GEOMEHANSKA ANALIZA OPORNEGA ZIDU OZ - 02 PRI HITRI …

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO

Nuša Vodušek

GEOMEHANSKA ANALIZA OPORNEGA ZIDU OZ - 02 PRI HITRI CESTI JAGODJE - LUCIJA

Projektna naloga

univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

Maribor, december 2016

Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija

Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje

GEOMEHANSKA ANALIZA OPORNEGA ZIDU OZ - 02 PRI HITRI CESTI

JAGODJE - LUCIJA

Študent: Nuša VODUŠEK

Študijski program: univerzitetni, Gradbeništvo

Mentor: doc. dr. Borut Macuh, univ. dipl. inž. grad.

Maribor, december 2016

I

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Borutu Macuhu

za pomoč in vodenje pri izdelavi projektne

naloge.

Posebna zahvala gre tudi mojim najbližnjim, ki so

me skozi vsa študijska leta spodbujali in mi

omogočili študij.

II

GEOMEHANSKA ANALIZA OPORNEGA ZIDU OZ - 02 PRI HITRI CESTI

JAGODJE - LUCIJA

Ključne besede: gradbeništvo, oporni zid, geomehanika, analiza mejnega stanja,

GEO5 2016/Gravity Wall

Povzetek

V projektni nalogi je predstavljena analiza mejnega stanja nosilnosti v programu

GEO5 2016/Gravity Wall za oporni zid OZ - 02, ki se nahaja na odseku hitre ceste

Jagodje – Lucija. Za analizo mejnega stanja nosilnosti, so bile potrebne tudi terenske in

laboratorijske raziskave hribine, ki so del projektne naloge. Glede na pridobljene

rezultate raziskav je bila opravljena klasifikacija hribine. Zaključek naloge vključuje

analizo krožnih porušnic po Bishopovi metodi.

III

GEOMECHANICAL ANALYSIS OF RETAINING WALL OZ - 02 NEAR FAST

LANE JAGODJE – LUCIJA

Key words: civil engineering, retaining wall, geomechanics, slope stability analysis,

GEO5 2016/Gravity wall

Abstract

This project work is presenting slope stability analysis made in program

GEO5 2016/Gravity wall for retaining wall OZ - 02 which is located near fast lane

Jagodje – Lucija. For this slope stability analysis field and laboratory researches that

are part of this project work were also needed. Based on these researches soil

classification of hill has been made. Conclusion summarizes slope stability analysis using

Bishop method.

IV

VSEBINA

1 UVOD ...................................................................................................................... 1

2 OPORNE IN PODPORNE KONSTRUKCIJE ................................................... 2

2.1 TEŽNOSTNE PODPORNE KONSTRUKCIJE ............................................... 3

2.1.1 Dimenzioniranje težnostnih podpornih konstrukcij ...................................... 3

3 TEHNIČNO POROČILO O IZVEDENIH RAZISKAVAH IN LASTNOSTIH

TEMELJHNIH TAL ...................................................................................................... 5

3.1 UVOD ............................................................................................................... 5

3.1.1 Geografsko geomorfološki opis območja ..................................................... 5

3.2 TERENSKE RAZISKAVE .............................................................................. 6

3.2.1 Inženirsko geološki pregled terena ............................................................... 6

3.2.2 Opis sondažnh del ......................................................................................... 6

3.3 INŽENIRSKO GEOLOŠKE RAZMERE ........................................................ 7

3.3.1 Geološke in inženirsko geološke značilnosti raziskovanega območja.......... 7

3.3.2 Hidrogeološke razmere ................................................................................ 7

3.3.3 Seizmično območje ....................................................................................... 8

3.4 REZULTATI LABORATORIJSKIH PREISKAV .......................................................... 8

3.5 ZAKLJUČEK LABORATORIJSKIH PREISKAV ......................................................... 9

4 GEOTEHNIČNO PROJEKTNO POROČILO ................................................. 10

4.1 GEOMEHANSKE LASTNOSTI TEMELJNIH TAL .................................... 10

4.1.1 Karakteristične fizikalne lastnosti flišnih plasti ......................................... 10

4.2 KARAKTERISTIČNE LASTNOSTI ZEMLJIN IN HRIBIN NA LOKACIJI ZIDU OZ-02 .. 12

5 GEOTEHNIČNI POGOJI ZA GRADNJO OBJEKTA ................................... 13

5.1 GEOMETRIJSKI OPIS ZIDU ................................................................................. 13

5.2 KONTROLA MEJNIH STANJ ............................................................................... 13

5.3 GEOTEHNIČNI POGOJI ZA IZVEDBO OPORNEGA ZIDU ........................................ 16

6 SKLEP ................................................................................................................... 17

7 VIRI, LITERATURA ........................................................................................... 18

V

8 PRILOGE .............................................................................................................. 19

8.1 GEOTEHNIČNI PROFIL VRTINE V1 OZ 02 [2].................................................... 19

8.2 SONDIRANJE S KONIČNIM DINAMIČNIM PENETROMETROM » PANDA « [2] ....... 21

8.3 FOTOGRAFIJA VRTINE V1 OZ 02 [2]................................................................ 23

8.4 IZRAČUNI S POMOČJO PROGRAMA ROCLAB 1.0 [2] .......................................... 25

8.5 SEZNAM SLIK ................................................................................................... 29

8.6 SEZNAM PREGLEDNIC ...................................................................................... 29

8.7 NASLOV ŠTUDENTA ......................................................................................... 29

8.8 KRATEK ŽIVLJENJEPIS...................................................................................... 30

VI

UPORABLJENI SIMBOLI

c - kohezija [kPa]

E - modul elastičnosti [kPa]

γ - prostorninska teža [kN/m3]

φ - strižni kot [°]

VII

UPORABLJENE KRATICE

EMS - European Macroseizmic Scale (Evropska seizmična lestvica)

GSI - Geological Strength Index (geološki trdnostni indeks)

IG - inženirsko geološko

OZ-02 - oporni zid št. 2

RMR - Rock Mass Rating (klasifikacija po Bieniawskem)

RQD - Rock Quality Designation (klasifikacija skalne mase po Deere - ju)

SIST EN 1997 – 1 - Evrokod 7: Geotehnično projektiranje - 1. del: splošna pravila

SIST EN 1998-5 - Evrokod 8: Projektiranje potresnoodpornih konstrukcij - 5.

del: Temelji, oporne konstrukcije in geotehnični vidiki

Geomehanska analiza opornega zidu OZ - 02 pri hitri cesti Jagodje - Lucija 1

1 UVOD

V projektni nalogi diplomskega izpita bomo obravnavali geomehansko in geotehnično

analizo opornega zidu OZ - 02, lociranega ob hitri cesti Jagodje – Lucija na priključku ceste

za Piran. Namen projektne naloge je izvedba analize mejnega stanja nosilnosti podpornega

zidu na prevernitev in zdrs, nosilnost temeljnih tal in globalno stabilnost. V primeru njegove

ne stabilnosti bomo prikazali primerno rešitev. S pomočjo izvedenih terenskih in

laboratorijskih preiskav bomo določili klasifikacijo hribine. Pri tem si bomo pomagala z

računalniškim programom RocLab 1.0. Vse pridobljene podatke bomo vnesli v program

GEO5 2016/Gravity Wall, kjer bomo izvedli analize mejnega stanja nosilnosti in poiskali

kritično porušnico.


2 OPORNE IN PODPORNE KONSTRUKCIJE

Veliko nas živi v predelih sveta, ki niso ravna oziroma položna. Ravnine počasi prehajajo v

gorovja in obratno. V takšnem okolju večkrat pride do uporabe podpornih konstrukcij, ki

nam omogočajo prehod med pobočji. Podporni zidovi so v uporabi že tisoč let. Rimljani so

jih uporabljali pri gradnji njihovih znanih cest, po Evropi so jih uporabljali pri gradnji gradov

in v Aziji pri pobočjih, kjer so imeli riževa polja [1].

Podporni zidovi se lahko uporabljajo za podporo strmih pobočij, kadar zemeljskemu

materialu primanjkuje ustrezne trdnosti ali če ni dovolj prostora za nagib med tem ko oporne

konstrukcije varujejo vkopno brežino. Da bo podporni zid stabilen, moramo pri njegovi

zasnovi upoštevati vse obremenitve, ki ga bodo podpirale. Inženirji so s svojim delom

zagotovili geotehnična priporočila in parametre za oblikovanje številnih vrst podpornih in

opornih zidov. Pri tem jih delimo na težnostne podporne, upogibne podporne konstrukcije

in podporne konstrukcije iz armirane zemljine [3].

Slika 2.1: Slika podpornega (levega) in opornega (desnega) zidu.


2.1 TEŽNOSTNE PODPORNE KONSTRUKCIJE

Obremenitvi z zemeljskimi pritiski se zoperstavijo z lastno težo. So toge ali gibke in narejene

iz različnih materialov ter različnih oblik. Med njimi sodijo [3]:

- kamniti podporni zidovi; ne prenesejo deformacij – razpok in so največkrat pravilno

oblikovani kamni, povezani z malto ali betonom,

- kamnite zložbe; pri večjem deležu kamna veljajo za kamnite podporne zide, pri

prevladovanju betona pa obravnavamo konstrukcijo kot nearmiran betonski zid,

- armirano betonski podporni zidovi (različne oblike); zidovi so masivni, zato jih lahko

minimalno armiramo. Betonski težnostni zidovi slabo sledijo deformacijam in so za

vodo neprepustni,

- kašte (betonske, lesene); so gibke konstrukcije narejene iz prefabriciranih kovinskih,

armirano betonskih ali lesenih elementov in so prepustne za vodo. Uporabljajo jih za

plazovit teren ali tam, kjer je pomemben sonaravni izgled konstrukcije,

- gabioni; konstrukcije podobne kaštam, ki jih pogosto uporabljajo pri urejanju

vodotokov v kamnitem svetu.

2.1.1 Dimenzioniranje težnostnih podpornih konstrukcij

Zemljina za gradbeno konstrukcijo jo obremenjuje z zemeljskimi pritiski. Če je konstrukcija

toga in pri izgradnji ni prišlo do nikakršnih horizontalnih premikov, na konstrukcijo delujejo

že znani mirni zemeljski pritiski in lastna teža konstrukcije. Bolj pogosto pa uporabljamo

bolj podajne podporne konstrukcije in zavestno dopuščamo določene deformacije oziroma

odmike konstrukcije od zaledja. V zaledju konstrukcije se tedaj razvija neko telo, ki drsi

proti konstrukciji. V drsni ploskvi se ob premikih aktivira strižna trdnost, ki povzroči

zmanjšanje zemeljskega pritiska na konstrukcijo. Ko je strižna trdnost vzdolž nastale drsine

povsem aktivirana, je zemeljski pritisk na konstrukcijo najmanjši. Temu najmanjšemu

možnemu zemeljskemu pritisku, ki nastane tedaj, ko se konstrukcija zaradi pritiskov dovolj

premakne, pravimo aktivni zemeljski pritisk. Zemeljski pritisk predstavlja obremenitev

gradbenih konstrukcij, ki so vkopane v tla ali zasuta z zemljo.


Pri tem se konstrukcija odmika od zaledja. Vse to upoštevamo pri statični analizi težnostnih

podpornih konstrukcij, kjer moramo preverit naslednja mejna stanja [3]:

- globalna stabilnost,

- prevrnitev,

- lega rezultante v dnu temelja,

- zdrs pod temeljem,

- nosilnost temeljnih tal,

- mejna stanja zaradi strujanja talne vode,

- dimenzioniranje kritičnih prerezov podpornih konstrukcij.

Nekaj možnih primerov, ki jih moramo upoštevati pri statični analizi so prikazani na sliki:

Slika 2.2: Primeri a) prevrnitev, b) nosilnost temeljnih tal in c) zdrs pod temeljem.


3 TEHNIČNO POROČILO O IZVEDENIH RAZISKAVAH IN

LASTNOSTIH TEMELJHNIH TAL [2]

3.1 UVOD

Objekt, ki ga obravnavamo se je v idejni fazi imenoval enako; oporni zid OZ - 02. Nahaja

se ob deviaciji 1 - 1 desno, na strmi brežini pod bencinskim servisom Jagodje. Zid je okvirno

dolg 34 m in se nahaja čisto na začetku deviacije dostopne poti, ki se nadaljuje v podvozu

3 - 01 pod hitro cesto.

Situacijo in prečne prereze objekta nam je posredoval projektant objekta IGIKON d.o.o.

Oporni zid razvrščamo v Geotehnično kategorijo 2 glede na projektne zahteve. Geotehnična

kategorija 2 vključuje običajne vrste konstrukcij brez izjemnega tveganja ali zahtevnih tal in

obremenitev. Projekti za konstrukcije v geotehnični kategoriji 2 morajo vsebovati

kvantitativne geotehnične podatke in analize, da se zagotovi izpolnjevanje bistvenih zahtev.

Za potrebe izdelave geomehanskega poročila smo na lokaciji zidu sondirali teren s sondažno

vrtino in z dinamično penetracijsko sondo.

3.1.1 Geografsko geomorfološki opis območja

Oporni zid poteka približno od severa proti jugu, teren pa pada od zahoda proti vzhodu.

Lociran je na vkopni strani deviacije, na brežini z naklonom 45°, teren se levo in desno od

zidu izravna na naklon 10° do 20°. Teren je težko prehoden, zaraščen z drevjem in

grmičevjem.

Širše obravnavano območje spada v geografskem smislu v Koprsko gričevje. Gre za flišno

pokrajino, z značilnimi dolinami, grapami in vmesnimi zaobljenimi slemeni. Na bolj strmih

flišnih pobočjih je teren porasel z grmičevjem in mediteranskim drevjem.


3.2 TERENSKE RAZISKAVE

3.2.1 Inženirsko geološki pregled terena

Teren je bil inženirsko geološko skartiran. Pri inženirsko geološkem kartiranju smo se

osredotočili na ločevanje nastopajočih IG enot, pridobili smo podatke o litoloških in

strukturnih elementih in njihovih medsebojnih odnosih.

3.2.2 Opis sondažnh del

Dinamična penetracijska sonda P - 1 za idejno fazo je bila izvedena tik na lokacijo zidu, za

fazo PGD pa je bila brežina nad zidom izvrtana sondažna vrtina V1 – OZ 2, kar je prikazano

v tabeli:

Tabela 3.1: Seznam raziskav

Oznaka

raziskave

Kota ustja sonde

[m]

Končna globina sonde

[m]

Globina pojava

(preperele) hribine [m]

dinamična penetracijska sonda

P - 1 61.17 2.0 2.0

vrtina

V1 - OZ 2 63.02 8.0 1.9

Za izvedbo lahkih dinamičnih penetracij smo uporabili instrument Panda, ki je namenjen za

določanje odpora zemljin na dinamično prodiranje konusa, kar nam služi predvsem za

določanje slojevitosti tal, posredno tudi za oceno nekaterih fizikalno mehanskih karakteristik

tal.

Instrument Panda je opremljen z mikroprocesorjem, ki zabeleži energijo udarca in globino

penetracije ob vsakem udarcu ter poda vrednost dinamičnega odpora qd, ki nam služi za

nadaljnjo obdelavo.

Vrtina nad načrtovanim zidom je bila izvrtana rotacijsko, na suho, s kontinuiranim

jedrovanjem. Dela je izvajalo podjetje ROVS d.o.o. Med vrtanjem je bilo jedro iz vrtin

vizualno popisano, odvzet je bil vzorec kompaktne hribine za laboratorijske preiskave.

Podzemna voda ni bila registrirana. Geotehnični profil vrtine prilagamo poročilu.


Med samim vrtanjem in po končanem vrtanju je bil opazovan morebiten pojav podzemne

vode, vendar ni bil registriran.

3.3 INŽENIRSKO GEOLOŠKE RAZMERE

3.3.1 Geološke in inženirsko geološke značilnosti raziskovanega območja

Območje pripada jadranski masi zunanjih dinaridov, ki je razdeljeno v več manjših

tektonskih enot, pri tem je to območje zajeto v Tržaškem paleogenem bazenu.

Ozemlje, kjer se nahaja oporni zid, je v osnovi grajen iz eocenaskega klastičnega sedimenta

ali njegovega reziduala. Imenujemo jih tudi flišni sedimenti, za katere je značilno ritmično

in ciklično menjavanje glinovcev, meljevcev, laporvcev in peščenjakov. Vmes se pojavljajo

različno velike leče ali plasti apnenčevega peščenjaka – kalkarenita.

Z geomehanskim vrtanjem in inženirsko geološkim kartiranjem je ugotovljeno, da na

splošno površinsko nastopa tanek sloj glinene ter meljno gruščnate zemljine. Prevladuje

zaglinjen in meljast grušč fliša, s prehodi v peščeno glino s flišnim gruščem. Debelina

zemljine znaša v obravnavanem prostoru 2.0 m.

Osnovno hribino tega prostora tvorijo eocenske flišne kamnine – menjavanje plasti laporcev,

meljevcev, peščenjaka, ki so v zgornjih 3 – 4 m še prepereli. Vpad plasti fliša je pretežno

20° v smeri jugozahoda in je za izvedbo vkopa ugoden. Podzemna voda se v bližnji vrtini ni

pojavila.

3.3.2 Hidrogeološke razmere

Plasti glinovcev in meljevcev ob stiku z vodo hitro razpadejo v gline in melje, še posebej če

so tektonsko pretrte, kot v območjih gub in prelomov.

Na širšem območju trase hitre ceste Jagodje – Lucija so pobočja prekrita z nekaj metri

debelim slojem flišne preperine, ki je vodoprepustna in ima velik potencial infiltracije

meteornih voda. Pogosto pride tudi do precejanja vode po razpokanih sistemih

poroznih – srednje prepustnih vodonosnih plasti kalkarenita in peščenjaka.


3.3.3 Seizmično območje

Območje se uvršča v 7 .stopnjo seizmične intenzitete po EMS lestvici. V tem območju lahko

pričakujemo seizmične pospeške do 0.100 g. Podatke povzamemo po Karti

makroseizmičnih intenzitet Slovenije za povratno dobo potresov 475 let in po karti

projektnih pospeškov potresov ag.

Za prostorsko in urbanistično načrtovanje in za potresno varno projektiranje se uporablja

karto projektnega pospeška ag. Kategorizacija upošteva litološko sestavo tal, inženirsko

geološke lastnosti kamnin, tektonske značilnosti in morfološke značilnosti.

V skladu z Evrokodom 8 [6] uvrščamo raščena tla na območju prepusta v naslednji tip tal,

ki je prikazan v tabeli 3.2:

Tabela 3.2: Tip tal

Tip tal Opis stratigrafskega profila

A (raščena tla) Laporji s plastmi peščenjaka in kalkarenita. Tla so gosta, trda do

polgosta, srednje trda (hribine, polhribine). Na površini so preperela

in razpokana, debelina preperine do največ 5 m. Teren je stabilen in

delno plazovit.

3.4 Rezultati laboratorijskih preiskav

Iz sondažne vrtine V1 – OZ 2 so bili odvzeti vzorci fliša. Z globine 3.6 – 4.0 m je bilo

odvzetih 5 vzorcev in prav tako 5 vzorcev z globine 4.3 – 4.8 m. Laboratorijske preiskave

so potekale v laboratoriju za mehaniko tal Geoinženiringa d.o.o Ljubljana. Vsem vzorcem

smo določili točkovni trdnostni indeks Is(50).

Preiskovali smo en kos peščenjaka, ki je pokazal točkovni trdnostni indeks Is(50) = 6.59 iz

katerega smo ocenili vrednost enoosne tlačne trdnosti qu = 98.88 MPa. Preostalih 8 kosov

glinovca in enemu kosu meljevca smo izmerili točkovni trdnostni indeks Is(50) = 0.76 do 1.72

iz katerih smo ocenili vrednost enoosne tlačne trdnosti qu = 9.06 do 20.62 MPa.


3.5 Zaključek laboratorijskih preiskav

Na podlagi inženirsko geološkega kartiranja ter na lokaciji objekta izvedenih sond je bila

ugotovljena sestava tal. Globina pojava preperele hribine – zaglinjenega flišnega grušča s

prehodi v zelo preperel flišni lapor svetlo sivorjave barve, je ca 2.0 m. Nato do globine

3 - 4 m sledi sloj preperelega flišnega laporja svetle sivorjave barve, globje pa se nahaja

razpokan in delno preperel laporec, meljevec in peščenjak svetlo sive barve. Vpad plasti je

pretežno 20° v smeri jugozahoda.


4 GEOTEHNIČNO PROJEKTNO POROČILO [2]

4.1 GEOMEHANSKE LASTNOSTI TEMELJNIH TAL

4.1.1 Karakteristične fizikalne lastnosti flišnih plasti

Kamnino smo klasificirali in ji določili osnovne geomehanske lastnosti. Klasifikacijo smo

izvedli po Bieniawskem, z upoštevanjem stanja kamnin, kot smo jih ugotovili z

raziskovalnimi vrtinami in kartiranjem. Do vpada plasti pride pretežno v smeri jugozahoda

za 20°, kar je za izvedbo vkopa ugodno. Dobilo smo naslednje rezultate:

Tabela 4.1: RMR klasifikacija fliša (Bieniawski, 1989)

ROCK MASS RATING delno razpokan fliš preperel, razpokan fliš

Opis Št. točk Opis Št. točk

1 Trdnost intaktne hribine 9 – 20 MPa 1 1 – 4 MPa 0

2 RQD < 25% 5 < 25 % 5

3 Razdalja med razpokami 50 – 300 mm 8 < 50 mm 5

4 Stanje razpok Gladke

ploskve 10 Gladke ploskve 10

5 Voda v razpokah Malo vlažne 10 vlažne 7

SKUPAJ (RMR) 34 27

Vpad plasti Zelo ugodno 0 Zelo ugodno 0

RMR za vkop 34 27

GSI 31 24

GSI parameter smo določili na podlagi popisa jedra vrtine. Glede na klasifikacijo po

Bieniawskem uvrščamo tako preperel fliš kot tudi delno preperel in razpokan fliš v razred

IV – slaba hribina (RMR = 21 – 40 točk).


Določitev trdnostnih karakteristik fliša:

Preperelemu flišu pripišemo vrednost enoosne tlačne trdnosti sc = 2.0 MPa, delno

preperelemu in razpokanem flišu pripišemo vrednost enoosne tlačne trdnosti sc = 5.0 MPa.

Vrednosti strižnih parametrov, trdnosti in elastičnosti kamninske mase kot celote ocenimo

na osnovi Hoekovega in Brownovega kriterija porušitve.

V računu strižnih karakteristik fliša s subhorizontalnim vpadom plasti smo upoštevali

GSI = 24 za preperel fliš in GSI = 31 za deloma razpokan fliš. Izračune smo izvedli z

računalniškim programom RocLab 1.0, vhodne podatke in rezultate izračuna podajamo na

prilogah elaborata ter v tabeli 4.2:

Tabela 4.2: Strižni parametri, trdnost in elastičnost kamninske mase

Količina Enote Delno

razpokan fliš

Preperel

fliš

enoosna tlačna trdnost [MPa] 5 2

GSI - 31 24

mi - 7 7

D - 0 0

Ei [MPa] 6 000 5 000

γ [kN/m3] 24.0 22.0

Globina [m] 8 5

kohezija hribinske mase [kPa] 40 16

strižni kot hribinske mase [ ° ] 38.8 33.2

natezna trdnost hribinske mase [MPa] -0.004 -0.001

enoosna tlačna trdnost hribine kot celote [MPa] 0.092 0.022

splošna trdnost hribine [MPa] 0.469 0.153

modul elastičnosti [MPa] 749 317


4.2 Karakteristične lastnosti zemljin in hribin na lokaciji zidu OZ-02

Sestava tal na lokaciji načrtovanega zidu je sledeča:

- od 0.3 m do 1.9 m pod nivojem naravnega terena se nahaja plast zaglinjenega in

zameljenega grušča fliša,

- do globine 3 - 4 m pod nivojem naravnega terena se nahaja zelo razpokan in preperel

laporovec z vložki peščenjaka,

- globlje od 4 m se nahaja laporovec, deloma še razpokan,

- vsi izkopi so bili suhi, vpad plasti fliša je 20° v smeri jugozahoda, torej v pobočje.

V tabeli 4.3 podajamo karakteristične lastnosti posameznih slojev zemljin in kamnin.

Karakteristične vrednosti za zaglinjen flišni grušč podajamo na podlagi izkušenj pri

raziskavah tal v podobnih geoloških razmerah.

Tabela 4.3: Karakteristične lastnosti posameznih slojev zemljin in kamnin

Št.

sloja

Material Geološka

oznaka

Kategorija

izkopa

Prostorninska

teža

Kohezija

c

Strižni

kot

Modul

elastičnosti

E

[kN/m3] [kPa] [ ° ] [MPa]

1 Zaglinjen

flišni

grušč

de 3 20.0 2 32 20

2 Razpokan

preperel

fliš

( 𝐸23 ) 4 22.0 16 22 317

3 Delno

razpokan

fliš

𝐸23 4/5 24.0 40 28.8 749


5 GEOTEHNIČNI POGOJI ZA GRADNJO OBJEKTA

5.1 Geometrijski opis zidu

Armiranobetonski zid ima na vidni strani kamnito oblogo in višina njegove svetle površine

obsega ca. 8.7 m, v zaledju je v naklonu 4 : 1. Celotna dolžina samega opornega zidu

OZ – 02 znaša približno 34.0 m. Plasti tal, v katerih je zid načrtovan, si sledijo po naslednjem

vrstnem redu; zaglinjen flišni grušč, razpokan preperel fliš in delno razpokan fliš.

5.2 Kontrola mejnih stanj

Za izračun analize mejnih stanj nosilnosti smo uporabili program, v katerem lahko

obravnavaš vse oblike težnostnega zidu, GEO5 2016/Gravity Wall. Pri preveritvi na

prevrnitev in zdrs smo uporabili Bishopovo metodo krožnih porušnic. Prednosti tega

programa so enostavne nastavitve pri izbiri standardov in oblikovanju težnostnega zidu.

Pri izračunih smo upoštevali Slovenski EN 1997 – 1 [4], vendar nismo izvedli izračuna z

mobiliziranimi strižnimi lastnostmi posameznih slojev temveč s karakterističnimi, katere

smo sami vstavili. Pri analizi zidu se je uporabil projektni pristop 2. Zanj velja, da so delni

količniki za vplive (γf) [4]:

γG;dst = 1.35

γQ;dst = 1.50

γG;stb = 1.00

kjer so:

γG;dst - stalni neugodni vpliv

γQ;dst - stalni ugoden vpliv

γG;stb - spremenljiv neugoden vpliv


Sile, ki bi lahko povzročile premik konstrukcije so horizontalne komponente aktivnega

zemeljskega pritiska. Kot odpor proti pomiku pa delujejo sile lastne teže, teže zemljine na

temeljni peti in konzoli, koristna obtežba, vertikalne komponente aktivnega zemeljskega

pritiska in pasivni zemeljski pritisk, ki dodatno pripomore k odporu. Kontrola je zadovoljila

pogoju in posledično ni možnosti zdrsa in prevrnitve, kar je vidno na sliki 5.1. Predlagana

podporna konstrukcija izkazuje, da mejno stanje zdrsa ne nastane, mejno stanje prevrnitve

pa izkazuje 11.0 % izkoriščenost.

Slika 5.1: Preverjanje zidu proti zdrsu in prevrnitvi.


Pri preveritvi nosilnosti temeljnih tal smo ugotovili, da ne pride do ekscentričnosti in da so

temeljna tla dovolj nosilna, kar je vidno na sliki 5.2. Izkoriščenost na nosilnost temeljnih tal

pod podporno konstrukcijo je 30.1 %. Zaradi dobre strukture in teksture tal v pobočju naše

brežine ne bo potrebno dodatno zavarovati s sidri.

Slika 5.2: Ekscentričnost in nosilnost temeljnih tal.

V programu smo preverili globalno stabilnost zidu. Pri tem se je uporabil projektni pristop 3.

Zanje velja, da so delni količniki za vplive (γf) [4]:

γG;dst = 1.00

γQ;dst = 1.30

γG;stb = 1.00

Po izpolnitvi pogojev mejnih stanj nosilnosti smo izračunali globalno stabilnostno analizo

pri kateri smo dobili 54.0 % izkoriščenost. Naša sprejemljiva stabilnostna analiza je

prikazana na sliki 5.3, z rezultati analize dobljenimi v programu GEO5 2016:


Slika 5.3: Slika iz programa GEO5 2016, prikaz izračuna stabilnostne analize.

5.3 Geotehnični pogoji za izvedbo opornega zidu

Pri izvedbi izkopa je potrebno zagotoviti varovanje odkopne brežine pod obstoječo hitro

cesto Jagodje – Lucija. Odkopne brežine v plasteh grušča in gline se bodo izvedle v

začasnem naklonu do 1 : 1. Pri plasteh iz razpokanega in delno preperelega fliša bo začasni

naklon izkopa do 4 : 1. Po potrebi se jih zaščiti s cementnim obrizgom. Zaradi dobro

nosljivih temeljnih tal ne bo potrebno izvesti dodatne zaščite brežin s sidranjem. Izgradnja

zidu bo potekala v vertikalnih kampadah širine do 6 m. Med gradnjo je potreben stalni

geotehnični nadzor, ki bo omogočil, da se bodo podala dodatna navodila za gradnjo vsake

posamezne kampade. S tem bomo lahko predvideli če bo potrebno poglobiti izkop za

naslednjo kampado zaradi možnega pojava večje preperelosti in razpokanosti hribine

oziroma povečane vlažnosti.


6 SKLEP

V projektni nalogi smo predstavili tipe podpornih in opornih konstrukcij. Obravnavali smo

geomehansko in geotehnično analizo opornega zidu OZ - 02, ki se nahaja na odseku hitre

ceste Jagodje – Lucija, na priključku ceste za Piran. Cilj projektne naloge je bilo preveriti

obravnavani praktični primer podpornega zidu po mejnih stanjih nosilnosti, s poudarkom

prevrniteve na zdrs, prevrnitve, nosilnosti temeljnih tal in globalne stabilnosti.

Najprej smo opravili terenske in nato laboratorijske raziskave. Na podlagi inženirsko

geološkega kartiranja ter na lokaciji objekta izvedenih sond je bila ugotovljena sestava tal.

S tem smo pridobili klasifikacijo zemljine in določili osnovne geomehanske lastnosti.

Klasifikacijo smo izvedli po Bieniawskem. Nato smo izvedli analizo mejnih stanj nosilnosti

v programu GEO5 2016/Gravity Wall. Za analiziranje drsin smo uporabili Bishopovo

metodo krožnih porušnic.

Analiza mejnega stanja nosilnosti opornega armiranobetosnkega zidu je pokazala, da

nosilnost zidu zadošča pogoju, kar pomeni, da ni možnosti poruštve temeljnih tal in oporni

zid OZ – 02 ne potrebuje dodatnega varovanja skladno s SIST EN 1997-1.


7 VIRI, LITERATURA

[1] Carter, T., 2006. Retaining Walls - Types.

[2] GEOINŽENIRING d.o.o., 2015. Geološko-geotehnični elaborat, geološko-

geomehansko poročilo o zgradbi tal in pogojih temeljenja opornega zidu OZ-02

na trasi HC Jagodje-Lucija, št. 9540, Ljubljana.

[3] Logar, J., 2013. Skripta. [Elektronski]

Dostopno na: http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-

gradiva/Gradiva%20za%20vec%20predmetov/Skripta%20Janko%20Logar/POD

PORNE%20KONSTRUKCIJE.pdf.

[Poskus dostopa 21 julij 2016].

[4] Macuh, B., 2011. Zemeljska dela in temeljenje. 3 ured.: Univerza v Mariboru,

Fakulteta za gradbeništvo, Maribor.

[5] SIST EN 1997-1:2005: Evrokod 7: Geotehnično projektiranje - 1. del: Splošna

pravila.

[6] SIST EN 1998-5: Evrokod 8 - Projektiranje potresnoodpornih konstrukcij - 5.

del: Temelji, oporne konstrukcije in geotehnični vidiki.


8 PRILOGE

8.1 Geotehnični profil vrtine V1 OZ 02 [2]

V tabeli, ki je v prilogi, je podrobnejši prikaz geotehničnega profila vrtine V1 OZ 02.



8.2 Sondiranje s koničnim dinamičnim penetrometrom » Panda « [2]

Prikaz dinamičnega točkovnega odpora in CBR.



8.3 Fotografija vrtine V1 OZ 02 [2]

Prikaz raziskovalne vrtine V1 OZ 02 od 0 do 4.0 m in od 4.0 do 8.0 m.



8.4 Izračuni s pomočjo programa RocLab 1.0 [2]

Prikaz točkovnega trdnostnega indeksa Is.





8.5 Seznam slik

Slika 2.1: Slika podpornega (levega) in opornega (desnega) zidu..................................... 2

Slika 2.2: Primeri a) prevrnitev, b) nosilnost temeljnih tal in c) zdrs pod temeljem. ........ 4

Slika 5.1: Preverjanje zidu proti zdrsu in prevrnitvi. ....................................................... 14

Slika 5.2: Ekscentričnost in nosilnost temeljnih tal. ........................................................ 15

Slika 5.3: Slika iz programa GEO5 2016 , prikaz izračuna stabilnostne analize. ............ 16

8.6 Seznam preglednic

Tabela 3.1: Seznam raziskav ............................................................................................ 6

Tabela 3.2: Tip tal ............................................................................................................. 8

Tabela 4.1: RMR klasifikacija fliša (Bieniawski, 1989) ................................................ 10

Tabela 4.2: Strižni parametri, trdnost in elastičnost kamninske mase............................ 11

Tabela 4.3: Karakteristične lastnosti posameznih slojev zemljin in kamnin .................. 12

8.7 Naslov študenta

Nuša Vodušek

Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo

Žahenberc 48 b

3252 Rogatec

Tel.: 051/458-991

e-mail: [email protected]


8.8 Kratek življenjepis

Rojena: 30. 07. 1993, Celje

Šolanje: 2000. – 2008. Osnovna šola Rogatec

2008. – 2012. Šolski center Rogaška Slatina, Gimnazija Rogaška Slatina

2012. – Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo

Documents

GEOMEHANSKA ANALIZA OPORNEGA ZIDU OZ - 02 PRI HITRI …