🏗️ Құрылыс — терең қазбаны мониторингтеу Тірі модель
Сіз бес деңгейлі тіреуіштермен бекітілген 15 m қазбаның алаң инженерісіз, қабырғаның артында 6 m қашықтықта ғимарат тұр. Әр симуляцияланған күні модель сіздің қарқыныңызбен қазады, тіреуіш бригадасына келесі деңгейді орнатуға мүмкіндік береді, қабырғаның қаншасы тірексіз екеніне қарай оны майыстырады, қозғалысты ғимарат астындағы шөгу шұңқырына таратады және сіз сорған жерде жер асты суын төмендетеді. Сіз алаң көргенді көресіз: өлшеу қатесі бар инклинометр және шөгу көрсеткіштері. Тек оқу симуляциясы — сандар түсіндірме және бұл инженерлік жобалау кеңесі емес.
Нені үйренесіз
Тірексіз биіктік қабырғаның қозғалысын неге анықтайды: қаттылық аралықтың төртінші дәрежесімен төмендейді, сондықтан артық қазылған бір метр уақытында қазылған бір метрден әлдеқайда қымбатқа түседі.
Суды төмендету қазба түбінің көтерілуін қалай тоқтатады — және дәл сол су деңгейінің төмендеуі көрші ғимарат астындағы балшықты неге консолидациялайды.
Бақылау әдісінің іс жүзінде қолданылуы: триггер деңгейлері, шулы көрсеткіштер және қажет болмай тұрып жоспарланған төтенше әрекеттер.
Симулятор
Уақыт 0 күн
━Тіреуіш орнатылған
┅Тіреуіш орнатылуда
▼Артық қазылған бет
✓Ескерту деңгейінен төмен
!Ескерту деңгейіне жетті
‼Әрекет деңгейіне жетті
▤Топырақ берма
┄Су жиналған қабаттың қысым арыны
Басқару элементтері
Күніне алынатын тереңдік метрі. 0 экскаваторларды тоқтатады.
Келесі тіреуіш орнатылғанша қазуды сол тіреуіш деңгейінен 0.5 m төмен тоқтатыңыз.
Әр жаңа тіреуішке бекітілетін домкрат күші, оның жобалық жүктемесінің үлесі ретінде. Бұдан былай орнатылатын тіреуіштерге қолданылады.
Қабырғаның етегіне топырақ қалдырыңыз немесе салыңыз: ол ашық бетті тіреп тұрады (−2 m тірексіз биіктік), бірақ ол тұрған кезде қазуға болмайды.
Орындағы ұңғымалардан сорып алу. Түптің астындағы — және айналасындағы — су жиналған қабаттың қысымын төмендетеді.
Ғимараттың астындағы жерасты суын жоғары ұстау үшін оның жанына айдалатын су. Бұл — сорылған судың қайта пайдаланылуы, ал айдау ұңғымалары бітеліп қалады, сондықтан сорылған шығынның ең көбі 55 %-ын ғана кері айдауға болады. Ол суды төмендетуге де біршама қарсы әсер етеді.
Көрсеткіштер
Ғимараттың шөгуі (көрсеткіш)
0,0mm
қалыпты
Қабырғаның майысуы (инклинометр)
0,0mm
қалыпты
Ғимараттың бұрыштық деформациясы
0,00‰
қалыпты
Түптің көтерілуіне қауіпсіздік коэффициенті
1,97
қалыпты
Ғимараттың шөгуі (модель)
0,0 mm
Қабырғаның майысуы (модель)
0,0 mm
Күніне шөгу өзгерісі
0,0 mm/d
Қазу тереңдігі
0,0 m
Тірексіз биіктік
0,0 m
Ең төменгі тіреуіш жүктемесі
0 %
Орнатылған тіреуіш деңгейлері
0
Қазба астындағы су деңгейінің төмендеуі
0,0 m
Ғимарат астындағы су деңгейінің төмендеуі
0,0 m
Консолидациялық шөгу
0,0 mm
Артық қазылған күндер
0 d
Осы уақытқа дейін сорылған су
0 10³ m³
Іс жүзінде айдалған толықтыру
0 m³/h
Тренд
Дағдарыс сценарийлері
1-деңгей · Тіреуіштер қарқынымен қазыңыз
Экскаваторлар күніне 0.8 m қаза алады және бағдарлама сол қарқынды қалайды. Тіреуіш бригадасына әр деңгейге екі күн керек және қазба одан 0.5 m төмен түскенде ғана бастай алады, сондықтан толық қарқында бет тіректен алға озады. Қабырға артындағы ғимарат иесі 12 mm шөгу шегімен келіскен. 40 күн ішінде 15 m негіз деңгейіне жетіңіз, ғимаратты 12 mm-ден төмен және қабырғаның майысуын 15 mm-ден төмен ұстаңыз.
Ғимараттың шөгуі ешқашан 12 mm-ден жоғары емес
Соңында қабырғаның майысуы ≤ 15 mm
15 m тереңдікке жетіңіз
2-деңгей · Көршінің астындағы суды төмендету
22 m тереңдікте арынды құмды сулы қабат жатыр. Шамамен 9 m-ден төмен түптің астында қалған топырақ су қысымын енді ұстап тұра алмайды, сондықтан қазба тереңдеген сайын сулы қабаттан су сору керек — түптің көтерілуіне қауіпсіздік коэффициенті барлық уақытта кемінде 1.2. 8-күні суды төмендету бригадасы ұңғымаларды 450 m³/h-қа ашады. Көрші ғимараттың астында сулы қабаттың үстінде саз қабаты жатыр. Ағызу рұқсаты бүкіл жұмысқа 280 мың m³ береді. 45 күнде 15 m-ге жетіңіз, ғимараттың соңғы шөгуі 30 mm шегінде болсын.
Түптің көтерілуіне қауіпсіздік коэффициенті ешқашан 1.2-ден төмен емес
Соңында ғимараттың шөгуі ≤ 25 mm
Барлығы сорылғаны ≤ 280 мың m³ (ағызу рұқсаты)
15 m тереңдікке жетіңіз
3-деңгей · Болат кешігіп жатыр
Мердігер тоқтау нүктелерінсіз күніне 0.7 m-ден үздіксіз қазады, ал тіреуіш бригадасы әзірге үлгеріп келеді. 15-күні, кенже төртінші тіреуіш деңгейіне жетіп қойғанда, сол деңгейге арналған болат бір аптаға кешігеді. 1–3 тіреуіштер орнатылған. Ең төменгі тіреуішті жобалық жүктемесі шегінде, қабырға иілуін 30 mm-ден төмен ұстаңыз және бәрібір 30-күнге дейін 15 m-ге жетіңіз.
Ең төменгі тіреуіш жүктемесі ешқашан жобаның 100 %-ынан жоғары емес
Соңында қабырғаның майысуы ≤ 30 mm
15 m тереңдікке жетіңіз
Негіз — сандар артындағы модель
Симулятор қолданатын әрбір қатынас өз дереккөзімен. Жорамал деп белгіленген тұрақтылар — көрнекі калибрлеулер.
Клаф және О'Рурк жүйесінің қаттылығы: қабырғаның июге қаттылығы тірексіз аралықтың төртінші дәрежесіне бөлінген.
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
Әр қазылған метр жүйенің қаттылығы төмендеген сайын артатын қарқынмен майысуды қосады; алдын ала жүктеме оны азайтады, тоқтау нүктесінен терең ашық бет баяу жылжиды.
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]Оқыту үшін түсіндірме шамалар, нақты ешбір алаңның мәндері емес.
Қабырға артындағы жер шөгуі: қабырғаның майысуының шамамен 0.75 есесі, 0.75 H дейін тұрақты, 2 H кезінде нөлге дейін өшеді (жұмсақтан орташаға дейінгі балшықтың қамтуы).
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]
Түптің астында қалған топырақ су жиналған қабаттан жоғары итеретін қысылған су қысымынан ауыр болуы керек.
Тием тұрақты ағыны: су деңгейінің төмендеуі ұңғымалардан қашықтықтың логарифмімен азаяды; толықтыру ұңғымалары қарама-қарсы әсер қосады.
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]Оқыту үшін түсіндірме шамалар, нақты ешбір алаңның мәндері емес.
Терцаги 1-D консолидациясы: төмендетілген су қысымы күндер бойы балшыққа таралады және тиімді кернеу артқан сайын балшық сығылады.
Бұрыштық деформация: ғимарат бойындағы шөгу айырмасын оның ұзындығына бөлгенде, Бьеррум шектерімен салыстырылады.
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
Ең төменгі тіреуішке оның жинау биіктігі бойынша Пек көрінетін жер қысымы; ашық бет неғұрлым терең болса, ол соғұрлым көбірек көтереді.
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]Оқыту үшін түсіндірме шамалар, нақты ешбір алаңның мәндері емес.
Құралдар көрсеткіштерінде өлшеу қатесі бар — жеке мәндерді емес, трендтерді оқыңыз.
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]Оқыту үшін түсіндірме шамалар, нақты ешбір алаңның мәндері емес.
Модель қолданатын тұрақтылар
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)Оқыту үшін түсіндірме шамалар, нақты ешбір алаңның мәндері емес.
Кездейсоқтық: seed бар mulberry32 генераторы; қолданылатын үлестірімдер — біркелкі, экспоненциалды (кері CDF), қалыпты (Box–Muller), Пуассон (Knuth). Seed көрсетіледі және оны бөлісуге болады.
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