Mannvirkjagerð — vöktun djúps uppgraftar Lifandi líkan

Þú ert verkfræðingur á vinnustað 15 m djúprar uppgraftargryfju sem stögum er haldið uppi á fimm stigum, með byggingu 6 m bak við vegginn. Hvern hermdan dag grefur líkanið með þínum hraða, lætur stagaflokkinn setja upp næsta stig, sveigir vegginn eftir því hversu mikið af honum er óstutt, dreifir hreyfingunni í sigskál undir byggingunni og lækkar grunnvatnið þar sem þú dælir. Þú sérð það sem vinnustaðurinn sér: hallamælis- og sigmælingar með mæliskekkju. Eingöngu fræðsluhermir — tölurnar eru táknrænar og þetta er ekki verkfræðileg hönnunarráðgjöf.

Það sem þú lærir

Hermir

Tími 0 d.
Dýpt uppgraftar 0,0 m · Stagastig sett upp 0/5 · Óstudd hæð 0,0 m · Sig byggingar (mæling) 0,0 mm · Sveigja veggjar (hallamælir) 0,0 mm · Hornskekkja byggingar 0,00 ‰ · Öryggisstuðull gegn botnlyftingu 1,97✓ 0,0 mmVeggur (hallamælir)✓ β 0,00 ‰✓ 0,0 mmNágrannabyggingLokaður vatnsleiðari · Öryggisstuðull gegn botnlyftingu ✓ 1,97Dýpt uppgraftar 0,0 m · 0/5✓ Sig byggingar (líkan) 0,0 mm · Þjöppunarsig 0,0 mm⇣ Afvötnunardæling 0 · ⇡ Innrennslisholur 0 m³/h · Grunnvatnslækkun undir byggingunni 0,0 m
  • Stag sett upp
  • Stag í uppsetningu
  • Ofgrafin framhlið
  • Undir viðvörunarstigi
  • Viðvörunarstigi náð
  • Aðgerðastigi náð
  • Jarðvegsstoð (berm)
  • Þrýstihæð vatnsleiðara

Stýringar

Metrar af dýpt sem fjarlægðir eru á dag. 0 stöðvar gröfurnar.

Stöðvar gröftinn 0,5 m neðan við næsta stagastig þar til það stag er sett upp.

Þrýstikraftur sem læstur er í hvert nýtt stag, sem hlutfall af hönnunarálagi þess. Gildir um stög sem sett eru upp héðan í frá.

Skildu eftir eða settu jarðveg upp að fæti veggjarins: hún styður opna framhliðina (−2 m óstudd hæð) en ekki er hægt að grafa meðan hún er þar.

Dæling úr holunum inni í gryfjunni. Lækkar þrýsting vatnsleiðara undir botninum — og í kringum hann.

Vatni dælt niður nálægt byggingunni til að halda grunnvatninu uppi undir henni. Það er dælda vatnið endurnýtt, og innrennslisholur stíflast, svo í mesta lagi 55 % af dældu rennslinu geta farið aftur niður. Það vinnur líka á móti afvötnuninni.

Vísar

Sig byggingar (mæling)
0,0mm
eðlilegt
Sveigja veggjar (hallamælir)
0,0mm
eðlilegt
Hornskekkja byggingar
0,00‰
eðlilegt
Öryggisstuðull gegn botnlyftingu
1,97
eðlilegt
Sig byggingar (líkan)0,0 mm
Sveigja veggjar (líkan)0,0 mm
Sigbreyting á dag0,0 mm/d
Dýpt uppgraftar0,0 m
Óstudd hæð0,0 m
Álag á neðsta stag0 %
Stagastig sett upp0
Grunnvatnslækkun undir gryfjunni0,0 m
Grunnvatnslækkun undir byggingunni0,0 m
Þjöppunarsig0,0 mm
Dagar ofgraftar0 d
Vatn dælt til þessa0 10³ m³
Innrennsli sem í raun fór niður0 m³/h

Þróun

Sig byggingar (mæling): — mm60,0-5,0

Neyðarsviðsmyndir

Stig 1 · Grafðu á hraða stagana

Gröfurnar geta tekið 0,8 m á dag og verkáætlunin krefst þess hraða. Stagaflokkurinn þarf tvo daga á hvert stig og getur aðeins byrjað þegar grafið er 0,5 m neðan við það, svo á fullum hraða hleypur framhliðin á undan stuðningnum. Eigandi byggingarinnar bak við vegginn hefur samþykkt 12 mm sigmörk. Náðu 15 m botni innan 40 daga, haltu byggingunni undir 12 mm og sveigju veggjar undir 15 mm.

  • Sig byggingar fer aldrei yfir 12 mm
  • Sveigja veggjar í lokin ≤ 15 mm
  • Náðu 15 m dýpt

Stig 2 · Afvötnun undir nágranna

Lokaður sandvatnsleiðari liggur á 22 m dýpi. Neðan við um 9 m getur jarðvegurinn sem eftir er undir botninum ekki lengur haldið vatnsþrýstingnum niðri, svo dæla þarf úr vatnsleiðaranum eftir því sem gröfturinn dýpkar — öryggisstuðull gegn botnlyftingu að minnsta kosti 1,2 allan tímann. Á degi 8 opnar afvötnunarteymið holurnar í 450 m³/h. Leirlag liggur ofan á vatnsleiðaranum undir nágrannabyggingunni. Losunarleyfið heimilar 280 þúsund m³ fyrir allt verkið. Náðu 15 m á 45 dögum með lokasig byggingarinnar innan við 30 mm.

  • Öryggisstuðull gegn botnlyftingu fer aldrei undir 1,2
  • Sig byggingar í lokin ≤ 25 mm
  • Heildardæling ≤ 280 þúsund m³ (losunarleyfi)
  • Náðu 15 m dýpt

Stig 3 · Stálið er seint

Verktakinn grefur samfellt 0,7 m á dag án stöðvunarpunkta, og stagateymið hefur haldið í við hann hingað til. Á degi 15, þegar gröfturinn er þegar kominn að fjórða stagastiginu, tefst stálið fyrir það stig um viku. Stög 1–3 eru komin. Haltu neðsta staginu innan hönnunarálags og færslu veggjarins undir 30 mm, og náðu samt 15 m fyrir dag 30.

  • Álag á neðsta stag fer aldrei yfir 100 % af hönnunarálagi
  • Sveigja veggjar í lokin ≤ 30 mm
  • Náðu 15 m dýpt

Grunnur — líkanið á bak við tölurnar

Hvert samband sem hermirinn notar, með heimild. Fastar merktir sem forsendur eru táknrænar kvarðanir.

Stífni kerfisins samkvæmt Clough og O'Rourke: beygjustífni veggjarins deilt með fjórða veldi óstudda haflengdarinnar.
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
Hver grafinn metri bætir við sveigju með hraða sem vex þegar stífni kerfisins minnkar; forspenna dregur úr henni, opin framhlið dýpri en stöðvunarpunkturinn skríður.
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]Táknræn stærðargráða til kennslu, ekki gildi fyrir neinn raunverulegan vinnustað.
Jarðsig bak við vegginn: um 0,75 × sveigja veggjar, flatt að 0,75 H og dvínar í núll við 2 H (hjúpur fyrir mjúkan til meðalstífan leir).
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]
Jarðvegurinn sem eftir er undir botninum verður að vega meira en þrýstingur lokaðs vatns sem þrýstir upp frá vatnsleiðaranum.
FS = γt·(z_aq − H) / (γw·(z_aq − z_wt − s_in)); required ≥ 1.2[10]
Jafnvægisflæði Thiems: grunnvatnslækkun minnkar með lógaritma fjarlægðar frá holunum; innrennslisholur bæta við öfugum áhrifum.
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]Táknræn stærðargráða til kennslu, ekki gildi fyrir neinn raunverulegan vinnustað.
Einvíð þjöppun Terzaghis: lækkaður vatnsþrýstingur dreifist inn í leirinn á nokkrum dögum og leirinn þjappast saman þegar virk spenna eykst.
∂u/∂t = c_v ∂²u/∂z²; Δσ' = −Δu; settlement = Σ m_v·Δσ'·Δz (unloading: 0.1·m_v)[8]
Hornskekkja: munur á sigi þvert yfir bygginguna deilt með lengd hennar, borið saman við mörk Bjerrums.
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
Sýndarjarðþrýstingur Pecks á neðsta stagið yfir þá hæð sem að því liggur; því dýpri sem opna framhliðin er, þeim mun meira ber það.
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]Táknræn stærðargráða til kennslu, ekki gildi fyrir neinn raunverulegan vinnustað.
Mælingar mælitækja bera mæliskekkju — lestu stefnur, ekki stök gildi.
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]Táknræn stærðargráða til kennslu, ekki gildi fyrir neinn raunverulegan vinnustað.
Fastar sem líkanið notar
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)Táknræn stærðargráða til kennslu, ekki gildi fyrir neinn raunverulegan vinnustað.

Handahóf: seeded mulberry32 rafall; dreifingar sem notaðar eru — jöfn, veldis (andhverf CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Fræið er sýnt og hægt að deila því.

Heimildir

  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

Hverjir vinna við þetta

Fræðslulíkan — ekki til notkunar við ákvarðanir í rekstri. Raunverulegar aðstöður stilla alla fasta eftir eigin búnaði og gögnum.