Praca Dyplomowa 5_1

  • View
    69

  • Download
    10

Embed Size (px)

DESCRIPTION

MCs thesis

Text of Praca Dyplomowa 5_1

  • 3

    Spis treci

    Spis treci ............................................................................................................ 3

    1. Wstp ........................................................................................................... 5

    2. Metody wzmacniania gruntu ........................................................................ 7

    Zagszczanie dynamiczne ..................................................................... 8 2.1.

    Metody wibracyjne .......................................................................... 9 2.1.1.

    Zagszczanie impulsowe ................................................................ 10 2.1.2.

    Dynamiczna konsolidacja .............................................................. 10 2.1.3.

    Zagszczanie mikrowybuchami ..................................................... 11 2.1.4.

    Metody statyczne ................................................................................ 11 2.2.

    Stabilizacja.......................................................................................... 11 2.3.

    Metody mieszania gruntu in situ .................................................... 11 2.3.1.

    Metody iniekcyjne ......................................................................... 14 2.3.2.

    Metody termiczne .......................................................................... 14 2.3.3.

    Zbrojenie gruntu.................................................................................. 15 2.4.

    3. Metody analizy statecznoci zboczy ........................................................... 17

    Wymagania prawne i normowe ........................................................... 18 3.1.

    Metody analityczne ............................................................................. 21 3.2.

    Stateczno zboczy w gruntach niespoistych (Pisarczyk, 2001) ...... 21 3.2.1.

    Stateczno zboczy w gruntach spoistych....................................... 22 3.2.2.

    Metody numeryczne ............................................................................ 26 3.3.

    Metoda Elementw Skoczonych .................................................. 26 3.3.1.

    Metoda Rnic Skoczonych ......................................................... 27 3.3.2.

    Przegld wspczesnych metod podejcia do omawianego zagadnienia 29 3.4.

    4. Analiza uzyskanych wynikw .................................................................... 37

    Modele geometryczne ......................................................................... 38 4.1.

    Modele konstytutywne ........................................................................ 40 4.2.

  • 4

    Metoda rozmywania parametrw .........................................................44 4.3.

    Dobr warunkw gruntowych ..............................................................45 4.4.

    Analiza wpywu wartoci niektrych parametrw na wynik .................49 4.5.

    Kt dylatancji .................................................................................49 4.5.1.

    Wytrzymao na rozciganie obszaru o rozmytych parametrach ....50 4.5.2.

    Parametry odksztaceniowe ............................................................54 4.5.3.

    Wyniki analiz paskich i przestrzennych ..............................................55 4.6.

    Propozycja sposobu sprowadzenia wynikw analiz paskich do 4.7.

    zgodnoci z analizami trjwymiarowymi ......................................................................61

    5. Podsumowanie i wnioski.............................................................................63

    6. Bibliografia .................................................................................................65

    7. Spis rysunkw ............................................................................................70

    8. Spis tabel ....................................................................................................72

  • 5

    1. Wstp

    Podczas budowy drg wyszych klas czsto wystpuj trudnoci zwizane

    z wpisaniem niwelety o dopuszczalnych parametrach w wybrane warunki topograficzne.

    Aby dostosowa drog do dopuszczalnych nachyle, korzysta si z nasypw drogowych.

    W poczeniu z bardzo pospolitym w Polsce wystpowaniem w podou sabych gruntw

    spoistych lub organicznych, powoduje to powstawanie problemw z nadmiernymi

    osiadaniami podoa i niskim wskanikiem statecznoci skarp nasypw.

    Najbardziej ekonomicznym rozwizaniem jest instalacja prefabrykowanych

    drenw wykonanych z tworzyw sztucznych, poczona z czasowym przecieniem nasypu.

    Powoduje to konsolidacj podoa, co polepsza jego parametry wytrzymaociowo-

    odksztaceniowe. Jednak jednoczenie w wikszoci przypadkw ograniczenia czasowe,

    narzucane w programach funkcjonalno-uytkowych lub zakontraktowane w umowach,

    wykluczaj stosowanie tej technologii.

    Optymaln i szeroko stosowan alternatyw jest stosowanie technologii

    wzmacniania gruntu za pomoc wgbnie mieszanych kolumn gruntobetonowych

    (DSM Deep Soil Mixing). Za jej pomoc otrzymuje si lokalne zwikszenie sztywnoci

    i wytrzymaoci gruntu co redukuje osiadania i poprawia stateczno podoa.

    Jednoczenie technologia ta jest stosunkowo szybka. W zalenoci od uytego

    stabilizatora, parametry wzmocnionego gruntu mog osign wartoci obliczeniowe ju

    po tygodniu.

    Podczas obliczania statecznoci skarp metodami rwnowagi granicznej, zachodz

    pewne trudnoci zwizane ze sprowadzeniem skomplikowanej geometrii do

    dwuwymiarowego modelu. Naley bowiem w jaki sposb uredni popraw parametrw

    wytrzymaociowych w celu zaoenia staej geometrii na dugoci nasypu. Ten sam

    problem powstaje podczas tworzenia numerycznego modelu paskiego. W praktyce

    inynierskiej stosuje si Metod Rozmywania Parametrw, ktra traktuje wzmocniony

    grunt jako kompozyt, ktrego parametry oblicza si korzystajc ze redniej waonej.

    Jak wskazuje Han (Han i inni, 2005) przeszacowanie wskanika statecznoci za

    pomoc metod rwnowagi granicznej zaley od przyjtej wytrzymaoci kolumn i dla

    wysokich wartoci moe siga 40% w stosunku do paskich analiz numerycznych.

    Natomiast wpyw samych zaoe Metody Rozmywania Parametrw, wykorzystywanej

  • 6

    praktycznie we wszystkich analizach paskich, nie by dotd przedmiotem szerszych

    rozwaa.

    Zasadniczym celem niniejszej pracy jest porwnanie wskanikw statecznoci

    otrzymanych z paskich i przestrzennych analiz metod rnic skoczonych w programie

    FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua), a nastpnie oszacowanie bdu Metody

    Rozmywania Parametrw. Tak wic autor postawi sobie za zadanie, opracowanie

    podstawowych wytycznych do modelowania nasypw, na podou wzmacnianym

    kolumnami DSM, w programie FLAC/Slope, czyli stworzenie prostego i szybkiego

    narzdzia do przyblionej analizy statecznoci o moliwym do oszacowania bdzie.

    W paragrafie 2. przedstawiona zostaa oglna klasyfikacja podstawowych metod

    wzmacniania gruntu, ze szczeglnym naciskiem na metody wgbnego mieszania (DSM).

    Nastpnie w paragrafie 3. opisano podejcia obliczeniowe do okrelania wskanika

    statecznoci skarp i zboczy. Wymieniono podejcia analityczne oraz numeryczne wraz

    z opisem sposobw uwzgldnienia wzmocnienia za pomoc kolumn, na podstawie

    przeanalizowanej literatury naukowej.

    Paragraf 4. prezentuje opracowanie wasnych oblicze. Najpierw w wyniku

    wariantowej analizy dobrano odpowiednie warunki gruntowe, ktre mogyby w sposb

    wyrany, a jednoczenie nie odbiegajcy od realnych warunkw, odzwierciedli omawiany

    problem. Nastpnie wyodrbniono parametry istotne ze wzgldu na otrzymywany

    wskanik statecznoci, poprzez porwnanie wynikw otrzymanych dla kilku

    wariantowych podej.

    Zasadnicza cz oblicze bazuje na porwnaniu wskanikw statecznoci

    otrzymywanych za pomoc dwuwymiarowych i przestrzennych analiz Metod Rnic

    Skoczonych (MRS) w programie FLAC. Podano rwnie dwie wariantowe propozycje

    sprowadzenia wynikw otrzymanych z analiz paskich do zgodnoci z analizami

    trjwymiarowymi, z bdem po stronie bezpiecznej.

  • 7

    2. Metody wzmacniania gruntu

    Rozrastanie si miast i zagszczanie sieci infrastruktury transportu powoduje, e

    coraz czciej konieczne jest wznoszenie obiektw budowlanych w bardzo trudnych

    warunkach gruntowych. Posadowienia bezporednie nie okazuj si wystarczajce,

    a wykonywanie fundamentw porednich moe okaza si nieekonomiczne. Alternatyw

    s technologie, pozwalajce na popraw parametrw gruntu, tak aby bezporednie

    posadowienie stao si moliwe. Ze wzgldu na sposb wzmacniania moemy wydzieli

    nastpujce grupy metod:

    I. Zagszczanie mechaniczne;

    1) Metody wibracyjne;

    a) Wibrowanie wgbne;

    Sondy wibracyjne;

    Wibroflotacja;

    b) Wibrowanie powierzchniowe;

    Walec wibracyjny;

    Zagszczarka wibracyjna kroczca;

    2) Metody dynamiczne;

    a) Zagszczanie wybuchami;

    b) Zagszczanie udarowe;

    c) Konsolidacja dynamiczna;

    3) Metody statyczne;

    a) Wstpne obcianie (prekonsolidacja);

    b) Wstpne obcianie z drenami pionowymi;

    c) Prekonsolidacja z podcinieniem;

    d) Prekonsolidacja z elektroosmoz;

    II. Stabilizacja;

    1) Metody mieszania gruntu in situ;

    a) Metody powierzchniowe;

    b) Metody wgbne;

    Mieszanie na sucho;

    Mieszanie na mokro;

  • 8

    2) Metody iniekcyjne;

    a) Zastrzyki;

    Zastrzyki cementowe;

    Zastrzyki chemiczne;

    b) Iniekcje;

    Iniekcja z przemieszczeniem gruntu