แรงดันดินแบบพาสซีฟบนกำแพงกันดิน

ในปัจจุบัน Savo Kusić มุ่งเน้นไปที่ หน้าต่างไม้, หน้าต่างไม้-อลูมิเนียม, หน้าต่างแบบกำหนดเอง, ประตู และ ขอใบเสนอราคา ข้อความนี้ยังคงเป็นเอกสารทางธรณีเทคนิคและไม่ใช่ข้อเสนอสำหรับการออกแบบกำแพงกันดิน การสืบสวนทางธรณีเทคนิค หรือการขุดดิน

วิธีการหาแรงดันดินแบบพาสซีฟ

แรงดันดินแบบพาสซีฟจะปรากฏขึ้นเฉพาะในกรณีที่การเสียรูปของผนังเข้าหาพื้นมีขนาดใหญ่พอที่จะกระตุ้นความต้านทานภายในของพื้นซึ่งต่อต้านแรงภายนอก ฟรานซิอุสกำหนดจากการทดลองว่าเพื่อกระตุ้นแรงดันดินแบบพาสซีฟ จำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่ของผนังในกรณีของทรายเปียก s=30_h_1,5 และในกรณีของทรายใต้น้ำ s=23h2,5 โดยที่การเคลื่อนไหว s อยู่ในหน่วย มม. และ h คือความสูงของ ผนังในหน่วยม. ดังนั้น หากความสูงของผนังคือ h=3,0 m เพื่อเปิดใช้งานแรงดันแฝง ในกรณีของทรายเปียก จำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่ของผนังในทิศทางของพื้นดิน s=156 mm อย่างไรก็ตาม เนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่ไม่อนุญาตให้มีการเคลื่อนไหวขนาดใหญ่เช่นนี้ จึงมีการจัดการด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งต่อไปนี้:

a) หากความสูงของผนังมีขนาดเล็ก เช่น อัตราฐานราก CD (รูปที่ 1a) จะไม่นำความดันดินแบบพาสซีฟ Ep มาพิจารณา ตราบใดที่ชั้นดินที่อยู่ด้านหน้าอัตรา CD สามารถขุดหรือกัดเซาะได้ในภายหลัง และคำนวณเฉพาะกับแรงดันดินที่ใช้งาน Ea บนความสูงทั้งหมดของผนัง AB.

b) ในกรณีที่ผนังมีความสูงสูงกว่า (รูปที่ 1b) แทนที่จะใช้แรงดันดินแบบพาสซีฟ Ep ในส่วนของผนัง CD Ea จะถูกนำมาใช้เป็นค่าต้านทานที่ต่อต้านแรง Ea1 และ Ea2.

c) ในกรณีของสตรัทที่ต้องการรับแรงในแนวนอนขนาดใหญ่ ต้องใช้แรงดันพาสซีฟแบบเต็ม Ep บนความสูงทั้งหมดของผนัง AB เพื่อที่จะต่อต้านแรงโจมตี R (รูปที่ 1c) ในกรณีดังกล่าว การเปลี่ยนรูปของดินจะดำเนินการล่วงหน้าโดยใช้เครนไฮดรอลิก และหากดินประกอบด้วยดินเหนียวอ่อนหรือวัสดุที่คล้ายกันซึ่งเปลี่ยนรูปอย่างรุนแรงภายใต้ภาระ วัสดุนี้จะถูกแทนที่ด้วยความกว้างที่ต้องการ b ด้วยวัสดุกรวดซึ่งมีมุมเสียดสีภายในมีขนาดใหญ่และสามารถบดอัดได้ง่าย เพื่อไม่ให้การเสียรูปของดินในภายหลังภายใต้ภาระของโครงสร้างเกิดขึ้น

รูปที่. 1. กรณีของเอฟเฟกต์แรงดันดินแบบพาสซีฟ

มีหลายวิธีในการกำหนดแรงดันดินแบบพาสซีฟ โดยวิธีการที่มีชื่อเสียงที่สุดคือวิธีกราฟิกของคูลอมบ์และเรบานน์-ปอนเซเล็ต

วิธีคูลอมบ์กราฟิก

ตามวิธีนี้ มีการใช้พื้นผิวเลื่อนจริง รวมถึงความต้านทานภายในของดินประกอบด้วยแรงเสียดทานเท่านั้นโดยไม่มีการยึดเกาะกัน (c=0) เนื่องจากแรงดันดินแบบพาสซีฟปรากฏเป็นแรงต้าน สิ่งเหล่านี้จึงเป็นมุมของแรงเสียดทานภายในของดินและมุมเบี่ยงเบนของแรง Ep จากเส้นปกติไปยังผนังของเครื่องหมายตรงข้าม นั่นคือ -δ และ -ϕ (รูปที่ 2a).

หากพื้นผิวด้านในของผนังเป็น AB และถ้าเราใช้พื้นผิวเลื่อนตามที่ต้องการ AC แรงภายนอก Ep จะถูกตรงข้ามกับน้ำหนัก W ของปริซึมเลื่อน ABCA และความต้านทานแรงเสียดทาน Q ตามพื้นผิวเลื่อน AC เนื่องจากน้ำหนัก W ทราบจากขนาด ทิศทาง และทิศทาง ในขณะที่แรง Q และ Ep ทราบจากทิศทางและทิศทาง จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างแผนของแรง (รูปที่ 2b) ซึ่งใช้กำหนดขนาดของแรง Ep

รูปที่. 2. คูลอมบ์แรงดันดินแบบพาสซีฟ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความดันแฝงที่เล็กที่สุด Ep,min ซึ่งสอดคล้องกับพื้นผิวการเลื่อนวิกฤต AC ซึ่งปริซึมเลื่อนน่าจะก่อตัวและถูกผลักออกไปมากที่สุดภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก จึงมีการดำเนินการดังนี้ (รูปที่ 3)

รูปที่. 3. การหาค่าแรงดันดินแบบพาสซีฟ EP โดยคูลอมบ์

มีการวาดพื้นผิวเลื่อนหลายแบบตามต้องการ AC1, AC2, AC3 . . และสำหรับปริซึมเลื่อนแต่ละอันที่สอดคล้องกัน ให้กำหนดน้ำหนัก W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ. จากนั้น แผนแรงที่เหมาะสมจะถูกสร้างขึ้นสำหรับแต่ละปริซึม และกำหนดแรง EP1, EP2, EP3… แรงเหล่านี้จะถูกนำไปใช้ในระดับที่เหมาะสมกับแผนภาพแรง EP และค่าแทนเจนต์ของแผนภาพนี้ขนานกับแกน abscissa ให้ค่าที่น้อยที่สุด Ep ซึ่งสอดคล้องกับพื้นผิวการเลื่อนวิกฤต AC ข้อเสียของวิธีนี้ก็คือ เนื่องจากวิธีแก้ปัญหาแบบกราฟิก จึงสามารถให้แรง Ep ที่เบี่ยงเบนไปจากความเป็นจริงได้มาก วิธีนี้จึงไม่ค่อยได้ใช้

วิธีกราฟิกของ Culmann

ตามวิธีนี้ สันนิษฐานว่าแรงดันดินแบบพาสซีฟ Ep กระทำที่มุม -δ กับเส้นตั้งฉากกับกำแพงกันดิน โดยเส้นความชันตามธรรมชาติของดินทับซ้อนมุม -ϕ กับแนวนอน และเส้นตำแหน่งทับซ้อนมุม -(δ+ϕ) กับเส้นของผนัง (รูปที่. 4a). ในสภาวะสมดุลขีดจำกัด แรงกระทำทั้งสาม W, Q และ Ep จะตัดกันที่จุดหนึ่ง เนื่องจากแรง W เป็นที่รู้จักจากทิศทาง ขนาด และทิศทางของมัน และแรง Q และ Ep เป็นที่รู้จักจากทิศทางและทิศทางของมัน เราจึงสามารถวาดแผนของแรงได้ (รูปที่ 4b) หากเราหมุนแรงสามเหลี่ยมนี้ 90°- ϕ ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา แรง W จะตกในทิศทางของเส้นความชันตามธรรมชาติของพื้นดิน AN แรง Q ในทิศทางของพื้นผิวเลื่อน AC และแรง Ea ในทิศทางของเส้นตำแหน่ง BH เนื่องจากมุมระหว่างแรง W และ Q คือ α+ϕ ในขณะที่มุมระหว่าง Ep และเส้นปกติกับผนัง δ และทิศทางของแรง Ep เกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเส้นตำแหน่ง BH (รูปที่ 4a).

รูปที่. 4. การหาค่าแรงดันดินแบบพาสซีฟโดยคูลอมบ์

ขั้นตอนในการกำหนดแรงดันดินแบบพาสซีฟมีดังต่อไปนี้ (รูปที่ 4c) จากขากำแพง A เราวาดพื้นผิวเลื่อนต่างๆ ตามต้องการ AC1, AC2, AC3…. แต่ละพื้นผิวเหล่านี้สอดคล้องกับปริซึมเลื่อน ABC1, ABC2, ABC3… ซึ่งความยาวตั้งฉากกับภาพวาดที่เรานำมาใช้นั้นเท่ากับความสามัคคี หากน้ำหนักของปริซึมโลกเหล่านี้ W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ โดยที่ γ คือน้ำหนักปริมาตรของดิน นำไปใช้กับเส้นความชันตามธรรมชาติของดิน AN เราจะได้คะแนน I, II, III… โดยการวาดเส้นขนานกับเส้นตำแหน่งจากจุดเหล่านี้ เราจะได้จุดตัดกัน R1, R2, R3… สามเหลี่ยม A_I_R1, A_II_R2, A_III_R3 เป็นระนาบแรง W, Q และ Ep สำหรับพื้นผิวเลื่อนที่สอดคล้องกัน โดยการเชื่อมต่อจุด R1, R2, R3… เราจะได้เส้น Cullmann ของแรงดันดินแบบพาสซีฟ หรือที่เรียกว่า Ep Line_ ของ _Cullmann เส้นสัมผัสของเส้นนี้ขนานกับเส้นความชันตามธรรมชาติของดินให้ความยาวน้อยที่สุด KK’ ซึ่งสัมพันธ์กับแรง W ให้แรงดันดินแบบพาสซีฟ Ep.

ถ้าเราขยายทิศทาง AK ไปยังจุดตัดด้วยเส้นภูมิประเทศ เราจะได้พื้นผิวเลื่อนที่มีความต้านทานน้อยที่สุด AC.

วิธีการ Rebhann-Poncelet

ตามวิธีนี้ ขั้นตอนจะคล้ายกับขั้นตอนในการกำหนดแรงดันดินที่ใช้งาน โดยความแตกต่างคือแรง Q กระทำที่มุม -ϕ กับเส้นปกติกับพื้นผิวเลื่อน และแรง Ep ที่มุม -δ กับเส้นปกติกับเส้นผนัง จากข้อมูลของ Rebhann AΔABC = AΔACD (รูปที่ 5a) ขั้นตอนการกำหนดแรงดันดินแบบพาสซีฟมีดังนี้:

รูปที่. 5. การกำหนดแรงดันดินแบบพาสซีฟตาม Rephann-Poncelet

จากฐานของผนัง A เราวาดเส้นของความชันตามธรรมชาติของดินเป็นมุม -ϕ กับแนวนอน

จากด้านบนของกำแพง B เราวาดเส้นตำแหน่ง BH ที่มุม -(δ+ϕ) ที่จุด M ของจุดตัดของตำแหน่งและความชันตามธรรมชาติของพื้นดิน ค่าปกติจะถูกยกขึ้นถึงจุดตัด L โดยมีครึ่งวงกลมอยู่เหนือ AN เป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง

เมื่อเปิดเข็มทิศ AL เราจะโอนจุด L ไปยัง D (AL=AD).

เมื่อวาดจากจุด D ขนานกับเส้นตำแหน่งไปยังจุดตัด C ด้วยเส้นภูมิประเทศ เราจะได้ด้านหนึ่งของสามเหลี่ยมแรงดันดิน DC = e การโอนจุด C ไปยัง F (DC= DF) และลด CK ปกติไปที่เส้นความชันตามธรรมชาติของดิน เราจะได้สามเหลี่ยมแรงดันดิน DCF ซึ่งเราจะได้ Ep=1/2_γ_ ef, โดยที่ γ คือน้ำหนักปริมาตรของดิน

เส้น AC แสดงถึงพื้นผิวเลื่อน แผนภาพแรงดันดินแบบพาสซีฟคือ ba (รูปที่ 5b) ได้มาจากแบบฟอร์ม

Ep = xh/2 โดยที่ x = 2_Ep_/h

จุดโจมตีของแรง Ep อยู่ที่ความสูงของจุดศูนย์ถ่วงของสามเหลี่ยม abc แรง Ep กระทำที่มุม -δ กับเส้นตั้งฉากกับผนังรองรับ

วิธีการ หน่วย สูตร และค่าที่ระบุจะถูกถ่ายโอนจากแหล่งที่มาในอดีต และไม่สามารถทดแทนการศึกษาทางธรณีเทคนิค การคำนวณแบบคงที่ โครงการกำแพงกันดิน หรือแผนปฏิบัติการ ความเป็นไปได้ในการระดมความต้านทานแบบพาสซีฟขึ้นอยู่กับการเสียรูปที่อนุญาต พารามิเตอร์ที่แท้จริงและชั้นของดิน น้ำใต้ดินและผิวดิน การระบายน้ำ น้ำหนักเพิ่มเติม ผลกระทบจากแผ่นดินไหว การกัดเซาะ การขุดค้น ขั้นตอนการก่อสร้าง และอาคารใกล้เคียง การแก้ปัญหาสำหรับภูมิประเทศเฉพาะจะต้องกำหนดโดยการวิจัยที่เหมาะสมและผู้เชี่ยวชาญด้านธรณีเทคนิคและการก่อสร้างที่ได้รับอนุญาตตามกฎระเบียบปัจจุบัน