Maudhui ya wataalamu wa Kumbukumbu: maandishi na fomula zilizochanganuliwa huhifadhi akaunti ya kihistoria ya kinadharia, lakini si utafiti wa kijioteknolojia, mradi wa ukuta unaoendelea, hesabu ya uthabiti, tathmini ya ukuta uliopo, mpango wa uchimbaji au maagizo ya utekelezaji. Shinikizo la dunia na maji hutegemea udongo maalum, tabaka, compaction, mifereji ya maji, maji ya chini, jiometri, harakati za ukuta, mizigo ya ziada, baridi na hatua ya seismic. Kwa kila kesi halisi, kazi ya uchunguzi, data ya kimaabara, viwango halali na ukaguzi wa pamoja wa mhandisi wa kijiolojia na miundo anahitajika.
Leo, Savo Kusić inaangazia madirisha ya mbao, madirisha ya mbao-alumini, madirisha maalum, mlango na maombi ya nukuu Nakala hii inasalia kuwa kumbukumbu ya kihistoria na haiwakilishi toleo la muundo wa kijiografia, hesabu au ujenzi wa kuta za kubakiza.
Shinikizo la ardhi kwenye kuta za kubakiza
Uzito wa dunia unaoungwa mkono na ukuta unaobakiza hutoa shinikizo juu yake, ikielekea kuusukuma mbele kitafsiri (mtini 1a) au kuusukuma (mtini 1b). Ukubwa wa shinikizo la dunia E inategemea mambo kadhaa, kati ya ambayo sifa muhimu zaidi za kimwili za udongo, deformation ya ukuta, unyevu wa udongo na hali ya maji ya chini ya ardhi, urefu wa ukuta, mzigo wa nje na ukali wa uso wa ndani wa ukuta.
Picha1- harakati ya kutafsiri na mzunguko wa ukuta unaounga mkono.
Shinikizo la dunia wakati wa kupumzika
Iwapo ukuta unaobaki ni mgumu na hauwezi kutikisika, shinikizo linalofanya juu yake huitwa shinikizo la dunia wakati wa kupumzika na huonyeshwa na E.0. Hili ndilo shinikizo hasa linalotawala katika udongo usio na usumbufu kwenye kina kinachozingatiwa, chini ya ushawishi wa uzito wa udongo wenyewe na uwezekano wa upakiaji wa awali wa tabaka zilizomomonyolewa hapo awali. Shinikizo la dunia wakati wa kupumzika ni nadra na hutokea tu katika hali fulani, kama vile kuta za kubaki zilizojengwa kwa mwamba imara, kisha na maelezo mafupi ya vichuguu na mabomba, na kwa docks kubwa, ambazo hazihamiki kabisa (Mtini.2)
Picha2- kupunguza shinikizo la dunia kwenye kizimbani kikubwa.
Shinikizo amilifu la dunia
Ikiwa ukuta unaounga mkono chini ya hatua ya shinikizo E inakwenda mbele au inazunguka karibu na hatua ya mguu A, au sehemu fulani ya chini, ambayo ni kesi za kawaida katika udongo unaokandamizwa, isipokuwa miundo iliyotajwa hapo juu na kubwa, basi misa ya dunia nyuma ya ukuta inapanuka. Ikiwa harakati ya ukuta ni kubwa ya kutosha, sehemu ya udongo nyuma ya ukuta, prism ABCA, imevunjwa na huteleza chini ya uso wa kuteleza AC (Mtini.2) Shinikizo linalotolewa na prism inayoteleza kwenye ukuta unaobakiza inaitwa shinikizo amilifu la dunia na inaonyeshwa na Ea. Shinikizo hili ni la chini sana kuliko shinikizo wakati wa kupumzika, takriban0,5kwa0,7_E0_. Kwa sababu ya kuteleza kwa mche wa dunia ABCA, mikazo ya kukata τ huwashwa kwenye uso wa kuteleza ulioundwa AC, ambao hupinga utelezi na kupunguza shinikizo la dunia. Wakati prism ABCA inapoanza kuteleza, mikazo ya shear τ kufikia thamani yake ya juu zaidi, ambayo ina maana kwamba wakati huo thamani ya shinikizo amilifu la dunia E ndiyo ndogo zaidi. Kwa hivyo, Ea ni thamani ya chini ya kikomo cha shinikizo la dunia.
Vipimo vya Terzaghi vya shinikizo la ardhi na nyenzo za mchanga kwenye ukuta wa urefu h=1,50 milionyesha kuwa kufikia kiwango cha chini cha kikomo cha shinikizo amilifu la dunia Ea, wastani wa uhamishaji wa ukuta Δl wa5/10.000urefu wa ukuta au mzunguko wa sehemu ya juu ya ukuta Δl ya1/5.000_h_ kuzunguka mguu A.
Shinikizo la ardhi tulivu
Ikiwa tutaweka shinikizo kwenye ukuta kutoka nje kuelekea ndani ya udongo (Mtini.3), ukuta utarudi nyuma na udongo utaunganishwa. Wakati harakati ya ukuta inafikia thamani fulani Δl, prism ya udongo ABCA itajitenga na ardhi, ambayo itasukumwa juu na uso wa kuteleza AC chini ya hatua zaidi ya nguvu ya nje. Upinzani ambao udongo hutoa dhidi ya hatua ya nguvu ya nje wakati wa kutenganishwa kwa prism ABCA ni _shinikizo la ardhi _ Ep. Ni thamani ya juu zaidi ya kikomo ambayo shinikizo la dunia linaweza kufikia.
Shinikizo la dunia wakati wa kupumzika huamuliwa kwa majaribio, wakati shinikizo la dunia linalofanya kazi na tulivu linaweza kuamuliwa kwa njia ya hesabu, kwa kutumia mbinu za uchambuzi au za picha, kulingana na ujuzi wa sifa za kimwili za udongo, kwa kawaida huamuliwa na njia za maabara.
Picha3- shinikizo la dunia tulivu na prism inayoteleza.
Muhimu kwa utekelezaji: hali amilifu, tulivu, na zisizo na kazi hazichaguliwi kwa jina la muundo pekee. Uhamishaji unaoruhusiwa wa ukuta, mikazo ya ufanisi, hali ya kukimbia au isiyo na maji, kiwango cha maji ya chini na mabadiliko, mizigo ya ziada, na uwezekano wa kupoteza udongo mbele ya ukuta lazima ionyeshwe. Uchaguzi mbaya wa hali ya shinikizo unaweza kuathiri utulivu wa sliding, kupindua, uwezo wa kuzaa wa udongo na nguvu za ukuta.
Uamuzi wa mgawo wa shinikizo la kupumzika K0
Katika kesi wakati ukuta unaounga mkono unakabiliwa na athari ya shinikizo la tuli, shinikizo la tuli E linapaswa kupitishwa kwa vipimo vya ukuta unaounga mkono.0, ambayo ni kubwa kuliko shinikizo amilifu la dunia. Ukubwa wake ni kati ya shinikizo la ardhi amilifu na tulivu, kulingana na aina ya udongo na mgandamizo wake.
Katika kina t chini ya uso wa ardhi, shinikizo la wima kutoka kwa uzito wa udongo wenyewe ni σt = γ·t. Ikiwa hakuna uwezekano wa upanuzi wa upande wa udongo, shinikizo la mlalo σh = γ·t·K0, ambapo K0 = σh/σt.
K0 ni shinikizo la kupumzika. Mgawo wa shinikizo la kupumzika unaweza kubainishwa na jaribio la triaxial kwa njia ifuatayo.
Sampuli ya udongo usio na usumbufu uliochukuliwa kutoka kwa kina cha shinikizo la kupumzika huwekwa katika kifaa cha triaxial, ambapo shinikizo la upande σ3 linapowekwa mzigo wima σ1 hurekebishwa ili ugeuzaji wa kingo usitokee, i.e. kuwa sampuli ya sifuri ni sawa. Thamani za voltages zinazofaa σ’1 na σ’3 zinatumika kwenye mchoro σ’1 - σ’3 (mtini 4), na mchoro wa mstari wa mwanzo uliopatikana ni mchoro ulionyooka huamua thamani K0 = σ’3/σ’1.
Kielelezo 4 — uamuzi wa mgawo K__0 wa shinikizo la kupumzika kwa jaribio la triaxial.
Kulingana na Petermann, thamani zinazokadiriwa za mgawo wa shinikizo la kupumzika ni
kwa mchanga ulioganda K0 = 0,40 - 0,45
kwa mchanga uliolegea K0 = 0,45 – 0,50
kwa udongo K0 = 0,60 - 0,75
Thamani za kimaabara: Kadirio la safu zilizo hapa chini zinasalia kuwa sehemu ya maandishi asilia, lakini si mbadala wa majaribio wakilishi ya sampuli, muundo wa kijiolojia na thamani za muundo. Nukuu za OCR za fomula, usajili na apostrofi lazima ziangaliwe dhidi ya chanzo chenye mamlaka kabla ya hesabu yoyote.
Mbinu za kuamua shinikizo amilifu la dunia — Nadharia ya Coulomb
Coulomb alichapisha kwanza nadharia ya shinikizo la dunia (1770. mwaka), kulingana na uzoefu wa shamba. Alitazama ukuta wa kubaki unaounga mkono udongo uliolegea. Wakati mmoja aliondoa ukuta, ambapo umati wa dunia uliteleza chini ya uso wa kuteleza AC, ulioelekezwa kwa pembe a na ulalo (Mtini.5) Uzito W wa prism ya ardhi inayoteleza ABC, iliyofungwa na uso wa ardhi BC, uso wa kuteleza AC na ukuta wa kubaki AB, hufanya kazi kwa wakati mmoja kwenye ukuta unaobakiza na kwenye uso wa kuteleza. Ukubwa wa shinikizo amilifu la dunia Ea ulibainishwa na Coulomb chini ya mawazo mawili yafuatayo:
-
kwamba uso wa sliding ni uso halisi;
-
kwamba nguvu tatu za kaimu: uzani wa prism ya kuteleza W, upinzani wa ukuta unaounga mkono Ea na upinzani wa msuguano Q kando ya uso wa kuteleza AC huingiliana kwa hatua moja, ambayo inamaanisha kuwa ndege ya nguvu imefungwa. Kwa mujibu wa dhana hii, katika hali ya usawa wa kikomo uzito W umefutwa wakati huo huo na upinzani wa ukuta unaounga mkono Ea na kwa upinzani wa msuguano Q kando ya uso wa sliding.
Picha5- uamuzi wa shinikizo hai la dunia kulingana na nadharia ya Coulomb.
Mawazo yaliyotangulia hayalingani na ukweli. Uso wa kuteleza sio ulionyooka bali ni uso uliopinda. Makutano ya nguvu tatu za kaimu zipo tu katika kesi moja, wakati uso wa ardhi nyuma ya ukuta ni usawa, uso wa ndani wa ukuta ni wima na mwelekeo wa nguvu Ea ni usawa, wakati haupo katika kesi nyingine. Hata hivyo, licha ya upotofu huu, uamuzi wa shinikizo la dunia bado unategemea nadharia ya Coulomb, kwani imethibitishwa kuwa inaweza kutumika katika matukio mengi.
Kuamua shinikizo hai la dunia Ea Coulomb alidhani kwamba kutokana na athari ya uzito wa molekuli ya dunia W kulikuwa na harakati ya ukuta unaounga mkono na kuundwa kwa prism ABC ya shinikizo la kazi la dunia. Kwa kudhani kuwa upinzani wa ndani wa udongo una msuguano tu. Coulomb hutengana uzani W kuwa sehemu mbili, moja kwa mwelekeo wa nguvu inayotumika ya shinikizo la dunia Ea, nyingine kwa mwelekeo wa upinzani wa msuguano Q kando ya uso wa kuteleza (Mtini.5b). Kwa kufanya hivyo, Coulomb inadhania zaidi kuwa kijenzi hufanya kazi kwa pembe ya msuguano wa ndani na kawaida hadi uso wa kuteleza AC, na kwamba kijenzi Ea hufanya kazi kwa pembe ya kupotoka δ kwa kawaida hadi uso wa ndani wa ukuta AB. Nguvu W huamuliwa na mwelekeo, ukubwa, na mwelekeo.
Kwa uso fulani wa kuteleza kwa pembe α yenye mlalo, nguvu W hupatikana kutoka kwenye uso wa mche wa ardhi ABC kwa urefu.1,0 mkulingana na mpango na uzito wa udongo wa ujazo γ, W=AΔABC x1,00x γ. Nguvu Ea na Q zinajulikana kwa mwelekeo. Kulingana na mpango wa nguvu (Mtini.5b) na nadharia ya sine tunayo:
Picha6- kesi ya makutano ya nguvu za kaimu kwa wakati mmoja.
Mchoro huu ni sahihi tu katika kesi wakati ardhi ya eneo iko mlalo (v=0), uso wa ndani wa ukuta ni wima (θ=0) na mwelekeo wa nguvu Ea mlalo (δ=0) i.e. wakati ukuta ni laini kabisa (Mtini.6)
Kwa kesi hii maalum inayoitwa Rankine tunayo:
Uzito W ni katika kesi hii W =0.5·γ·h_2/tg_α, ambapo γ ni uzito wa ujazo wa udongo.
Tukitambulisha thamani ya mbele katika mlinganyo wa Ea, tunapata:
Mlinganyo uliotangulia unarejelea uso kiholela wa kuteleza AC. Hata hivyo, ni muhimu kuamua nguvu Ea kwa uso muhimu wa kuteleza, yaani, ile ambayo kuteleza kuna uwezekano mkubwa wa kutokea. Itakuwa uso ambao unatoa thamani ya juu zaidi ya shinikizo la dunia amilifu max Ea.
Kwa urefu uliopeanwa wa ukuta H na pembe iliyopitishwa ya mara kwa mara ya msuguano wa ndani ϕ, thamani ya shinikizo la dunia inayofanya kazi inatofautiana na angle ya mwelekeo α ya uso wa sliding kwa usawa. Thamani ya juu Ea itapatikana ikiwa tutatofautisha Ea na α na kuweka tofauti sawa na sufuri:
Mchanganyiko si kikokotoo: milinganyo iliyochanganuliwa inaweza kuwa na viambajengo, fahirisi, pembe na ishara zisizosomeka. Hazinakiliwa kwenye mradi bila kulinganisha na chanzo cha kuaminika cha mtaalam, ukaguzi wa vitengo, mawazo ya mfano na udhibiti wa kujitegemea wa matokeo. Hesabu lazima ijumuishe maji, mifereji ya maji, mizigo kando ya taji ya ukuta, hatua ya tetemeko na vikomo vyote vinavyohusika.
Uamuzi wa pembe ϕ na δ
Pembe ya msuguano wa ndani ϕ imebainishwa katika maabara. Ukubwa wake inategemea aina ya udongo, unyevu na compaction. Kwa aina fulani za udongo, thamani ya pembe ϕ kwa kawaida huwa kati ya mipaka iliyotolewa kwenye jedwali 1.
Jedwali 1 — thamani zinazokadiriwa za pembe ya msuguano wa ndani ϕ kwa aina fulani za udongo.
Pembe ya kupotoka δ ya nguvu Ea kutoka kwa kawaida hadi uso wa ndani wa ukuta inategemea ubadilikaji wa ukuta na udongo nyuma yake na ukali wa uso wa ndani wa ukuta. Ikiwa makazi ya ardhi ni kubwa zaidi kuliko makazi ya ukuta, ambayo ni kesi ya kawaida, basi angle δ ni chanya, msuguano kati ya ukuta na ardhi hufanya juu. Ikiwa makazi ya ukuta ni kubwa zaidi kuliko makazi ya ardhi, ambayo ni kesi ya kipekee, basi angle δ ni hasi, msuguano kati ya ukuta na ardhi ukifanya chini. Thamani za kuzuia za pembe δ ni za uso laini kabisa wa ukuta δ=0, kwa sehemu mbaya kabisa δ=ϕ. Kwa ujumla, δ=2/3_ϕ_ inapitishwa, na ukweli kwamba udongo wa ukuta unalindwa kwa kudumu kutokana na mvua kali. Ikiwa udongo nyuma ya ukuta umeathiriwa na matetemeko ya ardhi yenye nguvu, δ=ϕ/2 itapitishwa, na ikiwa ni mvua sana δ=0.
Thamani za muundo wa pembe: thamani za jedwali na maelezo ϕ na δ hazitumiki moja kwa moja kwa eneo mahususi. Uchaguzi wa vigezo lazima uendane na aina na hali ya udongo, njia ya ufungaji na mgandamizo, mifereji ya maji, harakati inayotarajiwa ya ukuta, ukali wa mguso na mbinu ya mradi husika.
Usambazaji wa shinikizo la dunia nyuma ya ukuta na kulazimisha eneo la mashambulizi Ea
Kielelezo 7 — usambazaji wa shinikizo la dunia wakati wa kuzungusha ukuta unaobakiza kuzunguka sehemu ya mguu A.
Mgawanyiko wa shinikizo la ardhi kwenye uso wa ndani wa ukuta hutegemea ubadilikaji wa ukuta wa kubaki, juu ya umbo la uso wa udongo nyuma ya ukuta na umbo la uso wa ndani wa ukuta.
Eneo la kushambulia la shinikizo amilifu la Ea hutegemea mgawanyo wa shinikizo kwenye uso wa ndani wa ukuta na umbo lake. Daima iko kwenye urefu wa katikati ya mvuto wa uso wa mchoro wa shinikizo.
Coulomb imekubali kuwa shinikizo la dunia nyuma ya ukuta huongezeka sawia na kina, kama vile maji, kinachojulikana. usambazaji wa hydrostatic wa shinikizo la dunia (mtini 7). Hata hivyo, mgawanyiko wa shinikizo la hidrotuamo unapatikana tu katika kesi wakati ukuta unazunguka mguu A au sehemu ya chini, wakati katika hali zingine zote inapotoka.
Iwapo ukuta wa kubaki unazunguka sehemu ya mguu A, au sehemu fulani ya chini, udongo unasogea chini (mtini 7a), huku kukiwa hakuna msukumo kuelekea ndani ya udongo. Katika hali hii, utelezi wa udongo huonekana kwenye nyuso zenye ustahimilivu mdogo zaidi M1C1, M2C2… sambamba na uso wa kuteleza AC, ambao hutokea wakati mzunguko wa ukuta ni mkubwa wa kutosha kuunda pride. ABCA.
Kwa hivyo, katika kesi hii, shinikizo huongezeka sawia na kina, i.e. usambazaji wa shinikizo la dunia ni kulingana na Coulomb hydrostatic. Mchoro unaotumika wa shinikizo la dunia utapatikana kwa kuzingatia ufahamu wa nguvu Ea na urefu wa ukuta h, kwani nguvu Ea ni sawa na eneo la mchoro wa shinikizo abc (Mtini.7b):
Ea=x·h/2, kutoka x=2Ee/h,
yaani, kwa kuwa Ea = ½ γh2Ka, x = γhKa.
Picha8- usambazaji wa shinikizo la ardhi wakati ukuta unazunguka sehemu ya juu ya B au sehemu ya juu zaidi L.
Ikiwa ukuta unaounga mkono unazunguka juu ya ukuta B au sehemu ya juu zaidi L (mtini.8a), kuna msukumo katika sehemu ya juu kuelekea ndani ya udongo, ambayo kwa hiyo inasukumwa juu pamoja na nyuso zenye upinzani mdogo M.1C1, M2C2…
Kwa mzunguko mkubwa wa kutosha wa ukuta, uso wa kuteleza AC huundwa, ambapo mche unaoteleza huteleza kuelekea chini wakati wa kunyoosha. Kutokana na msukumo wa udongo katika sehemu ya juu, shinikizo la dunia tulivu linaonekana, ambalo ni kubwa zaidi kuliko lile linalofanya kazi, na katika sehemu hiyo mchoro wa shinikizo bd unalingana na shinikizo Ep (mtini 8b). Kwa vile jumla ya shinikizo la dunia Ea inategemea saizi ya prism ya dunia ABCA na ni sawa na uso wa pembe tatu wa mchoro wa shinikizo abe, mchoro huu utapungua katika mwendo wake zaidi, mpaka uso wake unakuwa sawa na uso wa triangular abe. Mchoro halisi wa shinikizo katika kesi hii ni curvilinear bc, ambayo haiwezi kuamua hisabati. Hata hivyo, katikati ya mvuto S ya uso wa mchoro ac iko juu ya katikati ya mvuto wa uso wa mchoro wa pembetatu, ambayo haifai kwa utulivu wa ukuta wa kubaki, kwa sababu hatua ya mashambulizi ya nguvu Ea ni ya juu. Kulingana na Terzaghi, iko katika nusu ya urefu wa ukuta unaounga mkono.
Ikiwa ukuta unaounga mkono unasogezwa mbele katika tafsiri (mtini. 9a), shinikizo ambalo kabla ya harakati lililingana na shinikizo la dunia katika hali ya kupumzika E0 hupungua, ambapo nyuso za upinzani wa chini hazionekani, lakini wakati ukuta unasogea kubwa vya kutosha, uso wa _A wa kuteleza huundwa AC huteleza kwenda chini. Kwa kuwa shinikizo la jumla ni sawa na eneo la pembetatu la mchoro wa shinikizo abe (mtini 9b), mchoro wa shinikizo utapungua kwa mwendo wake zaidi. Mchoro halisi wa shinikizo ni mstari uliopinda ac, ambao hauwezi kuamuliwa kihisabati. Kulingana na Terzaghi, kitovu cha mvuto S kiko kwenye urefu 0,40 - 0,45_h.
Kielelezo 9 — usambazaji wa shinikizo la dunia wakati wa kusogeza mbele kwa tafsiri ya ukuta unaobakiza.
Kwa kuzingatia mbinu ya kubainisha shinikizo la dunia kama thamani iliyokithiri, kubwa zaidi kwa amilifu na ndogo zaidi kwa tulivu, nadharia ya Coulomb inachukuliwa kuwa mbinu kali ya kubainisha shinikizo la dunia.
Dokezo la mwisho la uhandisi: eneo la shinikizo la usambazaji na uvamizi hutegemea jinsi muundo unavyoharibika. Mbali na shinikizo la dunia, mifereji ya maji na shinikizo la hydrostatic, utulivu wa kimataifa na wa ndani, kuteleza, uhamisho, kuzaa na makazi ya udongo, nguvu za ukuta na msingi, mmomonyoko wa ardhi, leaching, awamu za kuchimba na utulivu wa muda lazima ziangaliwe. Hali ya ukuta uliopo unaoonyesha harakati, nyufa, bulging au uvujaji wa maji usio na udhibiti unahitaji tathmini ya haraka ya kitaaluma.