Pembinaan — pemantauan korekan dalam Model langsung

Anda ialah jurutera tapak untuk korekan 15 m yang disokong lima aras topang, dengan sebuah bangunan 6 m di belakang dinding. Setiap hari simulasi model menggali pada kadar anda, membenarkan krew topang memasang aras seterusnya, melenturkan dinding mengikut berapa banyak daripadanya tanpa sokongan, menyebarkan pergerakan ke dalam palung enapan di bawah bangunan, dan menurunkan air bumi di mana-mana anda mengepam. Anda melihat apa yang dilihat tapak: bacaan inklinometer dan enapan dengan ralat pengukuran. Simulasi pendidikan sahaja — angka adalah ilustrasi dan ini bukan nasihat reka bentuk kejuruteraan.

Apa yang akan anda pelajari

Simulator

Masa 0 hari
Kedalaman korekan 0.0 m · Aras topang dipasang 0/5 · Ketinggian tanpa sokongan 0.0 m · Enapan bangunan (bacaan) 0.0 mm · Pesongan dinding (inklinometer) 0.0 mm · Herotan sudut bangunan 0.00 ‰ · Faktor keselamatan angkatan dasar 1.97✓ 0.0 mmDinding (inklinometer)✓ β 0.00 ‰✓ 0.0 mmBangunan jiranAkuifer terkurung · Faktor keselamatan angkatan dasar ✓ 1.97Kedalaman korekan 0.0 m · 0/5✓ Enapan bangunan (model) 0.0 mmEnapan konsolidasi 0.0 mm⇣ Pengepaman penyahairan 0 · ⇡ Telaga cas semula 0 m³/hPenurunan aras air di bawah bangunan 0.0 m
  • Topang dipasang
  • Topang sedang dipasang
  • Muka galian berlebihan
  • Di bawah aras amaran
  • Aras amaran dicapai
  • Aras tindakan dicapai
  • Berma tanah
  • Turus tekanan akuifer

Kawalan

Meter kedalaman yang dikeluarkan sehari. 0 menghentikan jengkaut.

Hentikan penggalian 0.5 m di bawah aras topang seterusnya sehingga topang itu dipasang.

Daya penjakan yang dikunci dalam setiap topang baharu, sebagai bahagian daripada beban reka bentuknya. Terpakai untuk topang yang dipasang mulai sekarang.

Biarkan atau letakkan tanah pada kaki dinding: ia menyokong muka terbuka (−2 m ketinggian tanpa sokongan) tetapi tiada penggalian boleh dilakukan selagi ia ada.

Mengepam dari telaga di dalam lubang korekan. Menurunkan tekanan akuifer di bawah dasar — dan di sekelilingnya.

Air yang disuntik berhampiran bangunan untuk mengekalkan air bawah tanah di bawahnya. Ia ialah air yang dipam yang digunakan semula, dan telaga suntikan tersumbat, jadi paling banyak 55 % daripada aliran yang dipam boleh dikembalikan. Ia juga menolak balik terhadap penyahairan.

Penunjuk

Enapan bangunan (bacaan)
0.0mm
normal
Pesongan dinding (inklinometer)
0.0mm
normal
Herotan sudut bangunan
0.00‰
normal
Faktor keselamatan angkatan dasar
1.97
normal
Enapan bangunan (model)0.0 mm
Pesongan dinding (model)0.0 mm
Perubahan enapan sehari0.0 mm/d
Kedalaman korekan0.0 m
Ketinggian tanpa sokongan0.0 m
Beban topang paling bawah0 %
Aras topang dipasang0
Penurunan aras air di bawah lubang korekan0.0 m
Penurunan aras air di bawah bangunan0.0 m
Enapan konsolidasi0.0 mm
Hari korekan berlebihan0 d
Air yang dipam setakat ini0 10³ m³
Cas semula yang benar-benar disuntik0 m³/h

Aliran

Enapan bangunan (bacaan): — mm60.0-5.0

Senario krisis

Tahap 1 · Gali mengikut rentak topang

Jengkaut boleh menggali 0.8 m sehari dan program mahukan kadar itu. Krew topang memerlukan dua hari bagi setiap aras dan hanya boleh bermula apabila galian 0.5 m di bawahnya, maka pada kadar penuh muka galian mendahului sokongan. Pemilik bangunan di belakang dinding telah bersetuju dengan had enapan 12 mm. Capai formasi 15 m dalam masa 40 hari, kekalkan bangunan di bawah 12 mm dan pesongan dinding di bawah 15 mm.

  • Enapan bangunan tidak pernah melebihi 12 mm
  • Pesongan dinding pada akhir ≤ 15 mm
  • Capai kedalaman 15 m

Tahap 2 · Penyahairan di bawah bangunan jiran

Akuifer pasir terkurung terletak 22 m di bawah. Di bawah kira-kira 9 m, tanah yang tinggal di bawah dasar tidak lagi dapat menahan tekanan airnya, jadi akuifer mesti dipam apabila penggalian semakin dalam — faktor keselamatan angkatan dasar sekurang-kurangnya 1.2 sepanjang masa. Pada hari 8 krew penyahairan membuka telaga kepada 450 m³/h. Satu lapisan tanah liat terletak di atas akuifer di bawah bangunan sebelah. Permit pelepasan membenarkan 280 ribu m³ untuk keseluruhan kerja. Capai 15 m dalam 45 hari dengan enapan bangunan pada akhir dalam lingkungan 30 mm.

  • Faktor keselamatan angkatan dasar tidak pernah di bawah 1.2
  • Enapan bangunan pada akhir ≤ 25 mm
  • Jumlah dipam ≤ 280 ribu m³ (permit pelepasan)
  • Capai kedalaman 15 m

Tahap 3 · Keluli lewat

Kontraktor menggali secara berterusan pada 0.7 m sehari tanpa titik tahan, dan krew topang setakat ini dapat mengikut. Pada hari 15, dengan muka galian sudah pada aras topang keempat, keluli untuk aras itu tertangguh seminggu. Topang 1–3 telah dipasang. Kekalkan topang paling bawah dalam beban reka bentuknya dan pesongan dinding di bawah 30 mm, dan masih capai 15 m menjelang hari 30.

  • Beban topang paling bawah tidak pernah melebihi 100 % reka bentuk
  • Pesongan dinding pada akhir ≤ 30 mm
  • Capai kedalaman 15 m

Asas — model di sebalik angka

Setiap hubungan yang digunakan simulator, beserta sumbernya. Pemalar yang ditandakan sebagai andaian ialah penentukuran ilustrasi.

Kekukuhan sistem Clough & O'Rourke: kekukuhan lenturan dinding dibahagi kuasa empat rentang tanpa sokongan.
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
Setiap meter yang digali menambah pesongan pada kadar yang meningkat apabila kekukuhan sistem menurun; pra-beban mengurangkannya, manakala muka terbuka yang lebih dalam daripada titik tahan merayap.
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]Magnitud ilustrasi untuk pengajaran, bukan nilai bagi mana-mana tapak sebenar.
Enapan tanah di belakang dinding: kira-kira 0.75 × pesongan dinding, rata hingga 0.75 H, susut kepada sifar pada 2 H (sampul lempung lembut hingga sederhana).
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]
Tanah yang tertinggal di bawah dasar mesti lebih berat daripada tekanan air terkurung yang menolak ke atas dari akuifer.
FS = γt·(z_aq − H) / (γw·(z_aq − z_wt − s_in)); required ≥ 1.2[10]
Aliran mantap Thiem: penurunan aras air jatuh dengan logaritma jarak dari telaga; telaga cas semula menambah kesan yang bertentangan.
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]Magnitud ilustrasi untuk pengajaran, bukan nilai bagi mana-mana tapak sebenar.
Konsolidasi 1-D Terzaghi: tekanan air yang diturunkan meresap ke dalam lempung selama beberapa hari, dan lempung dimampatkan apabila tegasan berkesan meningkat.
∂u/∂t = c_v ∂²u/∂z²; Δσ' = −Δu; settlement = Σ m_v·Δσ'·Δz (unloading: 0.1·m_v)[8]
Herotan sudut: perbezaan enapan merentasi bangunan dibahagi dengan panjangnya, berbanding had Bjerrum.
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
Tekanan tanah ketara Peck pada topang paling bawah merentasi ketinggian tributarinya; semakin dalam muka terbuka, semakin banyak yang ditanggungnya.
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]Magnitud ilustrasi untuk pengajaran, bukan nilai bagi mana-mana tapak sebenar.
Bacaan instrumen mengandungi ralat pengukuran — baca arah aliran, bukan nilai tunggal.
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]Magnitud ilustrasi untuk pengajaran, bukan nilai bagi mana-mana tapak sebenar.
Pemalar yang digunakan oleh model
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)Magnitud ilustrasi untuk pengajaran, bukan nilai bagi mana-mana tapak sebenar.

Keberawakan: penjana mulberry32 berbenih; taburan yang digunakan — seragam, eksponen (CDF songsang), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Benih dipaparkan dan boleh dikongsi.

Sumber

  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

Siapa yang melakukan ini sebagai kerjaya

Model pendidikan — bukan untuk keputusan operasi. Tapak sebenar menentukur setiap pemalar mengikut peralatan dan data mereka sendiri.