Sa oled ehitusplatsi insener 15 m sügavusel kaevendil, mida toestab viis tugitalade taset ja mille seina taga 6 m kaugusel on hoone. Igal simuleeritud päeval kaevab mudel sinu kiirusega, laseb tugimeeskonnal järgmise taseme paigaldada, painutab seina vastavalt sellele, kui suur osa on toestamata, jaotab liikumise hoone alla vajumislohuks ja alandab põhjavett seal, kus sa pumbad. Sa näed seda, mida ehitusplats näeb: inklinomeetri ja vajumise näidud mõõtmisveaga. Ainult õppesimulatsioon — numbrid on illustreerivad ja see ei ole inseneriprojekteerimise nõu.
Mida sa õpid
Miks toestamata kõrgus määrab seina liikumise: jäikus väheneb ava neljanda astmega, nii et üks üle kaevatud meeter maksab palju rohkem kui üks õigel ajal kaevatud meeter.
Kuidas veetaseme alandamine hoiab kaevendi põhja kerkimast — ja miks sama alanemine konsolideerib naaberhoone all savi.
Vaatlusmeetod praktikas: päästikutasemed, mürarikkad näidud ja varutegevused, mis planeeritakse enne, kui neid vaja on.
Simulaator
Aeg 0 p
━Tugitala paigaldatud
┅Tugitala paigaldamisel
▼Üleskaevatud pind
✓Häiretasemest allpool
!Häiretase saavutatud
‼Tegutsemistase saavutatud
▤Pinnasevall
┄Veekihi survekõrgus
Juhtimine
Päevas eemaldatav sügavus meetrites. 0 peatab ekskavaatorid.
Peata kaevamine 0,5 m järgmisest tugitala tasemest allpool, kuni see tugitala on paigaldatud.
Igasse uude tugitalasse lukustatud tungimisjõud, selle arvutuskoormuse osana. Kehtib tugitaladele, mis paigaldatakse edaspidi.
Jäta või aseta pinnast seina jalamile: see toestab avatud pinda (−2 m toestamata kõrgust), kuid kaevata ei saa, kuni see seal on.
Pumpamine kaevendi sees olevatest kaevudest. Alandab veekihi survet põhja all — ja selle ümber.
Hoone lähedale sisse pumbatav vesi, mis hoiab põhjavee selle all kõrgel. See on taaskasutatud väljapumbatud vesi ja taastuskaevud ummistuvad, nii et tagasi saab juhtida kõige rohkem 55 % väljapumbatud vooluhulgast. See töötab ka veetaseme alandamisele vastu.
Näitajad
Hoone vajumine (näit)
0,0mm
normaalne
Seina läbipaine (inklinomeeter)
0,0mm
normaalne
Hoone nurkdeformatsioon
0,00‰
normaalne
Põhja kerkimise ohutustegur
1,97
normaalne
Hoone vajumine (mudel)
0,0 mm
Seina läbipaine (mudel)
0,0 mm
Vajumise muutus päevas
0,0 mm/d
Kaevamissügavus
0,0 m
Toestamata kõrgus
0,0 m
Madalaima tugitala koormus
0 %
Paigaldatud tugitalade tasemed
0
Veetaseme alanemine kaevendi all
0,0 m
Veetaseme alanemine hoone all
0,0 m
Konsolideerumisvajum
0,0 mm
Üleskaevamise päevi
0 d
Seni välja pumbatud vesi
0 10³ m³
Tegelikult sisse juhitud vesi
0 m³/h
Trend
Kriisistsenaariumid
Tase 1 · Kaeva tugitalade tempos
Ekskavaatorid suudavad 0,8 m päevas ja ajakava nõuab seda tempot. Tugimeeskond vajab taseme kohta kaks päeva ega saa alustada enne, kui kaevamine on selle all 0,5 m, nii et täistempos läheb kaevepind toest ette. Seina taga asuva hoone omanik on kokku leppinud 12 mm vajumispiiri. Jõua 15 m kaevepõhjani 40 päevaga, hoia hoone alla 12 mm ja seina läbipaine alla 15 mm.
Hoone vajumine ei ületa kunagi 12 mm
Seina läbipaine lõpus ≤ 15 mm
Jõua 15 m sügavusele
Tase 2 · Veetaseme alandamine naabri all
Surveline liivane veekiht asub 22 m sügavusel. Alates umbes 9 m-st ei suuda põhja alla jääv pinnas enam veesurvet tagasi hoida, nii et veekihti tuleb kaevamise süvenedes pumbata — põhja kerkimise ohutustegur kogu aeg vähemalt 1,2. 8. päeval avab veetaseme alandamise meeskond kaevud 450 m³/h peale. Naaberhoone all lasub veekihi peal savikiht. Ärajuhtimisluba lubab kogu tööks 280 tuhat m³. Jõua 45 päevaga 15 m-ni nii, et hoone vajum lõpus oleks kõige rohkem 30 mm.
Põhja kerkimise ohutustegur ei lange kunagi alla 1,2
Hoone vajumine lõpus ≤ 25 mm
Kokku välja pumbatud ≤ 280 tuhat m³ (ärajuhtimisluba)
Jõua 15 m sügavusele
Tase 3 · Teras hilineb
Töövõtja kaevab pidevalt 0,7 m päevas ilma peatuspunktideta ja tugitalade meeskond on seni sammu pidanud. 15. päeval, kui kaevepind on juba neljandal tugitalade tasemel, hilineb selle taseme teras nädala. Tugitalad 1–3 on paigaldatud. Hoia madalaim tugitala arvutuskoormuse piires ja seina läbipaine alla 30 mm ning jõua siiski 30. päevaks 15 m-ni.
Madalaima tugitala koormus ei ületa kunagi 100 % arvutuskoormusest
Seina läbipaine lõpus ≤ 30 mm
Jõua 15 m sügavusele
Alus — arvude taga olev mudel
Kõik seosed, mida simulaator kasutab, koos allikaga. Eeldustena märgitud konstandid on illustratiivsed kalibreeringud.
Clough'i ja O'Rourke'i süsteemi jäikus: seina paindejäikus jagatud toestamata ava neljanda astmega.
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
Iga kaevatud meeter lisab läbipainet kiirusega, mis kasvab süsteemi jäikuse vähenedes; eelpinge vähendab seda, peatuspunktist sügavam avatud pind roomab.
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]Illustreerivad suurusjärgud õppeotstarbel, mitte ühegi tegeliku ehitusplatsi väärtused.
Maapinna vajumine seina taga: umbes 0,75 × seina läbipaine, ühtlane kuni 0,75 H, kahanedes nullini 2 H juures (pehme kuni keskmise savi ümbrisjoon).
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]
Põhja alla jääv pinnas peab kaaluma rohkem kui veekihist ülespoole suruv survevesi.
Thiemi püsivool: veetaseme alanemine väheneb kaevudest mõõdetud kauguse logaritmiga; taastuskaevud lisavad vastupidise mõju.
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]Illustreerivad suurusjärgud õppeotstarbel, mitte ühegi tegeliku ehitusplatsi väärtused.
Terzaghi ühemõõtmeline konsolideerumine: langenud veesurve levib savis päevade jooksul ja savi surub kokku, kui efektiivpinge kasvab.
Nurkdeformatsioon: hoone vajumiste vahe jagatud selle pikkusega, võrreldes Bjerrumi piiridega.
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
Pecki näiv maasurve madalaimale tugitalale selle mõjukõrgusel; mida sügavam on avatud pind, seda rohkem see kannab.
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]Illustreerivad suurusjärgud õppeotstarbel, mitte ühegi tegeliku ehitusplatsi väärtused.
Mõõteriistade näitudes on mõõtmisviga — loe suundumusi, mitte üksikuid väärtusi.
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]Illustreerivad suurusjärgud õppeotstarbel, mitte ühegi tegeliku ehitusplatsi väärtused.
Mudelis kasutatavad konstandid
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)Illustreerivad suurusjärgud õppeotstarbel, mitte ühegi tegeliku ehitusplatsi väärtused.
Juhuslikkus: seemnega mulberry32 generaator; kasutatud jaotused — ühtlane, eksponentsiaalne (pöördkumulatiivne jaotusfunktsioon), normaal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Seeme on nähtav ja jagatav.
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
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
C.-Y. Ou — Deep Excavation: Theory and Practice (upheaval / uplift check against a confined aquifer, dewatering, strut preload) — Taylor & Francis, 2006