নির্মাণ — গভীর খননের পর্যবেক্ষণ লাইভ মডেল

আপনি একটি 15 m খননের সাইট প্রকৌশলী, যা পাঁচ স্তরের স্ট্রাট দিয়ে ঠেকা দেওয়া, এবং দেয়ালের 6 m পেছনে একটি ভবন আছে। প্রতিটি সিমুলেটেড দিনে মডেল আপনার হারে খোঁড়ে, স্ট্রাট দলকে পরবর্তী স্তর বসাতে দেয়, দেয়ালের কতটা অসমর্থিত তার ওপর নির্ভর করে দেয়াল বাঁকায়, নড়াচড়াকে ভবনের নিচে একটি অবনমন খাদে ছড়িয়ে দেয়, এবং আপনি যেখানে পাম্প করেন সেখানে ভূগর্ভস্থ পানি নামায়। সাইট যা দেখে আপনিও তাই দেখেন: পরিমাপের ত্রুটিসহ ইনক্লিনোমিটার ও অবনমনের পাঠ। শুধু শিক্ষামূলক সিমুলেশন — সংখ্যাগুলো দৃষ্টান্তমূলক এবং এটি প্রকৌশল ডিজাইনের পরামর্শ নয়।

আপনি যা শিখবেন

সিমুলেটর

সময় 0 দিন
খননের গভীরতা 0.0 m · স্থাপিত স্ট্রাট স্তর 0/5 · অসমর্থিত উচ্চতা 0.0 m · ভবনের অবনমন (পাঠ) 0.0 mm · দেয়ালের বিচ্যুতি (ইনক্লিনোমিটার) 0.0 mm · ভবনের কৌণিক বিকৃতি 0.00 ‰ · তল-উত্থানের নিরাপত্তা গুণক 1.97✓ 0.0 mmদেয়াল (ইনক্লিনোমিটার)✓ β 0.00 ‰✓ 0.0 mmপাশের ভবনআবদ্ধ জলস্তর · তল-উত্থানের নিরাপত্তা গুণক ✓ 1.97খননের গভীরতা 0.0 m · 0/5✓ ভবনের অবনমন (মডেল) 0.0 mm · কনসলিডেশন অবনমন 0.0 mm⇣ ডিওয়াটারিং পাম্পিং 0 · ⇡ রিচার্জ কূপ 0 m³/h · ভবনের নিচে ড্রডাউন 0.0 m
  • স্ট্রাট বসানো হয়েছে
  • স্ট্রাট বসানো হচ্ছে
  • অতিরিক্ত খোঁড়া মুখ
  • সতর্ক-স্তরের নিচে
  • সতর্ক-স্তরে পৌঁছেছে
  • কর্ম-স্তরে পৌঁছেছে
  • মাটির বার্ম
  • জলস্তরের চাপ হেড

নিয়ন্ত্রণ

প্রতিদিন যত মিটার গভীরতা সরানো হয়। 0 হলে এক্সক্যাভেটর থেমে যায়।

পরবর্তী স্ট্রাট স্তরের 0.5 m নিচে খনন থামান, সেই স্ট্রাট স্থাপন না হওয়া পর্যন্ত।

প্রতিটি নতুন স্ট্রাটে আটকে দেওয়া জ্যাকিং বল, তার ডিজাইন লোডের অংশ হিসেবে। এখন থেকে স্থাপন করা স্ট্রাটগুলোর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য।

দেয়ালের পাদদেশে মাটি রেখে দিন বা ফেলুন: এটি খোলা মুখকে ঠেকা দেয় (−2 m অসমর্থিত উচ্চতা) কিন্তু সেটি থাকা অবস্থায় খনন সম্ভব নয়।

গর্তের ভেতরের কূপ থেকে পাম্প করা। তলার নিচে — এবং তার চারপাশে — জলস্তরের চাপ কমায়।

ভবনের নিচে ভূগর্ভস্থ পানি উঁচুতে ধরে রাখতে ভবনের কাছে ঢোকানো পানি। এটি পাম্প করা পানিই আবার ব্যবহার, আর ইনজেকশন কূপ বন্ধ হয়ে যায়, তাই পাম্প করা প্রবাহের সর্বোচ্চ 55 % ফেরত দেওয়া যায়। এটি ডিওয়াটারিংকেও পেছনে ঠেলে।

সূচক

ভবনের অবনমন (পাঠ)
0.0mm
স্বাভাবিক
দেয়ালের বিচ্যুতি (ইনক্লিনোমিটার)
0.0mm
স্বাভাবিক
ভবনের কৌণিক বিকৃতি
0.00‰
স্বাভাবিক
তল-উত্থানের নিরাপত্তা গুণক
1.97
স্বাভাবিক
ভবনের অবনমন (মডেল)0.0 mm
দেয়ালের বিচ্যুতি (মডেল)0.0 mm
প্রতিদিন অবনমনের পরিবর্তন0.0 mm/d
খননের গভীরতা0.0 m
অসমর্থিত উচ্চতা0.0 m
সবচেয়ে নিচের স্ট্রাটের লোড0 %
স্থাপিত স্ট্রাট স্তর0
গর্তের নিচে ড্রডাউন0.0 m
ভবনের নিচে ড্রডাউন0.0 m
কনসলিডেশন অবনমন0.0 mm
অতিরিক্ত খোঁড়ার দিন0 d
এ পর্যন্ত পাম্প করা পানি0 10³ m³
আসলে ঢোকানো রিচার্জ0 m³/h

প্রবণতা

ভবনের অবনমন (পাঠ): — mm60.0-5.0

সংকট দৃশ্যকল্প

স্তর 1 · স্ট্রাটের গতিতে খুঁড়ুন

এক্সক্যাভেটর দিনে 0.8 m খুঁড়তে পারে এবং কর্মসূচি সেই গতিই চায়। স্ট্রাট দলের প্রতি স্তরে দুই দিন লাগে এবং খনন তার 0.5 m নিচে পৌঁছালেই কেবল শুরু করতে পারে, তাই পূর্ণ গতিতে মুখ ঠেকার আগে এগিয়ে যায়। দেয়ালের পেছনের ভবনের মালিক 12 mm অবনমন সীমায় সম্মত হয়েছেন। 40 দিনের মধ্যে 15 m ফর্মেশনে পৌঁছান, ভবনকে 12 mm-এর নিচে এবং দেয়ালের বিচ্যুতি 15 mm-এর নিচে রাখুন।

  • ভবনের অবনমন কখনও 12 mm-এর বেশি নয়
  • শেষে দেয়ালের বিচ্যুতি ≤ 15 mm
  • 15 m গভীরতায় পৌঁছান

স্তর 2 · প্রতিবেশীর নিচে ডিওয়াটারিং

22 m গভীরে একটি আবদ্ধ বালুর জলস্তর আছে। প্রায় 9 m-এর নিচে, তলার নিচে বাকি থাকা মাটি আর তার পানির চাপ চেপে রাখতে পারে না, তাই খনন গভীর হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে জলস্তর পাম্প করতে হবে — তল-উত্থানের নিরাপত্তা গুণক সারাক্ষণ অন্তত 1.2। দিন 8-এ ডিওয়াটারিং দল কূপগুলো 450 m³/h-এ খুলে দেয়। পাশের ভবনের নিচে জলস্তরের ওপরে একটি কাদামাটির স্তর আছে। নিষ্কাশন অনুমতি পুরো কাজের জন্য 280 হাজার m³ অনুমোদন করে। 45 দিনে 15 m-এ পৌঁছান, শেষে ভবনের বসে যাওয়া 30 mm-এর মধ্যে রেখে।

  • তল-উত্থানের নিরাপত্তা গুণক কখনও 1.2-এর নিচে নয়
  • শেষে ভবনের অবনমন ≤ 25 mm
  • মোট পাম্প করা ≤ 280 হাজার m³ (নিষ্কাশন অনুমতি)
  • 15 m গভীরতায় পৌঁছান

স্তর 3 · স্টিল দেরিতে আসছে

ঠিকাদার কোনো হোল্ড পয়েন্ট ছাড়া দিনে 0.7 m হারে একটানা খুঁড়ছে, আর স্ট্রাট দল এ পর্যন্ত তাল রেখেছে। দিন 15-এ, মুখ ইতিমধ্যে চতুর্থ স্ট্রাট স্তরে থাকা অবস্থায়, সেই স্তরের স্টিল এক সপ্তাহ আটকে যায়। স্ট্রাট 1–3 বসানো আছে। সবচেয়ে নিচের স্ট্রাটকে তার ডিজাইন লোডের মধ্যে এবং দেয়ালের বিচ্যুতি 30 mm-এর নিচে রাখুন, আর তবুও দিন 30-এর মধ্যে 15 m-এ পৌঁছান।

  • সবচেয়ে নিচের স্ট্রাটের লোড কখনও ডিজাইনের 100 %-এর বেশি নয়
  • শেষে দেয়ালের বিচ্যুতি ≤ 30 mm
  • 15 m গভীরতায় পৌঁছান

ভিত্তি — সংখ্যার পেছনের মডেল

সিমুলেটরের ব্যবহৃত প্রতিটি সম্পর্ক, তার উৎসসহ। অনুমান হিসেবে চিহ্নিত ধ্রুবকগুলো দৃষ্টান্তমূলক ক্যালিব্রেশন।

ক্লাফ ও ও'রুর্কের সিস্টেম দৃঢ়তা: দেয়ালের নমন দৃঢ়তাকে অসমর্থিত স্প্যানের চতুর্থ ঘাত দিয়ে ভাগ করা।
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
প্রতি মিটার খনন সিস্টেমের দৃঢ়তা কমার সঙ্গে বাড়তে থাকা হারে বিচ্যুতি যোগ করে; প্রিলোড তা কমায়, হোল্ড পয়েন্টের চেয়ে গভীর খোলা মুখ ধীরে ধীরে সরতে থাকে।
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]শেখানোর জন্য দৃষ্টান্তমূলক মাত্রা, কোনো প্রকৃত সাইটের মান নয়।
দেয়ালের পেছনে মাটির অবনমন: দেয়ালের বিচ্যুতির প্রায় 0.75 ×, 0.75 H পর্যন্ত সমতল, 2 H-এ শূন্যে মিলিয়ে যায় (নরম-থেকে-মাঝারি কাদামাটির আবরণ)।
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]
তলার নিচে রেখে দেওয়া মাটির ওজন জলস্তর থেকে ওপরে ঠেলে আসা আবদ্ধ পানির চাপকে ছাপিয়ে যেতে হবে।
FS = γt·(z_aq − H) / (γw·(z_aq − z_wt − s_in)); required ≥ 1.2[10]
থিয়েমের স্থির প্রবাহ: ড্রডাউন কূপ থেকে দূরত্বের লগারিদমের সঙ্গে কমে; রিচার্জ কূপ বিপরীত প্রভাব যোগ করে।
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]শেখানোর জন্য দৃষ্টান্তমূলক মাত্রা, কোনো প্রকৃত সাইটের মান নয়।
টের্জাঘির 1-D কনসলিডেশন: কমে যাওয়া পানির চাপ কয়েক দিন ধরে কাদামাটিতে ছড়িয়ে পড়ে, এবং কার্যকর পীড়ন বাড়লে কাদামাটি সংকুচিত হয়।
∂u/∂t = c_v ∂²u/∂z²; Δσ' = −Δu; settlement = Σ m_v·Δσ'·Δz (unloading: 0.1·m_v)[8]
কৌণিক বিকৃতি: ভবন জুড়ে অবনমনের পার্থক্যকে তার দৈর্ঘ্য দিয়ে ভাগ করা, বিয়েরামের সীমার বিপরীতে।
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
সবচেয়ে নিচের স্ট্রাটের ওপর তার অংশীদার উচ্চতা জুড়ে পেকের আপাত মাটির চাপ; খোলা মুখ যত গভীর, সেটি তত বেশি বহন করে।
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]শেখানোর জন্য দৃষ্টান্তমূলক মাত্রা, কোনো প্রকৃত সাইটের মান নয়।
যন্ত্রের পাঠে পরিমাপের ত্রুটি থাকে — একক মান নয়, প্রবণতা পড়ুন।
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]শেখানোর জন্য দৃষ্টান্তমূলক মাত্রা, কোনো প্রকৃত সাইটের মান নয়।
মডেলটি যে ধ্রুবকগুলো ব্যবহার করে
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)শেখানোর জন্য দৃষ্টান্তমূলক মাত্রা, কোনো প্রকৃত সাইটের মান নয়।

এলোমেলোতা: সিডযুক্ত mulberry32 জেনারেটর; ব্যবহৃত বণ্টন — সুষম, সূচকীয় (বিপরীত CDF), স্বাভাবিক (Box–Muller), পয়সঁ (Knuth)। সিড দেখানো হয় এবং শেয়ার করা যায়।

উৎস

  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

যাঁরা পেশা হিসেবে এটি করেন

শিক্ষামূলক মডেল — পরিচালন-সংক্রান্ত সিদ্ধান্তের জন্য নয়। বাস্তব সাইট প্রতিটি ধ্রুবক নিজেদের যন্ত্রপাতি ও তথ্যের সঙ্গে ক্যালিব্রেট করে।