🏗️ Statyba — gilaus kasinio stebėsena Gyvas modelis
Esate 15 m gylio duobės su penkiais atramų lygiais statybos aikštelės inžinierius; 6 m už sienos stovi pastatas. Kiekvieną simuliuojamą dieną modelis kasa jūsų nustatyta sparta, leidžia atramų brigadai sumontuoti kitą lygį, linkdina sieną pagal tai, kiek jos neatremta, paskleidžia judesį į nusėdimo duobę po pastatu ir pažemina požeminį vandenį ten, kur siurbiate. Matote tai, ką mato aikštelė: inklinometro ir nusėdimo rodmenis su matavimo paklaida. Tik mokomoji simuliacija — skaičiai yra iliustraciniai ir tai nėra inžinerinio projektavimo patarimas.
Ko išmoksite
Kodėl neatremtas aukštis lemia sienos judesį: standumas mažėja ketvirtuoju tarpatramio laipsniu, todėl vienas per giliai iškastas metras kainuoja daug daugiau nei metras, iškastas laiku.
Kaip vandens nuleidimas neleidžia iškilti kasinio dugnui — ir kodėl tas pats lygio pažemėjimas konsoliduoja molį po kaimyniniu pastatu.
Stebėjimo metodas praktikoje: reakcijos lygiai, triukšmingi rodmenys ir atsarginiai veiksmai, suplanuoti prieš jų prireikiant.
Simuliatorius
Laikas 0 d.
━Atrama sumontuota
┅Atrama montuojama
▼Per giliai iškastas paviršius
✓Žemiau įspėjimo lygio
!Pasiektas įspėjimo lygis
‼Pasiektas veiksmų lygis
▤Grunto banketas
┄Vandeningojo sluoksnio slėgio aukštis
Valdikliai
Per dieną pašalinamas gylis metrais. 0 sustabdo ekskavatorius.
Sustabdykite kasimą 0,5 m žemiau kito atramų lygio, kol ta atrama sumontuojama.
Kiekvienoje naujoje atramoje užfiksuota domkrato jėga kaip jos projektinės apkrovos dalis. Taikoma nuo šiol montuojamoms atramoms.
Palikite arba supilkite gruntą prie sienos papėdės: jis atremia atvirą paviršių (−2 m neatremto aukščio), bet kol jis ten yra, kasti negalima.
Siurbimas iš šulinių duobės viduje. Sumažina vandeningojo sluoksnio slėgį po dugnu — ir aplink jį.
Vanduo, įpumpuojamas prie pastato, kad po juo išlaikytų gruntinio vandens lygį. Tai pakartotinai naudojamas išsiurbtas vanduo, o įpumpavimo šuliniai užsikemša, todėl atgal galima grąžinti ne daugiau kaip 55 % išsiurbto srauto. Jis taip pat veikia prieš vandens lygio nuleidimą.
Rodikliai
Pastato nusėdimas (rodmuo)
0,0mm
normali
Sienos įlinkis (inklinometras)
0,0mm
normali
Pastato kampinė deformacija
0,00‰
normali
Dugno iškilimo saugos koeficientas
1,97
normali
Pastato nusėdimas (modelis)
0,0 mm
Sienos įlinkis (modelis)
0,0 mm
Nusėdimo pokytis per dieną
0,0 mm/d
Kasimo gylis
0,0 m
Neatremtas aukštis
0,0 m
Žemiausios atramos apkrova
0 %
Sumontuoti atramų lygiai
0
Lygio pažemėjimas po duobe
0,0 m
Lygio pažemėjimas po pastatu
0,0 m
Konsolidacinis nusėdimas
0,0 mm
Dienos su per giliu kasimu
0 d
Iki šiol išsiurbta vandens
0 10³ m³
Faktiškai įpumpuota
0 m³/h
Tendencija
Krizių scenarijai
1 lygis · Kaskite atramų tempu
Ekskavatoriai gali iškasti 0,8 m per dieną ir programa nori tokios spartos. Atramų brigadai reikia dviejų dienų kiekvienam lygiui, o pradėti ji gali tik kai kasinys yra 0,5 m žemiau jo, todėl visa sparta kasimo paviršius pralenkia atramas. Pastato už sienos savininkas sutiko su 12 mm nusėdimo riba. Pasiekite 15 m pagrindą per 40 dienų, išlaikykite pastatą žemiau 12 mm, o sienos įlinkį — žemiau 15 mm.
Pastato nusėdimas niekada neviršija 12 mm
Sienos įlinkis pabaigoje ≤ 15 mm
Pasiekti 15 m gylį
2 lygis · Vandens nuleidimas šalia kaimyno
22 m gylyje yra spūdinis smėlio vandeningasis sluoksnis. Giliau nei apie 9 m po dugnu likęs gruntas nebegali atsverti vandens slėgio, todėl kasant giliau vandeningąjį sluoksnį reikia siurbti — dugno iškilimo saugos koeficientas visą laiką ne mažesnis kaip 1,2. 8 dieną vandens nuleidimo brigada atidaro šulinius iki 450 m³/h. Virš vandeningojo sluoksnio po kaimyniniu pastatu yra molio sluoksnis. Išleidimo leidimas visiems darbams leidžia 280 tūkstančių m³. Pasiekite 15 m per 45 dienas, kad pastato nusėdimas pabaigoje neviršytų 30 mm.
Dugno iškilimo saugos koeficientas niekada nekrenta žemiau 1,2
Pastato nusėdimas pabaigoje ≤ 25 mm
Iš viso išsiurbta ≤ 280 tūkstančių m³ (išleidimo leidimas)
Pasiekti 15 m gylį
3 lygis · Plienas vėluoja
Rangovas kasa nepertraukiamai po 0,7 m per dieną be sustojimo taškų, o atramų brigada iki šiol spėjo. 15 dieną, kai kasimo frontas jau yra ties ketvirtuoju atramų lygiu, to lygio plieno tiekimas vėluoja savaitę. Atramos 1–3 sumontuotos. Išlaikykite žemiausią atramą neviršijančią jos projektinės apkrovos, sienos įlinkį mažesnį nei 30 mm ir vis tiek pasiekite 15 m iki 30 dienos.
Žemiausios atramos apkrova niekada neviršija 100 % projektinės
Sienos įlinkis pabaigoje ≤ 30 mm
Pasiekti 15 m gylį
Pagrindas — modelis už skaičių
Kiekviena simuliatoriaus naudojama priklausomybė su savo šaltiniu. Konstantos, pažymėtos kaip prielaidos, yra iliustraciniai kalibravimai.
Clough & O'Rourke sistemos standumas: sienos lenkimo standumas, padalytas iš neatremto tarpatramio ketvirtojo laipsnio.
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
Kiekvienas iškastas metras prideda įlinkį sparta, kuri didėja mažėjant sistemos standumui; išankstinis apkrovimas ją mažina, atviras paviršius giliau nei sustojimo taškas slenka.
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]Iliustraciniai dydžiai mokymui, ne jokios realios aikštelės vertės.
Grunto nusėdimas už sienos: apie 0,75 × sienos įlinkio, plokščias iki 0,75 H, nyksta iki nulio ties 2 H (minkšto ir vidutinio molio apvalkalas).
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]
Po dugnu paliktas gruntas turi atsverti ribotą vandens slėgį, spaudžiantį aukštyn iš vandeningojo sluoksnio.
Thiemo nusistovėjusi tėkmė: lygio pažemėjimas mažėja su atstumo nuo šulinių logaritmu; įpumpavimo šuliniai prideda priešingą poveikį.
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]Iliustraciniai dydžiai mokymui, ne jokios realios aikštelės vertės.
Terzaghi vienmatė konsolidacija: sumažėjęs vandens slėgis per kelias dienas skverbiasi į molį, o molis spaudžiasi, kai efektinis įtempis didėja.
Kampinė deformacija: nusėdimo skirtumas per pastatą, padalytas iš jo ilgio, lyginamas su Bjerrumo ribomis.
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
Pecko akivaizdusis grunto slėgis apatinei atramai jos priklausančiame aukštyje; kuo gilesnis atviras paviršius, tuo daugiau ji neša.
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]Iliustraciniai dydžiai mokymui, ne jokios realios aikštelės vertės.
Prietaisų rodmenys turi matavimo paklaidą — sekite tendencijas, o ne pavienes vertes.
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]Iliustraciniai dydžiai mokymui, ne jokios realios aikštelės vertės.
Modelio naudojamos konstantos
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)Iliustraciniai dydžiai mokymui, ne jokios realios aikštelės vertės.
Atsitiktinumas: mulberry32 generatorius su pradiniu skaičiumi; naudojami skirstiniai — tolygusis, eksponentinis (atvirkštinė pasiskirstymo funkcija), normalusis (Box–Muller), Puasono (Knuth). Pradinis skaičius rodomas ir juo galima dalytis.
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