ግንባታ — የጥልቅ ቁፋሮ ክትትል ቀጥታ ሞዴል

አንተ በአምስት ደረጃ ድጋፍ ዘንጎች የተደገፈ የ15 m ቁፋሮ የቦታው መሐንዲስ ነህ፣ ከግድግዳው 6 m ጀርባ ሕንፃ አለ። በእያንዳንዱ የተመሰለ ቀን ሞዴሉ በፍጥነትህ ይቆፍራል፣ የድጋፍ ዘንግ ቡድኑ ቀጣዩን ደረጃ እንዲገጥም ያደርጋል፣ ግድግዳውን ምን ያህሉ ያልተደገፈ እንደሆነ መሠረት ያጣምማል፣ እንቅስቃሴውን ከሕንፃው በታች ወደ መስመጥ ገንዳ ያሰራጫል፣ እና በምትቀዳበት ሁሉ የከርሰ ምድር ውሃን ያወርዳል። ቦታው የሚያየውን ታያለህ፦ የኢንክሊኖሜትርና የመስመጥ ንባቦች ከመለኪያ ስህተት ጋር። ለትምህርት የሚሆን ማስመሰያ ብቻ — አሃዞቹ ማሳያ ናቸው እና ይህ የምህንድስና ንድፍ ምክር አይደለም።

ምን ትማራለህ

ሲሙሌተር

ጊዜ 0 ቀን
የቁፋሮ ጥልቀት 0.0 m · የተገጠሙ የድጋፍ ዘንግ ደረጃዎች 0/5 · ያልተደገፈ ከፍታ 0.0 m · የሕንፃ መስመጥ (ንባብ) 0.0 mm · የግድግዳ መታጠፍ (ኢንክሊኖሜትር) 0.0 mm · የሕንፃ የማዕዘን መዛባት 0.00 ‰ · የመሠረት መገፋት የደህንነት ብዜት 1.97✓ 0.0 mmግድግዳ (ኢንክሊኖሜትር)✓ β 0.00 ‰✓ 0.0 mmጎረቤት ሕንፃየተገደበ ውሃ ተሸካሚ ንብርብር · የመሠረት መገፋት የደህንነት ብዜት ✓ 1.97የቁፋሮ ጥልቀት 0.0 m · 0/5✓ የሕንፃ መስመጥ (ሞዴል) 0.0 mm · የመጠቅጠቅ መስመጥ 0.0 mm⇣ የውሃ ማውጣት ፓምፒንግ 0 · ⇡ የውሃ መመለሻ ጉድጓዶች 0 m³/h · ከሕንፃው በታች የውሃ ደረጃ መውረድ 0.0 m
  • የተገጠመ ድጋፍ ዘንግ
  • ድጋፍ ዘንግ እየተገጠመ ነው
  • ከመጠን በላይ የተቆፈረ ፊት
  • ከማንቂያ ደረጃ በታች
  • የማንቂያ ደረጃ ደርሷል
  • የእርምጃ ደረጃ ደርሷል
  • የአፈር ቤርም
  • የውሃ ተሸካሚ ግፊት ራስ

መቆጣጠሪያዎች

በቀን የሚወገድ የጥልቀት ሜትር። 0 ቆፋሪዎቹን ያቆማል።

ያ ድጋፍ ዘንግ እስኪገጠም ድረስ ቁፋሮውን ከሚቀጥለው የድጋፍ ዘንግ ደረጃ 0.5 m በታች አቁም።

በእያንዳንዱ አዲስ ድጋፍ ዘንግ ውስጥ የተቆለፈ የጃክ ኃይል፣ ከንድፍ ጭነቱ ድርሻ። ከአሁን ጀምሮ ለሚገጠሙ ድጋፍ ዘንጎች ይሠራል።

በግድግዳው እግር ላይ አፈር ተው ወይም አስቀምጥ፦ ክፍት ፊቱን ይደግፋል (−2 m ያልተደገፈ ከፍታ) ነገር ግን እዚያ እስካለ ድረስ መቆፈር አይቻልም።

በጉድጓዱ ውስጥ ካሉ ጉድጓዶች ፓምፕ ማድረግ። ከመሠረቱ በታች — እና በዙሪያው — የውሃ ተሸካሚውን ንብርብር ግፊት ያወርዳል።

ከሕንፃው በታች ያለውን የከርሰ ምድር ውሃ ከፍ አድርጎ ለማቆየት በሕንፃው አቅራቢያ የሚገባ ውሃ። በፓምፕ የወጣው ውሃ እንደገና ጥቅም ላይ የሚውል ነው፣ የማስገቢያ ጉድጓዶችም ይደፈናሉ፣ ስለዚህ ከፓምፕ ፍሰቱ ቢበዛ 55 % ብቻ ተመልሶ ሊገባ ይችላል። የውሃ ማውጣቱንም መልሶ ይገፋል።

አመልካቾች

የሕንፃ መስመጥ (ንባብ)
0.0mm
መደበኛ
የግድግዳ መታጠፍ (ኢንክሊኖሜትር)
0.0mm
መደበኛ
የሕንፃ የማዕዘን መዛባት
0.00‰
መደበኛ
የመሠረት መገፋት የደህንነት ብዜት
1.97
መደበኛ
የሕንፃ መስመጥ (ሞዴል)0.0 mm
የግድግዳ መታጠፍ (ሞዴል)0.0 mm
በቀን የመስመጥ ለውጥ0.0 mm/d
የቁፋሮ ጥልቀት0.0 m
ያልተደገፈ ከፍታ0.0 m
የዝቅተኛው ድጋፍ ዘንግ ጭነት0 %
የተገጠሙ የድጋፍ ዘንግ ደረጃዎች0
ከጉድጓዱ በታች የውሃ ደረጃ መውረድ0.0 m
ከሕንፃው በታች የውሃ ደረጃ መውረድ0.0 m
የመጠቅጠቅ መስመጥ0.0 mm
ከመጠን በላይ የተቆፈረባቸው ቀናት0 d
እስካሁን በፓምፕ የወጣ ውሃ0 10³ m³
በእውነት የተመለሰ ውሃ0 m³/h

አዝማሚያ

የሕንፃ መስመጥ (ንባብ): — mm60.0-5.0

የቀውስ ሁኔታዎች

ደረጃ 1 · በድጋፍ ዘንጎች ፍጥነት ቆፍር

ቆፋሪዎቹ በቀን 0.8 m መውሰድ ይችላሉ እና ፕሮግራሙ ያንን ፍጥነት ይፈልጋል። የድጋፍ ዘንግ ቡድኑ ለአንድ ደረጃ ሁለት ቀን ይፈልጋል እና መጀመር የሚችለው ቁፋሮው ከዚያ 0.5 m ሲጠልቅ ብቻ ነው፣ ስለዚህ በሙሉ ፍጥነት ፊቱ ከድጋፉ ይቀድማል። ከግድግዳው ጀርባ ያለው የሕንፃ ባለቤት 12 mm የመስመጥ ገደብ ተስማምቷል። በ40 ቀናት ውስጥ 15 m መሠረት ድረስ ቆፍር፣ ሕንፃውን ከ12 mm በታች እና የግድግዳ መታጠፉን ከ15 mm በታች ያዝ።

  • የሕንፃ መስመጥ ከ12 mm መቼም አይበልጥም
  • የግድግዳ መታጠፍ በመጨረሻ ≤ 15 mm
  • 15 m ጥልቀት ድረስ ቆፍር

ደረጃ 2 · በጎረቤት ሥር ውሃ ማውጣት

የተገደበ የአሸዋ የውሃ ተሸካሚ ንብርብር 22 m ጥልቀት ላይ ይገኛል። ከ9 m ያህል በታች ከመሠረቱ በታች የሚቀረው አፈር የውሃ ግፊቱን ወደ ታች ማቆየት አይችልም፣ ስለዚህ ቁፋሮው እየጠለቀ ሲሄድ የውሃ ተሸካሚው ንብርብር በፓምፕ መውጣት አለበት — የመሠረት መገፋት የደህንነት ብዜት በሙሉ ጊዜ ቢያንስ 1.2። በቀን 8 የውሃ ማውጣት ቡድኑ ጉድጓዶቹን ወደ 450 m³/h ይከፍታል። በአጠገቡ ካለው ሕንፃ ሥር የሸክላ ንብርብር በውሃ ተሸካሚው ንብርብር ላይ ይገኛል። የማፍሰሻ ፈቃዱ ለጠቅላላው ሥራ 280 ሺህ m³ ይፈቅዳል። በ45 ቀናት 15 m ድረስ ቆፍር፣ በመጨረሻ የሕንፃው መስመጥ ከ30 mm ሳይበልጥ።

  • የመሠረት መገፋት የደህንነት ብዜት ከ1.2 በታች መቼም አይወርድም
  • የሕንፃ መስመጥ በመጨረሻ ≤ 25 mm
  • በጠቅላላ በፓምፕ የወጣ ≤ 280 ሺህ m³ (የማፍሰሻ ፈቃድ)
  • 15 m ጥልቀት ድረስ ቆፍር

ደረጃ 3 · ብረቱ ዘግይቷል

ተቋራጩ ያለ ማቆሚያ ነጥቦች በቀን 0.7 m ያለማቋረጥ ይቆፍራል፣ የድጋፍ ዘንግ ቡድኑም እስካሁን ተከትሎ ቆይቷል። በቀን 15፣ ፊቱ አስቀድሞ በአራተኛው የድጋፍ ዘንግ ደረጃ ላይ እያለ፣ ለዚያ ደረጃ የሚሆነው ብረት ለአንድ ሳምንት ይዘገያል። የድጋፍ ዘንጎች 1–3 ተገጥመዋል። የዝቅተኛውን ድጋፍ ዘንግ ጭነት በንድፍ ጭነቱ ውስጥ፣ የግድግዳ መታጠፍን ከ30 mm በታች አቆይ፣ አሁንም በቀን 30 15 m ድረስ ቆፍር።

  • የዝቅተኛው ድጋፍ ዘንግ ጭነት ከንድፉ 100 % መቼም አይበልጥም
  • የግድግዳ መታጠፍ በመጨረሻ ≤ 30 mm
  • 15 m ጥልቀት ድረስ ቆፍር

መሠረት — ከቁጥሮቹ በስተጀርባ ያለው ሞዴል

ሲሙሌተሩ የሚጠቀምበት እያንዳንዱ ግንኙነት ከምንጩ ጋር። በግምት የተመለከቱ ቋሚዎች ማሳያ ማስተካከያዎች ናቸው።

የክሎፍና ኦሩርክ የሥርዓት ግትርነት፦ የግድግዳው የመታጠፍ ግትርነት በያልተደገፈው ርቀት አራተኛ ኃይል ሲካፈል።
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
እያንዳንዱ የተቆፈረ ሜትር የሥርዓቱ ግትርነት ሲቀንስ በሚጨምር መጠን መታጠፍ ይጨምራል፤ ቅድመ ጭነት ይቀንሰዋል፣ ከማቆሚያ ነጥቡ የጠለቀ ክፍት ፊት ይሳባል።
Δδh = ΔH · ρ(S) · (1 − 0.8·preload); ρ(%) = clip(2.3 − 0.7·log10 S, 0.12, 1.6); creep 2.5 mm/d per m of h above 3.5 m (berm −2 m)[3][5][10]ለማስተማር የሚሆኑ ማሳያ መጠኖች፣ ለማንኛውም እውነተኛ ቦታ እሴቶች አይደሉም።
ከግድግዳው ጀርባ የመሬት መስመጥ፦ ወደ 0.75 × የግድግዳ መታጠፍ፣ እስከ 0.75 H ጠፍጣፋ፣ በ2 H ወደ ዜሮ ይደበዝዛል (ከለስላሳ እስከ መካከለኛ ሸክላ ኢንቨሎፕ)።
δv,max = 0.75·δh,max; δv(d) = δv,max for d ≤ 0.75H, × (2 − d/H)/1.25 to 0 at d = 2H[3][4]
ከመሠረቱ በታች የቀረው አፈር ከውሃ ተሸካሚው ንብርብር ወደ ላይ ከሚገፋው የተገደበ የውሃ ግፊት የበለጠ መመዘን አለበት።
FS = γt·(z_aq − H) / (γw·(z_aq − z_wt − s_in)); required ≥ 1.2[10]
የቲም የተረጋጋ ፍሰት፦ የውሃ ደረጃ መውረድ ከጉድጓዶቹ ርቀት ሎጋሪዝም ጋር ይቀንሳል፤ የውሃ መመለሻ ጉድጓዶች ተቃራኒውን ውጤት ይጨምራሉ።
s(r) = Q/(2πT)·ln(R/r) − Q_r/(2πT)·ln(R/r_r) (steady radial flow, superposition; heads lag the steady state with τ = 1.5 d); Q_r ≤ 0.55·Q[9]ለማስተማር የሚሆኑ ማሳያ መጠኖች፣ ለማንኛውም እውነተኛ ቦታ እሴቶች አይደሉም።
የተርዛጊ 1-D መጠቅጠቅ፦ የወረደው የውሃ ግፊት በቀናት ውስጥ ወደ ሸክላው ይሰራጫል፣ ውጤታማ ጭንቀት ሲጨምር ሸክላው ይጨመቃል።
∂u/∂t = c_v ∂²u/∂z²; Δσ' = −Δu; settlement = Σ m_v·Δσ'·Δz (unloading: 0.1·m_v)[8]
የማዕዘን መዛባት፦ በሕንፃው ላይ ያለው የመስመጥ ልዩነት በርዝመቱ ሲካፈል፣ ከብጄሩም ገደቦች ጋር።
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
የፔክ ግልጽ የመሬት ግፊት በዝቅተኛው ድጋፍ ዘንግ ላይ በገባበት ከፍታ ላይ፤ ክፍት ፊቱ በጠለቀ መጠን የበለጠ ይሸከማል።
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]ለማስተማር የሚሆኑ ማሳያ መጠኖች፣ ለማንኛውም እውነተኛ ቦታ እሴቶች አይደሉም።
የመሣሪያ ንባቦች የመለኪያ ስህተት ይይዛሉ — አዝማሚያዎችን እንጂ ነጠላ እሴቶችን አታንብብ።
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]ለማስተማር የሚሆኑ ማሳያ መጠኖች፣ ለማንኛውም እውነተኛ ቦታ እሴቶች አይደሉም።
ሞዴሉ የሚጠቀምባቸው ቋሚዎች
final depth 15 m · struts at 1, 4, 7, 10, 13 m, 5 m apart along the wall, crew starts 0.5 m below a level and needs 2 days · over-excavation allowance 4 m unsupported · wall 0.8 m concrete (EI = 1.28 GN·m²/m per m) · γ = 19 kN/m³ · building 12 m long, near edge 6 m behind the wall · water table 1 m · aquifer T = 300 m²/d, R = 400 m, excavation radius 12 m, recharge line 4 m behind the wall (effective radius 3 m) · clay 5 m above the aquifer, m_v = 0.2 /MPa, c_v = 0.15 m²/d · ground factors lognormal (σ 0.10 wall, 0.15 m_v, 0.20 c_v) · base unworkable below FS 1.05 · recharge capped at 55 % of the water pumped (supply from the discharge, well clogging)ለማስተማር የሚሆኑ ማሳያ መጠኖች፣ ለማንኛውም እውነተኛ ቦታ እሴቶች አይደሉም።

አጋጣሚነት፦ ዘር ያለው የ mulberry32 አመንጪ፤ ጥቅም ላይ የዋሉ ስርጭቶች — ወጥ፣ ገላጭ (የተገላቢጦሽ CDF)፣ መደበኛ (ቦክስ–ሙለር)፣ ፖይሰን (ክኑት)። ዘሩ ይታያል፤ ሊጋራም ይችላል።

ምንጮች

  1. R. B. Peck — Advantages and limitations of the observational method in applied soil mechanics (Ninth Rankine Lecture) — Géotechnique 19(2), 171–187, 1969
  2. R. B. Peck — Deep excavations and tunneling in soft ground (apparent earth-pressure diagrams for braced cuts) — Proc. 7th ICSMFE, Mexico City, State-of-the-Art Volume, 225–290, 1969
  3. G. W. Clough, T. D. O'Rourke — Construction induced movements of in-situ walls (system stiffness EI/(γw·h⁴), settlement envelopes) — ASCE Geotechnical Special Publication 25, Design and Performance of Earth Retaining Structures, 439–470, 1990
  4. A. I. Mana, G. W. Clough — Prediction of movements for braced cuts in clay — Journal of the Geotechnical Engineering Division 107(GT6), ASCE, 1981
  5. A. Gens — Deep excavations: empirical methods for movements; procedures to reduce movements (early bracing, preloading, avoiding over-excavation) — NZ Geotechnical Society lecture notes, 2010
  6. L. Bjerrum — Allowable settlement of structures (angular distortion 1/500, 1/300, 1/150); summarised in NGI report "Skadegrenser" — Proc. European Conf. SMFE Wiesbaden, Vol. II, 135; NGI, 1963
  7. M. D. Boscardin, E. J. Cording — Building response to excavation-induced settlement — Journal of Geotechnical Engineering 115(1), 1–21, 1989
  8. Evolution of primary consolidation settlement with time — Terzaghi 1-D consolidation, Tv = c_v·t/H_dr², U–Tv relation (Fundamentals of Foundation Engineering, §4.8) — University of Newcastle (open textbook)
  9. Steady-state pumping: the Thiem equation s = Q/(2πT)·ln(R/r); superposition of wells — University at Buffalo, Aquifer hydraulics notes
  10. C.-Y. Ou — Deep Excavation: Theory and Practice (upheaval / uplift check against a confined aquifer, dewatering, strut preload) — Taylor & Francis, 2006

ይህን ሥራ የሚሠሩ ሰዎች

ትምህርታዊ ሞዴል — ለአሠራር ውሳኔዎች አይደለም። እውነተኛ ጣቢያዎች እያንዳንዱን ቋሚ በራሳቸው መሣሪያና መረጃ ያስተካክላሉ።