Përmbajtja e ekspertit arkivor dhe rreziku serioz: artikulli ruan rrëfimin historik të qëndrueshmërisë së pjerrësisë, simbolet, formulat dhe diagramet nga teksti origjinal. Nuk është një studim gjeoteknik, projekt gërmimi apo argjinature, përllogaritje qëndrueshmërie, plan kullimi, vlerësim rrëshqitjeje apo udhëzim pune. Një shpat i paqëndrueshëm mund të varros papritur njerëz, ndërtesa dhe rrugë; çarjet e vërejtura, fryrjet, uji i turbullt, ulja ose zhvendosja e papritur duhet të trajtohen si arsye për largim nga zona e rrezikut dhe vlerësim urgjent profesional.
Sot, Savo Kusić është i fokusuar në dritaret prej druri, dritare prej druri-alumini, dritare të personalizuara, dera dhe kërkesat për kuotim. Ky artikull mbetet një arkiv teknik dhe nuk përfaqëson një ofertë për projektim gjeoteknik, mbikëqyrje apo ekzekutim të punimeve tokësore.
Për strukturat e ndërtuara prej dheu, si p.sh. prerje, argjinatura dhe kanale, shpatet përfundimtare ndonjëherë shemben. Dhe një pjerrësi natyrore, pa punime artificiale, mund të lëvizë papritur dhe me forcë të madhe ose shumë ngadalë. Këto dukuri kanë qenë prej kohësh objekt i studimeve gjeologjike dhe gjeomekanike, me qëllim vlerësimin e qëndrueshmërisë nga karakteristikat fizike të tokës dhe kushtet e çdo rasti individual.
Shkaqet e lëvizjes së masave tokësore
Kushti për qëndrueshmërinë e çdo toke, qoftë ai një objekt tokësor artificial apo një tokë natyrore, është që të ketë një ekuilibër midis forcave të jashtme dhe rezistencës së brendshme të tokës. Forcat e jashtme janë kryesisht pesha e tokës, e cila është zakonisht e vetmja forcë e jashtme, e ndjekur nga çdo ngarkesë tjetër e jashtme që vepron në pjerrësi, e përhershme ose lëvizëse. Rezistenca e brendshme përbëhet nga kohezioni dhe fërkimi në tokën e lidhur, dhe vetëm fërkimi në tokën e palidhur.
Fig. 1. Pjerrësia e argjinaturës së lirshme të tokës
Nëse vëzhgojmë një argjinaturë me lartësi h të bërë nga dheu plotësisht i lirshëm, për shembull rërë e thatë e ngjeshur, do të përcaktojmë se pjerrësia e asaj argjinature është e prirur në një kënd β ndaj horizontales (fig. 1). Madhësia e këndit β varet nga disa faktorë si madhësia e kokrrizave, forma e kokrrizave dhe ngjeshja. Nëse e rrisim lartësinë e argjinaturës h në h1, h2, etj. me të njëjtin material të palidhur të së njëjtës ngjeshje, këndi β nuk do të ndryshojë, pjerrësia e argjinaturës do të mbetet në të njëjtën pjerrësi deri në një lartësi të pakufizuar h. Për një tokë të lirshme të caktuar, këndi natyror i pjerrësisë β është i pavarur nga lartësia e pjerrësisë h. Madhësia e këndit β në tokë të lirshme varet nga këndi i fërkimit të brendshëm të tokës φ dhe supozohet të jetë pak më i vogël se ai, ose i barabartë me të, β ≤ φ.
Fig. 2. Pjerrësia e prerjes në tokë kohezive
Nëse shikojmë një prerje të bërë në tokë të lidhur, do të zbulojmë se pjerrësia e prerjes mbahet nën një pjerrësi më të fortë1:m, pra në një kënd më të madh β për shkak të faktit se rezistenca e brendshme e tokës së lidhur rritet nga kohezioni, i cili nuk ekziston në rërën e thatë (fig.2). Në disa lloje toke, si p.sh. loess-i i thatë, kohezioni mund të rrisë rezistencën e brendshme në një masë të tillë që toka të mund të mbahet me një anë të prerë vertikalisht, d.m.th. në një kënd β =90°. Megjithatë, nëse e rrisim lartësinë e prerjes h në tokë të lidhur në h1, h2 etj., këndi i pjerrësisë së pjerrësisë së prerjes β duhet të reduktohet për të mbajtur pjerrësinë në qëndrueshmëri. Për çdo kënd të pjerrësisë β të pjerrësisë së prerjes në një tokë të kufizuar të caktuar ka një lartësi kritike hc. Nëse e tejkalojmë këtë lartësi, pjerrësia AB nuk do të mbahet në ekuilibër dhe do të rrëshqasë në një sipërfaqe rrëshqitëse CD (fig.3). Rrëshqitja ndodhi për shkak të një çrregullimi të ekuilibrit midis forcës së jashtme, peshës së masës së tokës dhe rezistencës së brendshme, e cila nuk ishte më e mjaftueshme për të kundërshtuar rritjen e forcës së jashtme, pra rritjes së peshës së masës së tokës, të shkaktuar nga rritja e lartësisë së pjerrësisë h.
Sl.3. Pjerrësia e prerjes në tokë kohezive
Nga sa më sipër rezulton se këndi i pjerrësisë natyrore të tokës nuk mund të përvetësohet si vlerë konstante për tokën e dhënë, pasi vlera e tij në të gjitha kushtet e tjera varet nga lartësia e pjerrësisë dhe zvogëlohet me rritjen e kësaj lartësie. Megjithatë, shpesh përdoret për pjerrësi me lartësi të vogla si një vlerë konstante, në varësi të këndit të fërkimit të brendshëm të tokës φ.
Çrregullimi i ekuilibrit mund të ndodhë edhe pa rritur lartësinë e prerjes h, për shembull kur zvogëlohet rezistenca e brendshme e tokës. Elementet e rezistencës së brendshme të tokës së lidhur, kohezioni dhe fërkimi, janë shumë të ndryshueshëm dhe varen nga sasia e ujit në tokë. Prandaj, në shumë raste, shkaku i rrëshqitjes është mbingopja e tokës së lidhur me ujë, e cila mund të jetë aq e madhe sa që toka nuk është më në gjendje të mbajë veten nën asnjë pjerrësi, por rrëshqet për shkak të peshës së saj.
Fig. 4. Rrëshqitja e dheut për shkak të formimit të sipërfaqeve rrëshqitëse
Ka raste të ndryshme të rrëshqitjes së dheut për shkak të uljes së rezistencës së brendshme, nga të cilat do të përmendim këtu disa nga ato karakteristike.
Edukim i sipërfaqeve rrëshqitëse
Nëse ka një shtresë balte të papërshkueshme në një pjerrësi nën shtresën sipërfaqësore të tokës së depërtueshme (fig. 4a), ose nëse ka një shtresë të pjerrët rëre në shtresën e argjilës (fig. 4b), në të cilën mund të arrijnë atmosferë (për shembull, ujërat e tokës ose sipërfaqësore). mund të ndodhë. Një sasi më e madhe uji kalon përmes shtresës së depërtueshme në shtresën e argjilës, të cilën e lag shumë, duke ulur rezistencën e saj në sipërfaqe, ku shtresa e sipërme rrëshqet.
Çrregullim i ekuilibrit duke prerë një prerje
Prerja e prerjeve gjatë ndërtimit të hekurudhave dhe rrugëve prish gjendjen e mëparshme të ekuilibrit, sepse në profilin e prerjes toka mbetet pa mbështetje dhe priret të lëvizë poshtë për shkak të gravitetit. Një gjendje ekuilibri mund të ruhet nëse rezistenca e brendshme e tokës është mjaft e madhe për të kundërshtuar këtë tendencë, gjë që është gjithashtu e mundur kur toka e prerë përbëhet nga shtresa shumë të prirura drejt prerjes.
Fig. 5. Rrëshqitja e terrenit për shkak të prerjes në tokë me shtresa
Megjithatë, nëse priten shtresa të alternuara të dheut të papërshkueshëm dhe të depërtueshëm (fig. 5), ekziston mundësia e kullimit të dheut të depërtueshëm dhe lagja e tokës së papërshkueshme, në të cilën mund të ndodhë rrëshqitje.
Inhomogjeniteti i tokës
Shtresat e holla të materialit të papërshkueshëm në një argjinaturë të bërë nga dheu i depërtueshëm, të ashtuquajturat thjerrëza balte (fig. 6), gjithashtu mund të shkaktojnë rrëshqitje nëse një sasi e madhe uji arrin tek to dhe formon një sipërfaqe rrëshqitëse.
Fig. 6. Rasti i rrëshqitjes së argjinaturës për shkak të përbërjes johomogjene
Efekti i ngricës
Nën efektin e ngricës, uji grumbullohet në shtresën sipërfaqësore në formën e lenteve të akullit. Gjatë shkrirjes, thjerrëzat e akullit kthehen në ujë, i cili e mbingop tokën deri në thellësi të veprimit të ngricave, si rezultat i së cilës bëhet një masë e lëngshme dhe humbet qëndrueshmërinë e saj.
Ky rast ndodh vetëm në tokë të rrezikshme nga ngrica dhe me kohëzgjatje më të gjatë ngrica, sepse kërkon shumë kohë për formimin e lenteve të akullit.
Ulja e nivelit të ujërave nëntokësore
Kur niveli i ujërave nëntokësore ulet përgjithmonë, për shembull për shkak të kryerjes së punimeve në tokë, ndodh tharja e tokës dhe, nëse është argjila që ka fryrje të madhe, shfaqen çarje. Sasi më të mëdha uji sipërfaqësor dhe atmosferik hyjnë në to, duke e lagur tokën dhe duke zvogëluar rezistencën e saj të brendshme, gjë që mund të çojë edhe në rrëshqitje dheu.
Ka edhe shumë raste të tjera të rrëshqitjes së terrenit, kështu që mund të konsiderohet se çdo tokë koherente, në rrethana të caktuara, mund të humbasë rezistencën e brendshme pak a shumë dhe nën ndikimin e forcave të jashtme të vihet në lëvizje.
Toka jokoherente është e qëndrueshme për sa kohë që këndi i pjerrësisë së pjerrësisë është më i vogël se këndi i fërkimit të brendshëm të tokës. Me këtë lloj toke, rrëshqitja ndodh vetëm nëse këndi i pjerrësisë është më i madh se këndi i fërkimit të brendshëm. Megjithatë, nëse argjinatura është bërë nga materiali i palidhur në tokë argjilore, toka argjilore mund të rrëshqasë dhe argjinatura të shembet dhe është e nevojshme të kontrollohet qëndrueshmëria.
Testimi i qëndrueshmërisë së shpateve prej dheu
Forma e sipërfaqes rrëshqitëse
Kushti i ekuilibrit midis forcave të jashtme dhe rezistencës së brendshme të tokës u vendos nga Coulomb me ekuacionin e tij
τ ≤ c + σ tgϕ
ku τ është sforcimi i prerjes së tokës, c është kohezioni, σ është sforcimi normal në sipërfaqen rrëshqitëse, ϕ është këndi i fërkimit të brendshëm.
Nëse rezistenca e brendshme e tokës, kohezioni c dhe fërkimi σ tgϕ nuk janë të mjaftueshme për të kundërshtuar stresin e prerjes së tokës, rrëshqitja ndodh në një sipërfaqe rrëshqitëse brenda dheut. Ekzistojnë forma të ndryshme të sipërfaqeve rrëshqitëse, të cilat varen nga vetitë fizike të tokës, shtresimi, lagështia, ngarkesa e jashtme dhe faktorë të tjerë.
Këto rrëshqitje tipike të mëposhtme ndryshojnë sipas pozicionit:
Fig. 7. Rastet tipike të rrëshqitjeve të dheut
a) Rrëshqitja e anëve vertikale të prerjes. Në rastin e kanaleve të ujësjellësit, kanalizimeve etj., të cilat gërmohen me faqe vertikale (fig. 7a), nëse tejkalohet lartësia kritike hc, e cila varet nga vetitë fizike të tokës, ndodh rrëshqitje në sipërfaqe ADC. Këto rrëshqitje zakonisht nuk janë përgjatë gjithë gjatësisë së kanalit, por janë të lokalizuara, gjë që shpjegohet nga forca e pabarabartë e prerjes së tokës.
b) Rrëshqitja e pjerrësisë së pjesshme (fig. 7b). Këto rrëshqitje shfaqen shpesh në pranverë në prerjet hekurudhore dhe të rrugëve dhe janë rezultat i mbingopjes së tokës me ujë.
c) Rrëshqitja e shpatit natën (fig. 7c). Është rrëshqitja e të gjithë pjerrësisë së prerjes ose argjinaturës në këmbën C.
d) Pjerrësi që rrëshqet nën këmbë (fig. 7d). Është rrëshqitja e të gjithë pjerrësisë së prerjes ose argjinaturës dhe dheut nën bazament. Kjo rrëshqitje quhet edhe thyerje e nënshtresës ose frakturë suedeze, sipas suedezëve që e përshkruan të parët.
Përsa i përket formës së sipërfaqes rrëshqitëse, mund të pretendohet vetëm se sipërfaqja rrëshqitëse në tokën e lidhur nuk është e drejtë, por më tepër një sipërfaqe e lakuar. Autorë të caktuar miratojnë një hark rrethor (Fellenius), një spirale logaritmike (Rendulić) ose një kombinim të këtyre vijave të lakuara (Brinch Hansen) si formën e sipërfaqes rrëshqitëse.
Efekti i filtrimit të ujit në stabilitetin e pjerrësisë
Nëse ka ujë të jashtëm para shpatit me nivel N1 (fig.8), rrjedhja e ujit ndodh në tokën pas shpatit, gjë që shkakton presion të brendshëm të ujit në pore, si rezultat i së cilës fërkimi midis grimcave të ngurta zvogëlohet dhe stresi prerës në tokë rritet.
Nëse niveli është N1 e ujit përballë pjerrësisë një kolonë ujore konstante H*γW shkakton presion uji në poret e tokës, gjë që redukton fërkimin ndërmjet grimcave të ngurta, si pasojë rritet rreziku i rrëshqitjes së shpatit. Megjithatë, kur niveli është N1 konstante, presioni i shtyllës së ujit H*γW i shtyn grimcat e ngurta drejt brendësisë së tokës, për shkak të së cilës rreziku i rrëshqitjes së pjerrësisë zvogëlohet deri diku. Në këtë rast, në nivel konstant të ujit N1 përballë pjerrësisë ekziston rreziku i rrëshqitjes së shpatit në rrjedhën e poshtme, sepse efekti i filtrimit të ujit në tokë shkakton shtyrjen e grimcave të ngurta në drejtim të anës së jashtme të shpatit në rrjedhën e poshtme.
Sl.8. Efekti i filtrimit në qëndrueshmërinë e pjerrësisë së tokës
Nëse niveli i jashtëm i ujit bie ndjeshëm nga niveli N1 më N2 atëherë rrezikohet qëndrueshmëria e shpatit në rrjedhën e sipërme. Në këtë rast, uji i poreve të brendshme rrjedh drejt anës së jashtme të shpatit të rrjedhës së sipërme, duke i shtyrë grimcat e ngurta drejt asaj ane.
Për shkak të gjithë kësaj, nëse pjerrësia e tokës është e zhytur në ujë, efekti i filtrimit të ujit duhet të merret parasysh edhe gjatë testimit të qëndrueshmërisë së pjerrësisë.
Efekti i filtrimit të ujit në tokë varet nga disa faktorë, ndër të cilët më kryesorët janë përshkueshmëria e tokës, presioni hidrostatik i ujit të jashtëm, shkalla e rënies së nivelit të ujit të jashtëm dhe _homogjeniteti i tokës.
Nëse supozojmë se argjinatura në fig. 8 me masë homogjene izotropike, nën ndikimin e presionit hidrostatik të ujit të jashtëm të nivelit N1, uji do të rrjedhë në poret e argjinaturës në drejtim të shpatit të rrjedhës së poshtme, ku niveli i ujërave nëntokësore në argjinaturë do të ulet me gjatësinë e rrugës që do të përshkohet. Nëse futim në argjinaturë tubat piezometrarë AA’, BB’ dhe CC’ (fig. 9), uji i poreve nën ndikimin e presionit hidrostatik do të hyjë në këto tuba dhe do të ngrihet në nivelin N1, i cili mund të jetë i njëjtë në të gjithë gypat, nëse pikat A, _C në lartësinë e gypave janë zgjedhur kështu dhe në kolonën B. h1, h2 dhe h3.
Fig. 9. Linjat ekuipotenciale dhe aktuale
Nëse shënojmë me h lartësinë e nivelit të ujit N1 në lidhje me disa plane O-O të zgjedhura arbitrarisht, atëherë potenciali h për të gjitha pikat 3, A, B dhe C është i njëjtë. Vija që lidh këto tri pika është vija ekuipotenciale. Ujërat nëntokësore në tokë nuk mund të rrjedhin përgjatë kësaj linje, por vetëm në drejtim të pikave me potencial më të ulët.
Në mënyrë të ngjashme mund të zgjedhim në të njëjtën masë pikat D, E dhe F me një potencial më të ulët h ― Δh. Vija që bashkon këto tre pika është vija ekuipotenciale e potencialit h ― Δh. Rrjedha e ujit nga pika A e vijës ekuipotenciale ABC në një pikë pafundësisht afër D të vijës ekuipotencial DEF do të ekzistojë në drejtim të rënies më të madhe hidraulike imax, d.m.th. Kjo do të thotë se linja AD përgjatë së cilës rrjedh uji është pingul me të dy linjat ekuipotenciale, sepse
imax = Δh / Δlmin
ku Δlmin është normale për të dy linjat ekuipotenciale. Ato normale për linjat ekuipotenciale janë drejtimet e rrjedhës së ujit në masën e përshkueshme dhe quhen vija rryme. Bashkësia e linjave ekuipotenciale dhe aktuale, reciproke pingul me njëra-tjetrën, formon një rrjet rrjedhës.
Rrjetet rrjedhëse kanë forma të ndryshme sipas përshkueshmërisë së masës. Rasti më i zakonshëm është një argjinaturë e bërë me masë të depërtueshme në tokë të papërshkueshme, pra në tokë që mund të bëhet e papërshkueshme (fig. 10). Në këtë rast, nëse niveli i jashtëm i ujit është konstant, linjat rrjedhëse janë në pjesën e tyre të mesme të parabolës.
Fig. 10. Rrjeti rrjedhës në një argjinaturë të depërtueshme në tokë të papërshkueshme
Në shpatin në rrjedhën e sipërme, parabolat bashkojnë vijat pingul me pjerrësinë, që përfaqëson vijën ekuipotenciale, sepse në një nivel konstant N1 uji nuk rrjedh poshtë shpatit. Me pjerrësinë në rrjedhën e poshtme, parabolat përfundojnë në mënyrë tangjenciale me pjerrësinë, e cila nuk është as një linjë ekuipotenciale dhe as një linjë aktuale. Sipërfaqja e tokës së papërshkueshme poshtë argjinaturës është një vijë rrjedhëse, sepse uji në fund të argjinaturës rrjedh paralelisht me këtë sipërfaqe. Në pjesën e sipërme, rrjeti i rrjedhës përfundon me një parabolë bazë të quajtur vija e rrjedhjes, e cila përfaqëson kufirin e tokës nën veprimin e filtrimit. Nën këtë kufi, dheu është nën efektin e filtrimit për shkak të presionit hidrostatik të ujit të jashtëm H*γW, ndërsa në tokën sipër tij nuk ka filtrim. Vija e kullimit quhet ndryshe edhe vija e ngopjes, pasi supozohet se toka poshtë saj është plotësisht e ngopur me ujë, ndërsa sipër saj është pjesërisht e ngopur.
Vlerësimi aktual i pjerrësisë duhet të përfshijë hetimin, shtresëzimin, parametrat e forcës, ujërat nëntokësore dhe sipërfaqësore, ndryshimet e nivelit, fazat e kullimit, sizmik, gërmimi ose mbushjeje, strukturat ngjitur dhe kushtet e përkohshme. Gërmimet pa mbrojtjen e duhur dhe hyrja në zonën e rrëshqitjes së mundshme nuk janë të sigurta bazuar në tekstin e përgjithshëm ose formën e vetë pjerrësisë.