G-O-43 Mehanika Tla 8 Post

1

Građevinsko-arhitektonski fakultet Univerziteta u NišuStudijski program GrađevinarstvoKatedra za građevinsku geotehniku

G-O-43: MEHANIKA TLA

8. 8. nedelja:nedelja: STABILNOST KOSINASTABILNOST KOSINA

2G-O-43: Mehanika tla

1010 AnAnaliza stabilnosti kosina i padinaaliza stabilnosti kosina i padina

Podela kosina prema načinu nastankaPodela kosina prema načinu nastanka::

prirodne kosine (padine)prirodne kosine (padine)- nastale pri pokretima Zemljine kore i tokom procesa degradacije, erozije, transporta i sedimentacije

veštačke kosineveštačke kosine - nastaju ljudskom aktivnošću pri iskopu ili nasipanju tla (nasipi, useci, zaseci)


Grafička aproksimacija linije terena::

a) P Padinadinaa b) Kos Kosininaa



SStrukture trukture koje mogu biti koje mogu biti ugrožene kliženjemugrožene kliženjem:

Pojedinačni objekti, naselja, gradovi Putevi, železničke pruge, tuneli Hidrotehnički objekti (brane, ustave, kanali) Jezera, akumulacije Vodovodna ili kanalizaciona mreža, cevovodi,

električni ili telefonski vodovi, podvodni kablovi Rudnici, kamenolomi, pozajmišta gline Poljoprivredno i šumsko zemljište
























Otkidanje Otkidanje PPreturreturanjeanje PPužeuženjenje

PPlastično tečelastično tečenjenje KKliželiženjenje

Vidovi kretanja tla u kosiniVidovi kretanja tla u kosini


• podela prema položaju klizne površipodela prema položaju klizne površi

Plitko kliženjePlitko kliženje Duboko kliženjeDuboko kliženje

KliženjeKliženje


• podela prema mehanizmu pomeranjapodela prema mehanizmu pomeranja

TranslacijaTranslacija RotacijaRotacija

Složeno pomeranjeSloženo pomeranje

KliženjeKliženje


• podela prema obliku klizne površinepodela prema obliku klizne površine

Kružno-cilindričnaKružno-cilindrična

SloženaSložena

Ravna Ravna

KliženjeKliženje


1) Uzroci koji dovode do povećanja smičućih napona: Opterećenje kosine (objektom) Zasecanje kosine (promena geometrije kosine) Promena režima podzemnih voda (naglo spuštanje NV)

2) Uzroci koji dovode do smanjenja smičuće čvrstoće: Dinamički uticaji u nekoherentnom tlu Naglo opterećenje glinovitog tla u zoni kosine Dejstvo mraza

3) Istovremeno dejstvo uzroka iz prethodnih grupa

Uzroci nestabilnosti (kliženja):Uzroci nestabilnosti (kliženja):

KliženjeKliženje


Značajne zone nestabilnosti terena u SrbijiZnačajne zone nestabilnosti terena u Srbiji


B

B

A

A

Wd

Wr

LLd

Lr

Dd

Dr

OSNOVA

POPREČNI PRESEK

A - B

1

1

2

2

3

34

4

6

6

7

78

8 9

10

11

5

10

1 - Kruna 2 - Čeoni klizni odsek 3 - Vrh 4 - Čelo klizišta 5 - Sekundarni klizni ožiljak 6 - Telo klizišta 7 - Jezik klizišta 8 - Nožica (kraj klizišta) 9 - Klizna površina 10 - Bokovi klizišta 11 - Prvobitna površina terena

Wd - Širina pokrenute mase

Wr - Širina klizne površine

L - Ukupna dužina klizišta

Ld - Dužina pokrenute mase Lr - Dužina klizne površine

Dd - Dubina pokrenute mase

Dr - Dubina do klizne površine

Osnovni elementi klizištaOsnovni elementi klizišta



Metoda granične ravnotežeMetoda granične ravnoteže:: Pretpostavke:

materijal u kosini kruto-plastičan važi Möhr-Coulomb-ov uslov loma: klizno telo će se kao celina pomerati duž

pretpostavljene klizne površine

tancf

Rezultati sasvim zadovoljavajući za praksu, iako “samo” približno tačni (matematički model svojstava tla uprošćen).



Metoda granične ravnotežeMetoda granične ravnoteže::

Stabilnost kosine se ocenjuje na osnovu veličine faktora sigurnostifaktora sigurnosti (FFss) u pogledu kliženja po pretpostavljenoj kliznoj površini.

FFss - odnos prosečne otpornosti na smicanje (ττff) i prosečnog smičućeg napona (ili mobilisane čvrstoće) (ττmm) duž pretpostavljene klizne površine:

m

fFs



Metoda granične ravnotežeMetoda granične ravnoteže::

Računa se Fs za svaku pretpostavljenu kliznu površinu.

min min FFss ⇨⇨ kritična (merodavna) kritična (merodavna) površina klizanjapovršina klizanja.1.107

NPV

NV

Teorijski, kosina je stabilna ako je: min min FFs s >>11


1010.1 Metode a.1 Metode annalize stabilnosti celog alize stabilnosti celog kliznog telakliznog tela

1010.1.1 A.1.1 Annalitička rešenja za ravnu kliznu površinualitička rešenja za ravnu kliznu površinu

a)a) Kosina neograničene visine sa proceđivanjem vodeKosina neograničene visine sa proceđivanjem vode

u/w

α

α

α

hw z

cossinz

tanucoszcFs

2

cossinz

tancoshzcFs ww

2

- proceđivanje vode paralelno kosini: - proceđivanje vode paralelno kosini:



1010.1.1 A.1.1 Annalitička rešenja za ravnu kliznu površinualitička rešenja za ravnu kliznu površinu

b)b) Kosina konačne visineKosina konačne visine

H

L

WN

TTmax=Tf=f L

tan

tan

sinW

Lc

sinW

tancosWLc

T

TFs f

- iz uslova - iz uslova FFss=1:=1:

cos

cossincH kr 1

4



1010.1.2 Grafoa.1.2 Grafoannalitička rešenjaalitička rešenja

- Metoda kruga trenja (Taylor, 1937) (Prilog 7/3)- Metoda kruga trenja (Taylor, 1937) (Prilog 7/3)

1010.1.3 Rešenja pomoću dijagrama i tabela.1.3 Rešenja pomoću dijagrama i tabela

- Dijagrami Taylor-a (1937,1948) (Prilog 7/3)- Dijagrami Taylor-a (1937,1948) (Prilog 7/3)

- Dijagrami Bishop-a i Morgenstern-a (1960)- Dijagrami Bishop-a i Morgenstern-a (1960)

- Dijagrami Spencer-a (1967)- Dijagrami Spencer-a (1967)


1010.2 Metoda blokova.2 Metoda blokova

slabiji sloj

W2

W1 T1

N2

'

N1'

T2

U2

U1

P12

U12

B

A

a)

W2

W1

W3

T1

T2T3

P12

P23

N2

'

N1

'

N3

'

U1

U2

U3

b)

c)dve potencijalneklizne površine

jezgro

čvršći sloj

d)

diskontinuitet

Sile koje deluju na klizno telo: a) podeljeno na 2 bloka, b) podeljeno na 3 bloka.

Tipične klizne površine: c) kod nasute brane, d) u stenskom masivu.


1010.3 Metoda lamela.3 Metoda lamela

AR

NV

AL

Q

D

W

kW

b

x

d

f

N’U

c

aR

aL

ER’

UR

EL’

UL

XR

XLh

rRrL

Tm

e

O

l

R

- Sile koje deluju na pojedinačnu lamelu:- Sile koje deluju na pojedinačnu lamelu:



Nepoznate veličine za klizno telo sa n lamela i n-1 međulamelnim presekom: Broj:N' normalna efektivna sila u osnovi svake lamele nTm mobilisana smičuća sila u osnovi svake lamele nc položaj normalne sile u osnovi svake lamele nE' efektivna normalna komponenta međulamelnih sila n-1X smičuća komponenta međulamelnih sila n-1r položaj efektivne normalne komponente međulamelnih sila n-1Fs faktor sigurnosti 1

ukupno nepoznatih: 6n-2

ΣX=0,ΣY=0,ΣM=0 uslovi ravnoteže 3n Mohr-Coulomb-ov uslov loma n ukupno jednačina: 4n

tanuc nf



1010.3.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika.3.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika- Rešenje Fellenius-a (1927, 1936) (Prilog 7/4)- Rešenje Fellenius-a (1927, 1936) (Prilog 7/4)

0 OM 0 aAdQekWfNRTxW m

aAdQekWfNxW

tanluNlcRFs

0 RL XXX

0 RL EEE

sinW

tanlucosWlcFs

.constc .const

RT

RtanNLcFs



1010.3.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika.3.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika- Modifikovano rešenje Fellenius-a - Modifikovano rešenje Fellenius-a (Prilog 7/5)

hT2

R

h1

h2

h3

h4

hN1

hN2

hN3

hN4

hT1

hT2

hT3

hT4

hN1

hN2 hN3

hN4

hT1

hT3hT4

AN

AT

R

RA

RLctanAFs

T

N



1010.3.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika.3.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika- Rešenje Bishop-a (1955)- Rešenje Bishop-a (1955) (Prilog 7/7)

sinW

Fs

tansincos

tanbuXXWbc

Fs

LR

1m

0 LR XXX

0X

sinW

mtanbuWbcFs

- tačno (“rigorozno”) rešenje:

- približno (“rutinsko”) rešenje:



1010.3.1 Klizna površina proizvoljnog oblika.3.1 Klizna površina proizvoljnog oblika- Rešenje Janbu-a (1955)- Rešenje Janbu-a (1955) (Prilog 7/7)

0X

tanW

ntanbuWbcF0

0

2

1

1

F/tantan

cos/n


1010.4 Uvođenje spoljašnjih uticaja.4 Uvođenje spoljašnjih uticaja

a)a) Naglo spuštanje nivoa vodeNaglo spuštanje nivoa vode (Prilog 7/5)

b)b) Vertikalna pukotina u glini Vertikalna pukotina u glini (Prilog 7/5)

c)c) Spoljašnje opterećenje Spoljašnje opterećenje (Prilog 7/6)


1010.5 Rešenje za specijalne slučajeve.5 Rešenje za specijalne slučajeve

• Podnožično kliženjePodnožično kliženje (Prilog 7/6):

a) Slučaj kada je

b) Slučaj kada je

05

05

2211 bPbPaW

RLcFs ii

- - FFss primenom rešenja Fellenius-a primenom rešenja Fellenius-a


1010.5 Rešenje za specijalne slučajeve.5 Rešenje za specijalne slučajeve

• Kosina na tankom sloju slabijeg tla (Prilog 7/8):

H2

H1

L

W’

Ep

Ea

W’tanφ2 c2L

B’

C’D

C B

A

(γ2,c2,φ2)

(γ1,c1,φ1)Ea

tanWLcEpFs 22

01 c02 Ea

LcEpFs

2

01 02 c Ea

EpFs


1010.6 Određivanje kritične klizne površi (.6 Određivanje kritične klizne površi (minFsminFs) )

1.107

NPV

NV

Računa se Fs za svaku pretpostavljenu kliznu površinu.

minmin FsFs ⇨⇨ kritična (merodavna) kritična (merodavna) površina klizanjapovršina klizanja.

Documents

G-O-43 Mehanika Tla 8 Post