bahaya gelongsor cerun dikurangkan sedikit sebanyak. Dalam kes ini, pada paras air malar N1 di hadapan cerun, terdapat bahaya gelongsor cerun hilir, kerana kesan penapisan air dalam tanah menyebabkan tolakan zarah pepejal ke arah bahagian luar cerun hilir.
Sl.8. Kesan penapisan terhadap kestabilan cerun tanah
Jika paras air luar turun dengan mendadak dari paras N1 pada N2 maka kestabilan cerun hulu terancam. Dalam kes ini, air liang dalaman mengalir ke arah bahagian luar cerun hulu, menolak zarah pepejal ke arah sisi itu.
Kerana semua ini, jika cerun tanah terendam dalam air, kesan penapisan air juga perlu diambil kira semasa menguji kestabilan cerun.
Kesan penapisan air dalam tanah bergantung kepada beberapa faktor, yang paling penting ialah kebolehtelapan tanah, tekanan hidrostatik air luar, kadar penurunan paras air luar dan homogeniti tanah.
Jika kita mengandaikan bahawa benteng dalam rajah. 8 jisim isotropik homogen, di bawah kesan tekanan hidrostatik air luar paras N1, air akan mengalir di dalam pori-pori benteng ke arah cerun hilir, di mana paras air bawah tanah di benteng akan berkurangan dengan panjang jalan yang dilalui. Jika kita memasukkan paip piezometer AA’, BB’ dan CC’ ke dalam benteng (rajah 9), air liang di bawah kesan tekanan hidrostatik akan memasuki paip ini dan naik ke paras N1, yang boleh sama dalam semua paip, jika titik B_A dipilih, _ C. paip ialah h1, h2 dan h3.
Gamb. 9. Garisan ekuipotensi dan semasa
Jika kita menyatakan dengan h ketinggian paras air N1 berhubung dengan beberapa satah O-O yang dipilih secara sewenang-wenangnya, maka potensi h untuk semua 3 titik, A, B dan C adalah sama. Garisan yang menghubungkan tiga titik ini ialah garisan ekuipotensi. Air bawah tanah di dalam tanah tidak boleh mengalir sepanjang garis itu, tetapi hanya ke arah titik yang berpotensi lebih rendah.
Dengan cara yang sama kita boleh memilih dalam jisim yang sama titik D, E dan F dengan potensi yang lebih rendah h ― Δh. Garisan yang bergabung dengan ketiga-tiga titik ini ialah garis ekuipotensi potensi h ― Δh. Aliran air dari titik A garis ekuipotensi ABC ke beberapa titik rapat tak terhingga D garis ekuipotensi DEF akan wujud dalam arah kejatuhan hidraulik terbesar imax, iaitu dalam arah ADm terkecil, iaitu dalam arah _AD terkecil. Ini bermakna bahawa garis AD di mana air mengalir adalah berserenjang dengan kedua-dua garisan sama, kerana
imax = Δj / Δlmin
di mana Δlmin adalah normal kepada kedua-dua garis ekuipotensi. Normal kepada garis ekuipotensi itu ialah arah aliran air dalam jisim telap dan dipanggil garisan arus. Komuniti garis ekuipotensi dan arus, saling berserenjang antara satu sama lain, membentuk rangkaian aliran.
Rangkaian aliran mempunyai bentuk yang berbeza mengikut kebolehtelapan jisim. Kes yang paling biasa ialah tambak yang diperbuat daripada jisim telap pada tanah tidak telap, iaitu pada tanah yang boleh dibuat tidak telap (rajah 10). Dalam kes ini, jika paras air luaran adalah malar, garis strim berada di bahagian tengah parabola.
Gamb. 10. Rangkaian aliran dalam tambak telap pada tanah tidak telap
Di cerun hulu, parabola bersambung dengan garisan berserenjang dengan cerun, yang mewakili garis sama kuasa, kerana pada paras malar N1 air tidak mengalir menuruni cerun. Dengan cerun hiliran, parabola berakhir secara tangensial ke cerun, yang bukan garis ekuipotensi mahupun garis arus. Permukaan tanah yang tidak tembus air di bawah benteng adalah aliran, kerana air di bahagian bawah benteng mengalir selari dengan permukaan ini. Di bahagian atas, rangkaian aliran berakhir dengan parabola asas yang dipanggil garisan resapan, yang mewakili sempadan tanah di bawah tindakan penapisan. Di bawah had ini, tanah berada di bawah kesan penapisan kerana tekanan hidrostatik air luar H*γW, manakala tiada penapisan dalam tanah di atasnya. Garisan resapan juga dipanggil garisan tepu, kerana diandaikan bahawa tanah di bawahnya tepu sepenuhnya dengan air, manakala di atasnya ia separa tepu.
Penilaian cerun sebenar mesti termasuk penyiasatan, stratifikasi, parameter kekuatan, air tanah dan permukaan, perubahan aras, saliran, seismik, fasa penggalian atau isian, struktur bersebelahan dan keadaan sementara. Penggalian tanpa perlindungan yang betul dan memasuki zon kemungkinan tanah runtuh adalah tidak selamat berdasarkan teks umum atau bentuk cerun itu sendiri.