GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06 Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel 1 HIDRAULIČKI SLOM DNA GRAĐEVNE JAME Dijafragme i zagatne stijene Dijafragme, zagatne stijene su vertikalne građevinske konstrukcije zabijene ili izrađene u tlu. Prema statičkom sustavu možemo ih podijeliti na: • samostojeće (konzolno zabijene u tlo) • pridržane ili poduprte • usidrene Funkcije tih konstrukcija su uglavnom nosive i/ili vododržive, trajnog ili privremenog karaktera, izrađene od raznih materijala (drvene, čelične, AB, glinobetonske), prvenstveno su vododržive, te služe za osiguranje građevne jame za vrijeme izgradnje objekta. Potporna stijena pomaže prijenosu sila iznad iskopa (tlo, voda, površinsko opterećenje) u temeljno tlo ispod iskopa. c 1 a b 2 R z=dubina (m) 1 - hidrodinamički pretlak 2 - hidrostatski tlak γ′′ n = γ′−i×γ w γ′=zapreminska težina uronjenog tla γ′′ u = γ′+i×γ w γ′′ u, γ′′ n = zapreminska težina uronjenog tla usljed tečenja γ′′ n << γ′′ u i=hidraulički gradijent γ ′ *Z γ ′ *Z γ′′ u ∗Z γ′′ n ∗Z
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
1
HIDRAULIČKI SLOM DNA GRAĐEVNE JAME
Dijafragme i zagatne stijene
Dijafragme, zagatne stijene su vertikalne građevinske konstrukcije zabijene ili
izrađene u tlu.
Prema statičkom sustavu možemo ih podijeliti na:
• samostojeće (konzolno zabijene u tlo)
• pridržane ili poduprte
• usidrene
Funkcije tih konstrukcija su uglavnom nosive i/ili vododržive, trajnog ili privremenog
karaktera, izrađene od raznih materijala (drvene, čelične, AB, glinobetonske), prvenstveno
su vododržive, te služe za osiguranje građevne jame za vrijeme izgradnje objekta.
Potporna stijena pomaže prijenosu sila iznad iskopa (tlo, voda, površinsko
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
12
Slika 3. Dijagram rezultirajućih tlakova vode ( u∆ ) na konstrukciju talpi
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
13
c) izračunati dnevni priliv vode u temeljnu jamu po m' talpi
Dnevni proticaj vode po m' talpi izračunamo prema izrazu:
mdanmNNHkq
D
F ′=⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅= − //5,2670,93,40,9)243600102,7( 34
d) provjeriti da li može doći do hidrauličkog sloma tla usljed snižavanja vode,
odnosno odrediti koliki je globalni faktor sigurnosti protiv hidrauličkog sloma
tla.
Općenito iz uvjeta da je vertikalno efektivno naprezanje 0=′zσ , odnosno da je
0=⋅±′=′′ wi γγγ , a kako voda teče „prema gore“ , tada je predznak „minus“, pa imamo:
0=⋅−′ wi γγ
w
w
wkri
γγγ
γγ −
=′
= , izraz za KRITIČNI hidraulički gradijent (ikr)
UKOLIKO JE GRADIJENT TEČENJA VEĆI OD KRITIČNOG HIDRAULIČKOG
GRADIJENTA NASTAJE HIDRAULIČKI SLOM TLA !!!
To isto možemo provjeriti preko efektivne zapreminske težine tla uronjene u vodu koja
teče (hidrodinamički efekt)
0<⋅−′=′′ wi γγγ
UKOLIKO JE γ ′′ MANJA OD NULE TADA NASTAJE HIDRAULIČKI SLOM TLA !!!
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
14
Konkretno za naš slučaj:
988,081,9
81,950,19=
−=
−=
′=
w
w
wkri
γγγ
γγ
PROVJERA ZA JEDNODIMENZIONALNO TEČENJE ZA NAJRAĆI PUT
Srednji hidraulički gradijent (isr) za zadani blok tla iznosi:
544,06,4
0,150,3=
−=
∆−
=∆∆
=lhh
lhi BA
sr
0,988 > 0,544, nema sloma
Provjera da li može doći do sloma preko efektivne težine:
035,481,9544,0)81,95,19( 3 >=⋅−−=⋅−′=′′mkNi wγγγ , nema sloma
Faktor sigurnosti protiv hidrauličkog sloma:
182,1544,0988,0
min, =>=== Ssr
krS F
iiF , nema sloma
PROVJERA ZA DVODIMENZIONALNO TEČENJE UZ NAJBLIŽU STRUJNICU
mlmh
2,136,46,40.10,30,90,30,6
=+++=∆=+=∆
681,02,130,9==
∆∆
=lhi
00,381,9681,0)81,95,19( 3 >=⋅−−=⋅−′=′′mkNi wγγγ , nema sloma
,pa je
Faktor sigurnosti protiv hidrauličkog sloma:
14,1681,0988,0
, =≥=== krSkr
S Fi
iF , nema sloma
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
15
PROVJERA ZA JEDNODIMENZIONALNO TEČENJE KROZ SLOJ PIJESKA
mlmh
0,110,90,30,6
=∆=+=∆
818,00,110,9==
∆∆
=lhi
066,181,9818,0)81,95,19( 3 >=⋅−−=⋅−′=′′mkNi wγγγ , nema sloma
,pa je
Faktor sigurnosti protiv hidrauličkog sloma:
12,1818,0988,0
, =>=== krSkr
S Fi
iF , nema sloma
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
16
Zadatak 2.
1. Na dnu jezera nalazi se horizontalni sloj praha konstantne debljine od 3,0m. Ispod sloja praha prostire se horizontalni sloj pijeska (S) u kojem vlada arteški tlak vode od 90 kPa. Uronjena (efektivna) zapreminska težina praha je 12,0 kN/m3, dok je zapreminska težina vode 9,81 kN/m3. Potrebno je odrediti kritičnu visinu vode u jezeru kod koje će nastupiti hidraulički slom praha prilikom pražnjenja (vode) iz jezera ?
jezero gw = 9,81 kN/m3
L = ?
dno jezera
prah
pijesak, kPaP 90=σ
(Piezometarski ) tlak u pijesku je 90 kPa
σ γp w zz
z m
= ⋅
= ⋅=
90 9 819 17
,,
′′ = ′ + ⋅′′ =
=′
γ γ γγ
γγ
i
i
w
krw
0 i HLkr =
∆∆
i
i L
L
LL m
krw
kr
=′= = ⇒
=+ − +
=
− −=
− ==
γγ
1210
1 22
9 17 0 33
1 22
9 17 33
1 22
6 17 3 662 51
,
( , ) ( ) ,
, ,
, ,,
Odgovor: Ukoliko je visina vode L manja od 2,51 m, mjerena od dna jezera „prema gore“, nastupit će hidraulični slom !
H = 3,0 m , g' = 12 kN/m3
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
17
POKUS U LABORATORIJU:
RAZLIKA NIVOA VODE POTREBNA ZA SLOM TLA (računska):
i=1.03 -vrijednost hidrauličnog gradijenta potrebna za slom (str )
∆l=14.5 cm -put najkraće strujnice
∆h -razlika potencijala potrebna za slom
∆h =1.03*14.5cm=14.94 cm
Tabelarni prikaz promjena tijekom ispitivanja ovisno o gradijentu
gradijent (i) desni stupac vode (cm) ∆h (cm) OPIS PROMJENA
≈0.7 21 10.5 nema promjena ≈0.9 23 12.5 nema promjena ≈0.95 24 13.5 nema promjena ≈1.0 25 14.5 počelo lokalizirano «vrenje» pijeska uz pregradu ≈1.1 26.5 16 početak izdizanja pijeska uz pregradu uz nastavak «vrenja» ≈1.3 29.5 19 nastavak izdizanja pijeska uz «vrenje» (slika A) ≈1.4 31 20.5 pijesak se izdiže duž cijele pregrade nastupa SLOM (slika B)
lihlhi ∆=∆⇒∆∆
=
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel
18
Slika a), Nastajanje hidrauličkog sloma tla „vrenje pijeska“
GEOTEHNIKA Vježbe, šk.god. 2005/06
Željko LEBO, dipl.ing.građ. Tehničko Veleučilište u Zagrebu, Graditeljski odjel