GS P5 Stabilnost kosina 111/4/2019 1 univerzitet u beogradu graĐevinski fakultet katedra za graĐevinsku geotehniku geotehnika saobraĆajnica Školska2019/20 geotehnika saobraĆajnica

11/4/2019

1

Univerzitet u Beogradu GRAĐEVINSKI FAKULTETKATEDRA ZA GRAĐEVINSKU GEOTEHNIKU

GEOTEHNIKA SAOBRAĆAJNICAŠkolska 2019/20

GEOTEHNIKA SAOBRAĆAJNICA

5. STABILNOST I POMERANJA TRUPA SAOBRAĆAJNICE I OKOLNOG TERENA



5. Stabilnost i pomeranja trupa saobraćajnice i okolnog terena

SADRŽAJ:

1. Mehanizam nestabilnosti zemljanih masa

2. Uzroci nestabilnosti

3. Čvrstoća tla

4. Metode analize stabilnosti

• Planarne klizne površi

• Kružno‐cilindrične klizne površi

• Proizvoljne klizne površi







MEHANIZAM NESTABILNOSTI ZEMLJANIH MASAOblici nestabilnosti terena u području saobraćajnica:

U čvrstim stenskim masama dolazi do otkidanja, preturanja i klizanja blokova

Na granici između osnovne stene i zemljanog materijala može doći do relativno plitkihklizanja u obliku translacije

Duboka klizanja zemljanih masa ‐ rotacija i translacija kliznih masa

Tečenja nevezanih materijala pod dejstvom gravitacije sa ili bez učešća podzemne vode

11/4/2019

2




MEHANIZAM NESTABILNOSTI ZEMLJANIH MASA

U slučaju prirodnih ili već izvedenih kosina, potrebno je ustanoviti "aktivnostkosine" koja izražava veličinu i brzinu njenog pomeranja.

Varnes (1958) daje sledeću klasifikaciju brzina klizanja kosina:

• Ekstremno sporo puzanje do 6 cm/godišnje• Veoma sporo puzanje 6 do 150 cm/godišnje• Sporo klizanje 1.5 m/godišnje do 1.5 m/mesečno• Srednje brzo klizanje 1.5 m/mesečno do 1.5 m/dan• Brzo klizanje 1.5 m/dan do 0.3 m/min• Veoma brzo 0.3 m/min do 3 m/sec• Ekstremno brzo preko 3 m/sec





Oblici klizanja, odnosno stanja kosina, mogu se klasifikovati u nekoliko faza aktivnosti:

Stabilna kosina. Pomeranja se nisu događala u prošlosti, a nema ih ni sada.

Potencijalno nestabilna kosina. Pomeranja su se događala u prošlosti, a sada ih nema. Takvo "umireno"klizište u prirodnim okolnostima se može aktivirati nepromišljenom ljudskom aktivnošću.

Rana faza rušenja. Pojava puzanja, sa ili bez longitudinalnih zatežućih pukotina na površini terena.Brzina pomeranja se kreće između 5 mm i 1.5 m/god. Zajednička pojava za mnoge kosine koja možetrajati godinama pa i vekovima.

Srednja faza rušenja. Progresivna pojava pukotina i lokalnih zarušavanja kod kružno‐cilindričnih kliznihpovrši, blokovi se počinju odvajati kod planarnih klizanja, širina i dubina zatežućih pukotina se povećava.Brzine pomeranja rastu i do 5 cm/dan, dolazi do ubrzanja pomeranja, naročito za vreme i nakonpadavina, a usporavaju se u toku suvih ili sušnih perioda. Na pomeranja mogu uticati eventualnepoplave, ukoliko se padine nalaze pored vodenog toka, kao i pojava zemljotresa.

Delimično ili totalno rušenje. Veća masa tla ili deo nestabilne mase se pomerio u nov privremenipoložaj, ostavljajući iza sebe ožiljak, škarpu.

Potpuno rušenje. Cela nestabilna masa se pomerila u novi konačni položaj krećući se brzinom od oko 1m/min u slučaju rotacionog klizanja. Planarna klizanja stenskih masa mogu dostizati i brzine između 20 i60 km/čas do strahovite brzine reda 300 km/čas. Ovako velike brzine su rezultat kretanja kliznog telapreko toplotom stvorenog "jastuka" od vodene pare koji eliminiše trenje.





Oblici klizanja mase tla mogu se, prema obliku klizne površi koja deli pokretan odnepokretnog dela mase tla, grupisati u tri osnovne vrste.

1. Ravne ili planarne klizne površi (a) se pojavljuju najčešće ako se na nekoj manjojdubini pojavljuje sloj manje čvrstoće, koji je paralelan sa površinom terena, ili pogranicama između osnovne stene i zemljanog materijala iznad nje tako da je imehanizam pomeranja jednostavna translacija.

2. Kružno cilindrične klizne površi (b) su karakteristične za kosine homogenog tla.Pomeranje mase tla ograničeno jednom sfernom školjkastom kliznom površi koja je ujednom vertikalnom preseku približno kružnog, a u drugom elipsoidnog oblika, sarelativno malim distorzijskim deformacijama unutar rotirajućeg kliznog tela.

3. Složene klizne površi (c, d) se obično pojavljuju u nehomogenom tlu ili u homogenompri izvesnoj, obično skokovitoj promeni nagiba terena. Formira se klizna površograničavajući klizno telo čija pomeranja u znatnoj meri odstupaju od mehanizmajednostavne translacije ili čiste rotacije kliznih masa





11/4/2019

3





NASIPI I USECI:

1. Nožično klizanje se javlja kada podloga imabolje karaktristike od naterijala u nasipu.

2. Podnožično klizanje ‐ klizna površ prolazi kroznasip i podlogu. Podloga ima slabijekarakteristike od nasipa.

3. Klizanje duž oslabljenog sloja

4. Lom duž nekog diskontinuiteta

5. Sleganje nasipa

6. Smičući lom tla ispod nasipa

7. Bubrenje kod useka




UZROCI NESTABILNOSTI

Kada površina tla nije horizontalna pojavljuje se komponenta sile gravitacije koja imatendenciju da pomeri masu tla naniže,

Ako se duž potencijalne klizne površi pojave naponi smicanja koji su jednaki smičućojčvrstoći, može doći do smičučeg loma tla i do velikih pomeranja mase tla iznad kliznepovrši, odnosno do rušenja kosine




UZROCI NESTABILNOSTI

Glavni razlozi za moguće pojave nestabilnosti:

Konture zemljanih masa su suviše strme u odnosu na karakteristikematerijala koji je sačinjavaju ili je materijal nedovoljne čvrstoće

Porni pritisci su veliki, što ima odlučujući uticaj na stabilnost mase tla.

Nepovoljni spoljni uticaji:• velika spoljna (saobraćajna) opterećenja• seizmičke inercijalne sile• opterećenja okolnih objekata.




UZROCI NESTABILNOSTI – Prirodne padine

Promena profila preseka kosine pri kojoj se povećavaju aktivne silepovećavanjem težine u gornjem delu kosine ili pri kojoj se smanjuju otpornesile uklanjanjem materijala sa nožičnog dela kosine ljudskom aktivnošću ilierozijom vodenog toka.

Povećavanje pornog pritiska podzemne vode usled čega dolazi do pada nivoanormalnih efektivnih napona i smanjenja smičuće čvrstoće tla. Porni pritiscipodzemne vode mogu nastati usled infiltracije atmosferskih padavina (kiše i/ilitopljenje snega), filtracije vode iz veštačkih izvora (procurivanje iz vodovodne,kanalizacione ili toplovodne mreže) ili zbog povišenja nivoa podzemne vodeusled promene uslova dreniranja padine ili sprečenog isparavanja podzemnevode.

Progresivno smanjenje smičuće čvrstoće tla ili stene usled raspadanja,izluživanja, promena u mineralnom sastavu, otvaranja i razmekšavanja poprslinama ili kontinualnog i postepenog smičućeg deformisanja (puzanja)

Vibracije izazavane zemljotresom, miniranjem ili pobijanjem šipova.

11/4/2019

4




UZROCI NESTABILNOSTI – Nasipi saobraćajnica

Kolovozna konstrukcija ili železnička pruga može se neželjeno deformisati i iznadprihvatljivih tolerancija zbog nedopustivih pomeranja podloge na kojoj jeizvedena.

Razlozi za štetne pojave ove vrste mogu biti dvojaki: ili neadekvatnost posteljiceneposredno ispod kolovozne konstrukcije, odnosno zastora, ili nestabilnost većihzapremina tla u području saobraćajnice i temeljnog tla.

Prva grupa uzroka potiče od lokalizovanih deformacija neposredno u zonidelovanja saobraćajnog opterećenja od vozila i obuhvata relativno malu dubinureda veličine 0.5 do 1.5 m, koja je pod znatnim uticajem lokalnih opterećenja, štospada u problematiku dimenzionisanja gornjeg stroja saobraćajnica,

Veće deformacije trupa saobraćajnice, temeljnog tla ili okolnog terena, kojima senarušava kontinuitet mase tla, izazivaju i diskontinuitete u gornjem stroju i velikeizmene u podužnom i poprečnom preseku.




UZROCI NESTABILNOSTI – Nasipi saobraćajnica

Opterećenje podloge ili kosine nasipa suviše veliko u odnosu na karakteristikematerijala: velika visina nasipa, suviše strme kosine.

Kod građenja nasipa na mekom sitnozrnom materijalu privremena stabilnost jekritičnija od trajne (nedrenirani uslovi – pojava pornih nadpritisaka). Kritična jerelativno duboka klizna površ i trenutak završetka građenja.

Povećavanje pornog pritiska, filtracija vode. Spuštanje NPV u podtlu povećavaopterećenje podtla. Usled filtracije može doći do unutrašnje erozije materijala ‐sufozija

Dinamičke sile ‐ vibracije izazavane zemljotresom, miniranjem ili pobijanjemšipova




UZROCI NESTABILNOSTI – Nasipi na padini Uslovi nestabilnosti se pojavljuju iz najmanje dva razloga:

• usled povećanja opterećenja prirodne padine novim opterećenjem od tela nasipa• usled izmenjenih uslova dreniranja i evaporacije vlage iz padine, što može izazvati

povećanje pornih pritisaka. Stabilnost nasipa zavisi od kvaliteta tela nasipa (u manjoj meri), od parametara čvrstoće

padinskog materijala i od početnog prirodnog nivoa podzemne vode. Obično se rušenje kosine događa nakon izvesnog vremena po završetku građenja u obliku

podnožičnog klizanja, kada dođe do povišenja nivoa podzemne vode. Prvi znacinestabilnosti se pojavljuju u obliku podužnih pukotina na kolovoznoj površini.




UZROCI NESTABILNOSTI – Nasipi

Promene: Napona Pornih pritisaka Faktora sigurnostiza temeljno tlo (zasićena glinaispod nasipa)

11/4/2019

5




UZROCI NESTABILNOSTI – Useci i zaseci

Suviše strme kosine.

Povećavanje pornog pritiska

Kod tvrdih glina dolazi do pojave i otvaranje pukotina. Ukoliko vode prodre upukotinu dolazi do omekšavanja i čvrstoća gline se vremenom smanjuje i možedoći do progresivnog rušenja kosine

Trajna stabilnost je kritičnija od privremene




UZROCI NESTABILNOSTI – Useci

Promena: pornih pritisaka faktora sigurnostiza vreme i nakon izvođenjauseka u zasićenoj glini meke gline

tvrde gline




ČVRSTOĆA TLA

/ / / / /tan tanf n n c u c

Mohr‐Coulomb‐ov uslov loma:

c’ kohezija za efektivne naponeϕ’ ugao smičuće otpornosti (ugao trenja) za efektivne naponeσn totalni normalni napon koji deluje na ravan smicanja tj. ravan lomaσn’ efektivni normalni napon koji deluje na ravan smicanja tj. ravan lomau porni pritisak

/ /1 3/

/ / / /1 3

sin2 cot

f

f

c




ČVRSTOĆA TLA

Vodom zasićeno sitnozrno tlo u nedreniranim uslovima:

u = 0

f = cu

cu ‐ nedrenirana kohezija

11/4/2019

6




ČVRSTOĆA TLA

Tvrde prekonsolidovane gline i zbijeni krupnozrni materijali pokazuju krtoponašanje – nakon dostizanja vršne čvrstoće, sa porastom smičućeg pomeranjadolazi do pada čvrstoće. Nakon velikih deformacija čvrstoća dostiže konstantnuvrednost koja predstavlja rezidualnu čvrstoću.

// /, tanf r r n rc

cr’ rezidualna kohezija ≈0ϕr’ ugao rezidualne smičuće čvrtoće




METODE ANALIZE STABILNOSTI

Za proračun stabilnosti kosina primenjuju se dve grupe metoda:

Metode granične ravnoteže – određuje se faktor sigurnosti Fs na osnovu kogase ocenjuje stabilnost kosine. Često se primenjuje u geotehničkoj praksi

Naponsko‐deformacijska analiza – računaju se naponi i deformacije u tluprimenom numeričkih metoda (metoda konačnih elemenata, metodakonačnih razlika) i na osnovu dobijenih rezultata se ocenjuje stanje kosine.Uglavnom se koristi za nasipe saobraćajnica, retko za prirodne padine.





fS

m

F

fm

S

F

Problem analize stabilnosti zemljanih masa se svodi na određivanje odnosa izmeđuraspoložive smičuće čvrstoće i prosečnog smičućeg napona ili mobilisane čvrstoće,koja je potrebna da hipotetičko klizno telo održi u ravnoteži.

Taj indeks relativne stabilnosti, koji je na konzistentan način prvi opisao Bishop (1955),naziva se faktor sigurnosti i definiše se kao:

τf - smičuća čvrstoća tlaτm - prosečna veličina smičućih napona na kliznoj površi potrebna da održi

hipotetično klizno telo u ravnoteži, ili mobilisana smičuća čvrstoća:





Opterećenje mase tla se sastoji od:

• sopstvene težine mase tla (uvek)

• pornih pritisaka (često)

• spoljnih saobraćajnih i drugih opterećenja (stalnih ili povremenih)

• inercijalnih sila zemljotresa (slučajno ili povremeno)

U inženjerskim metodama granične ravnoteže podrazumeva se da je faktorsigurnosti FS konstantna veličina duž klizne površi

Potrebno je odrediti kliznu površ za koju se dobija minimalna vrednost faktora sigurnosti (najniža, fizički prihvatljiva granica ima vrednost od 1.0)

Iako je problem trodimenzionalan, ovde će se razmatrati samo ravni problemigranične ravnoteže

11/4/2019

7





Podrazumeva se da važi linearni Mohr‐Coulomb‐ov uslov loma!

Parametri smičuće čvrstoće ϕ i c se određuju laboratorijskim i terenskim ispitivanjima

Laboratorijske metode:• Opit direktnog smicanja• Opit triaksijalne kompresije• Opit jednoaksijalne kompresije• Opit krilnom sondom

Terenske metode:• Opit terenskom krilnom sondom• Penetraciona sondiranja





Sve metode kojima se određuje faktor sigurnosti kosina mogu se podeliti natačne i približne.

Tačne metode su one koje zadovoljavaju sve uslove ravnoteže uvođenjemrazličitih pretpostavki bez zanemarivanja pojedinih komponenti spoljnih iunutarnjih sila.

Približne metode su one koje ili zanemaruju pojedine sile i/ili ignorišu nekeuslove ravnoteže.





Metoda lamela – metoda granične ravnoteže u ravni

Sile na karakterističnojlameli

f fS

m m

l SF l T

Sila raspoloživog smičućeg otpora tla u osnovi lamele S:

tan tanf nS l c l N c l →tan

SN c lF

T




Nepoznate veličine: brojN normalne efektivne sile u osnovi svake lamele nT smičuće sile u osnovi lamele nr položaji normalnih komponenti međulamelnih sila n‐1E veličine normalnih komponenti međulamelne sile n‐1X veličine smičućih komponenti međulamelnih sila n‐1e ekscentriciteti normalnih sila u osnovi lamele n

Ukupno nepoznatih: 6n‐3


11/4/2019

8





Uslovne jednačine:• tri uslova ravnoteže za svaku lamelu ‐ zbir horizontalnih sila, zbirvertikalnih sila i zbir momenata moraju biti jednaki nuli

• uslov o mobilisanoj čvrstoći, iz kojeg je dobijena veza između smičućei normalne sile u osnovi lamele:

Ukupno 4n jednačina i jedna nova nepoznata FS Broj uslovnih jednačina je manji od broja nepoznatih, (6n‐3+1) = (6n‐2) > 4n

problem je statički neodređen. Da bi zadatak bio rešiv, moraju se uvesti dopunske pretpostavke, tako da se

dobijaju približna rešenja. Ukoliko bi se klizno telo sastojalo samo od jedne lamele, broj nepoznatih je

jednak broju uslovnih jednačina, tako da se veličina faktora sigurnosti možeizračunati bez dopunskih pretpostavki iz uslova ravnoteže jedne lamele, tj.bloka na kosoj ravni.

tanS

N c lF T




METODE ANALIZE STABILNOSTI – Planarne klizne površiPlanarne klizne površi su relativno plitke u odnosu na dužinu kliznog tela i paralelne suravnoj nagnutoj površini terena. Mogu se tretirati kao klizna tela beskonačne dužine, tako da se uticaji na krajevima zanemare

fs

m

F

m '

T z sin cos1 1m

' 2 'f c ( z cos u ) tg

W z cos

' 2 'f

sm

c ( z cos u ) tgFz sin cos

Opšte rešenje za planarnu kliznu površ:

uurz

Koeficijent pornog pritiska:

2 'u' 2

s

r1 cos tgc cosF

z sin cos sin cos




METODE ANALIZE STABILNOSTI – Planarne klizne površiFiltracija podzemne vode paralelna kosini i kliznoj površi

2coswu m z

2w

um z cosur

z z

wmz h

Pravac filtracije horizontalan β=0

w w w wu

z z z z

h zurz z z




Za tipičnu vrednost odnosa jedinične težine vode i jedinične težine tlaγw/γz sledi da kosina izložena filtraciji vode ima oko dva puta manjifaktor sigurnosti nego kosina bez pritiska porne vode.

Kosina u kojoj nema pornih pritisaka ima granični nagib α = ϕ, a ukolikopostoji filtracija granični nagib je α ϕ /2.

Gore navedene izraze treba upotrebljavati za plitka klizna tela, plitkatranslaciona klizišta i za uslove lokalne stabilnosti granularnih i nevezanihkosina.

METODE ANALIZE STABILNOSTI – Planarne klizne površi

11/4/2019

9




METODE ANALIZE STABILNOSTI – Kružno cilindrične klizne površi

Metoda lamela

Mobilisana smičuća čvrstoća: /1 tanfm n

S S

c u F F

Smičuća sila u osnovi lamele: 1 tanmS

T = l = c l N u l F

Uslov ravnoteže sume momenata po lamelama za centar kruga O:

tanS

RW x T R c l N u l F

Faktor sigurnosti: tanS

R c l N u l F

W x

Tražimo površ sa minimalnim faktorom sigirnosti





Metoda FELLLENIUS‐a (Švedska metoda) : Iz projekcija sila na pravac upravan na kliznu površ dobija se:

1 1cos sini i i iN W X X E E

Uvode se pretpostavke da je: 1 0i iX X X

1 0i iE E E

Totalna normalna sila u osnovi lamele: N = W cos α

Zamenom ove veličine u opšti izraz za Fs, a imajući u vidu da je x = R sin α, dobijase izraz za faktor sigurnosti:

cos tansinS

c l W u l F

W

Dobijaju se konzervativni rezultati, sa faktorima sigurnosti znatno manjim od onihkoji bi se dobili tačnijim postupcima.





φu metoda:

Metoda Fellenius‐a daje korektne rezultate samo kada smičuća čvrstoća ne zavisi odveličine normalnih napona na kliznoj površi, što je slučaj samo u analizi stabilnosti masevodom zasićenog sitnozrnog tla u nedreniranim uslovima.

Ako se u opšti izraz za faktor sigurnosti:

tanS

R c l N u l F

W x

sinu u

Sc l R c lF

W W x

umesto c stavi cu i umesto φ unese da je φu = 0, dobija se:





φu metoda:

Ukoliko se nedrenirana kohezija u celokupnom preseku može aproksimiratikonstantnom vrednošću i uz pretpostavku da se u gornjem delu kosine pojavivertikalna pukotina i ona napuni vodom, izraz za faktor sigurnosti je:

uS

w

c L RF W d P a

Ovo je jedno od tačnih rešenja jer jerezultat dobijen bez dopunskihpretpostavki o rasporedu unutarnjih sila iliraspodele normalnih napona po kliznojpovrši

U ovom slučaju smičuća čvrstoća u osnovilamele je konstantna i nezavisna odnormalnog napona, te prema tome, nezavisi ni od raspodele međulamelnih sila.

11/4/2019

10





Metoda Bishop‐a:

Ukoliko smičuća čvrstoća zavisi od trenja, korektan raspored veličina i rasporedameđulamelnih sila je od primarne važnosti za određivanje veličina normalnihnapona po kliznoj površi od koje zavisi čvrstoća tla u osnovi svake lamele.

Projektovanjem sila (poligon sila) na vertikalan pravac i rešavajući dobijen izraz po N , dobija se:

1 cos sin /cos sin tan /

i i S

S

W X X u l c l FN F

Ako izraz za normalnu silu zamenimo u opšti izraz za Fs: tan

sinS

c l N F

W

x = R sin α l = b/cos α I imajući u vidu da je:





Metoda Bishop‐a:

Dobijamo Bišopov "rigorozan" izraz:

11tan

cos sin tan /sin

i iS

S

c b W X X u b FF

W

gde se, radi kraćeg pisanja, koristi oznaka:

1 cos 11 tan tan / cos sin tanS

/ m F /F

Bishop predlaže da se u praktičnoj primeni koristi "rutinski metod" koji podrazumevazanemarivanje razlika vertikalnih komponenti međulamelnih sila:

tansinS

c b W u b mF

W

Rutinski metod generalno smatra korektnim postupkom za primenu u praksi za analizustabilnosti po kružno‐cilindričnim kliznim površima





Metoda Bishop‐a:

Nepoznata veličina faktora sigurnosti se pojavljuje sa obe strane znaka jednakosti izato se transcedentna jednačina rešava iterativnim postupkom.

Usvaja da je rešenje dobijeno ako je razlika dva sukcesivna rezultata za FS manja od neke unapred date male toleracije reda veličine 0.01 do 0.001.

Za početnu vrednost može se usvojiti da je mα = 1 za svaku lamelu.

Druga mogućnost je da se izračuna FS po metodi Fellenius‐a i tako dobijena vrednost, koristi u prvoj iteraciji.

Alternativno, izračunatom faktoru sigurnosti po Fellenius‐u, može se dodati arbitrarnavrednost, na primer 0.2, kako predlaže Bromhead (1986) i tako korigovana vrednostunese na početku iterativnog postupka.





Metoda Spencer‐a:

Za homogene kosine sa jednostavnom geometrijom i homogenim rasporedom pornihpritisaka postoje odgovarajuća gotova rešenja za parametre smičuće čvrstoće izraženeefektivnim naponima u obliku tabela i dijagrama

Rešenja, uglavnom, pretpostavljaju primenljivost kliznih površi kružno cilindričnogoblika

Spenser (Spencer, 1967) je izradio dijagrame za analizu stabilnosti kosina prekoefektivnih napona.

Reprodukovana su samo dva slučaja i to za porne pritiske opisane koeficijentom ru, savrednostima 0 i 0.5. Za druge vrednosti koeficijenata pornih pritisaka faktor sigurnostise dobija linearnom interpolacijom između ovih vrednosti.

Koeficijent pornog pritiska pri nivou podzemne vode na koti terena je 0.5, a u dreniranim uslovima 0

11/4/2019

11





Metoda Spencer‐a:

/Smc c / F

/tan tan Sm / F

Dijagrami se zasnivaju na mobilisanimparametrima smičuće čvrstoće:

i na bezdimenzionom koeficijentu:

ns

cSHF

Jedan od nedostataka ovog rešenja jehipoteza da je koeficijent pornog pritiskakonstantan u svakoj tački preseka kosine




METODE ANALIZE STABILNOSTI – Proizvoljne klizne površi

Klizne površi proizvoljnog oblika, koje kao specijalan slučaj podrazumevaju i kružnocilindrične, treba ispitivati metodama koje zadovoljavaju sva tri uslova ravnoteže.

Primenjuju se metode:

• Morgenstern Prajs (Morgenstern ‐ Price, 1965)

• Janbu I (1954)

• Janbu II (1973)

• Opšti metod




Janbu (1954) je izveo relativno jednostavnu metodu koja umesto ravnotežemomenata, kao drugi uslov koristi ravnotežu sila u horizontalnom pravcu.

Metoda koristi samo dva uslova ravnoteže i zanemaruje smičuće komponentemeđulamelnih sila.

Postavio je uslov ravnoteže sila u vertikalnom pravcu ΣY=0 za svaku lamelu i takoodredio efektivne normalne sile Ni' u svakoj lameli

Postavio je uslov ravnoteže sila u horizontalnom pravcu ΣX=0 za čitavo klizno teloi tako odredio faktor sigurnosti F0:

i

n' 'i i i i i i

i 10 n

i ii 1

c b W u b tg nF

W tg

gde je: i '2 i i

i0

1ntg tgcos 1

F

METODE ANALIZE STABILNOSTI – Proizvoljne klizne površi

Metoda Janbu I




PROIZVOLJNE KLIZNE POVRŠI – Janbu I

Nepoznata veličina nekorigovanog faktora sigurnosti F0 se pojavljuje sa obe strane znakajednakosti, te se transcedentna jednačina rešava iterativnim postupkom, slično kao i umetodi Bišopa

Na osnovu ograničenog broja komparativnih proračuna stabilnosti homogenih presekazaključeno je da treba izvršiti korekciju rezultata, kojom se povećava faktor sigurnosti zanajviše 13 % za φ = 0, odnosno za najviše oko 5.5% za slučaj da je c = 0.

Korekcija se vrši množenjem veličine F0 veličinom f0 nakon završetka iteracije

Metoda daje rezultate prihvatljive tačnosti samo u slučaju relativno plitkih, homogenih iizduženih kliznih tela. Ne treba je koristiti za relativno duboke klizne površi i izrazitonehomogene preseke.

Metoda Janbu I

11/4/2019

12




KRITERIJUMI STABILNOSTI

Pouzdanost rezultata proračuna u najvećoj meri zavisi od:

• verodostojnosti reprezentativnih parametara smičuće čvrstoće

• raspodele pornih pritisaka,

a u manjoj meri od tačnosti ovde prikazanih metoda proračuna.

Od primarnog je značaja izabrati one parametre čvrstoće (u totalnim ili efektivnimnaponima, vršne ili rezidualne) koji su merodavni za privremenu, odnosno zatrajnu stabilnost kosine.

U metodama za proračun stabilnosti mogu se, zavisno od okolnosti, koristitiparametri smičuće čvrstoće za:

• efektivne napone

• totalne napone.





U većini problema u kojima se pojavljuju meke gline, faktor sigurnosti za trajneuslove veći od faktora sigurnosti za privremene uslove na kraju relativno brzoggrađenja. Znači da je kritičan trenutak za stabilnost nasipa u trenutku završetkanasipanja, kada je merodavna njegova privremena, kratkotrajna (ne)stabilnost,ukoliko se nije srušio i pre toga, pre dostizanja pune predviđene visine, što se, ugraničnom slučaju, računski proverava primenom parametara smičuće čvrstoće zatotalne napone.

U slučaju izrade useka u zasićenoj glini porni pritisci opadaju tokom iskopa, azatim se povećavaju do stabilnog stacionarnog stanja. Vreme potrebno da se ovajproces završi može trajati od nekoliko dana do više godina, zavisno odkarakteristika tla, geometrije preseka i uslova dreniranja, tako da se rušenjekosine useka može dogoditi nakon dužeg vremena po završetku njenog formiranjaizvođenjem iskopa. Prema tome, za stabilnost kosine useka su merodavni trajniuslovi i parametri smičuće čvrstoće za efektivne napone.




KRITERIJUMI STABILNOSTIProjektne vrednosti minimalnih dopuštenih faktora sigurnosti pri statičkom opterećenju (bez inercijalnih sila zemljotresa) i visokoj pouzdanosti parametara SRPS U.C4.200:1991 ‐povučen

Slučaj Parametri FS(min) c , Nasip na čvrstoj i malo deformabinoj podlozi 1.4

c , Nasip na slabo‐nosivom zasićenom tlu 1.4 cu 1.4‐2.0

c , Usek u zasićenim glinama 1.4

cu 1.4‐2.0

Usek u krupnozrnom tlu 1.2

/ / 0r r, c Prirodno nestabilna padina‐klizište 1.1*

U slučaju niske pouzdanosti parametara, minimalni FS treba uvećati za 0.25, a zaprosečnu pouzdanost za 0.1.





Preporuke EVROKOD 7 ‐ SRPS EN 1997‐1

11/4/2019

13




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINA

PROMENA GEOMETRIJE PRESEKA

DRENAŽNE MERE

POTPORNE KONSTRUKCIJE

OBLOŽNE KONSTRUKCIJE

OJAČAVNJE MASE TLA VEŠTAČKIM MATERIJALIMA

TRETIRANJE TLA

PASIVNE MERE




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINAPROMENA GEOMETRIJE PRESEKA

Ublažavanje nagiba kosina ukoliko sukritične relativno plitke klizne površi

Dodavanje balasta u nožici kosinekada je kritična relativno dubokaklizna površ

Preraspodela zemljanih masa upreseku kosine premeštanjem masetla sa višeg dela kosine na njegov nižideo ili uklanjanje materijala kojim seformira blaža kosina, uz dodavanjebalasta od krupnozrnog materijala uobliku kamene nožice, koja se lakodrenira, je moguće u slučaju useka izaseka na padini. Potporna nožica semože kombinovati sa potpornomkonstrukcijom




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINADRENAŽNEMERE

Površinsko dreniranje (obložen jarak, rigol sa odgovarajućim podužnim padom)

Dreniranje mase tla plitkim drenažnim sistemom, drenažnim rovovima ili kosimbušotinama, primenjuje se u slučajevima visokih nivoa podzemnih voda

Dreniranje mase drenažnimmerama na relativno velikojdubini podrazumeva intervencijena smanjenju arteskih pritisakai/ili presecanje akvifera koji utičuna stabilnost mase tla. Primenjujuse bušotine, bunari, drenažnituneli (sa odgovarajućimpodužnim padom) i šahtovi, iz kojih se, po potrebi, mogu izvesti drenažne bušotine.




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINAPOTPORNE KONSTRUKCIJE

Gravitacioni tipovi potpornih konstrukcija

Sidrene potporne konstrukcije mogu povećati stabilnost mase tla pod uslovom da seupotrebe sile odgovarajućeg intenziteta aktivnim ili pasivnim sidrima (ankerima). Ankerise moraju sidriti u stabilnom području mase tla ili nižim slojevima stene

11/4/2019

14




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINAOBLOŽNE KONSTRUKCIJE

Koriste za lokalno stabilizovanje površine kosine i najčešće nemaju značajniji uticaj naglobalnu stabilnost većih masa tla

Prskani beton ojačan čeličnom mrežom uz primenu kratkih ankera može se upotrebiti zastabilizovanje kosina u mekim i/ili raspadnutim stenama i u vezanom tlu

Obložni zidovi od betona ili kamena u cementnom malteru.




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINAOJAČAVANJEMASE TLA VEŠTAČKIMMATERIJALIMA

Podrazumeva armiranje tla materijalima kao što su čelik, aluminijum i različiti polimeri. Armiranje tla sintetičkimmaterijalima (geogrid) primenjuje se za stabilizovanje kosina

nasipa i primenjuje se sukcesivno sa napredovanjem nasipanja. Način armiranja zavisi od željenog nagiba kosine

Pribadanje tla (soil nailing) može se upotrebiti za lokalno stabilizovanje kosina useka u vezanim materijalima.




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINATRETIRANJE TLAIma za cilj povećanje čvrstoća tla, pre svega, stvaranjem izvesne stvarne kohezije. Koristese sledeći postupci: Temperaturno (termičko) ojačanje tla se može upotrebiti ukoliko se dokaže da tlo

pokazuje osobine očvršćavanja pri termičkom tretiranju. Injekciono tretiranje mase tla se može upotrebiti ukoliko primenjen postupak

garantuje da injekciona masa može prodreti u masu tla što će nakon vezivanja dovestido očvršćavanja. Mora se imati u vidu uticaj primenjenih pritisaka injektiranja naopštu stabinost mase tla tokom izvođenja radova.

Elektro‐osmoza se koristi kao tehnički postupak za konsolidaciju i ojačanje mekog glinovitog vodom zasićenog tla. U tlo pobiju dve metalne elektrode i kroz njih se pusti jednosmerna struja. Prvi pozitivan efekat ovog procesa je pojava filtracionih sila u određenom smeru, a drugi je delimično uklanjanje vode iz tla. Ako se obezbedi dreniranje odvijaće se proces konsolidacije.




METODE ZA STABILIZACIJU KOSINAPASIVNE MERE

Uklanjanje nestabilnog materijala može biti efikasna mera

Primenjuje se ukoliko su zapremine odnetog nestabilnog materijala relativno male

Odgovarajućim analizama je potrebno dokazati da takva intervencija nećedestabilizovati preostali deo mase tla.

Documents

GS P5 Stabilnost kosina 111/4/2019 1 univerzitet u beogradu graĐevinski fakultet katedra za graĐevinsku geotehniku geotehnika saobraĆajnica Školska2019/20 geotehnika saobraĆajnica