निर्माण — गहिरो खनाइ अनुगमन लाइभ मोडेल

तपाईं पाँच तह स्ट्रटले ब्रेस गरिएको 15 m खनाइको साइट इन्जिनियर हुनुहुन्छ, भित्ताको 6 m पछाडि भवन छ। प्रत्येक सिमुलेटेड दिन मोडेलले तपाईंको दरमा खन्छ, स्ट्रट क्रूलाई अर्को तह जडान गर्न दिन्छ, भित्ताको कति भाग असमर्थित छ भनेअनुसार यसलाई बङ्काउँछ, गतिलाई भवनमुनि धसाइको खाँचमा फैलाउँछ, र तपाईंले जहाँ पम्प गर्नुहुन्छ त्यहाँ भूमिगत पानी घटाउँछ। साइटले देख्ने कुरा तपाईं देख्नुहुन्छ: मापन त्रुटिसहित इन्क्लिनोमिटर र धसाइ रिडिङ। शैक्षिक सिमुलेसन मात्र — अङ्कहरू उदाहरणीय हुन् र यो इन्जिनियरिङ डिजाइन सल्लाह होइन।

तपाईंले के सिक्नुहुनेछ

सिमुलेटर

समय 0 दि
खनाइको गहिराइ 0.0 m · जडान भएका स्ट्रट तह 0/5 · असमर्थित उचाइ 0.0 m · भवन धसाइ (रिडिङ) 0.0 mm · भित्ता विक्षेपण (इन्क्लिनोमिटर) 0.0 mm · भवनको कोणीय विकृति 0.00 ‰ · आधार उठान सुरक्षा गुणक 1.97✓ 0.0 mmभित्ता (इन्क्लिनोमिटर)✓ β 0.00 ‰✓ 0.0 mmछिमेकी भवनसीमित एक्विफर · आधार उठान सुरक्षा गुणक ✓ 1.97खनाइको गहिराइ 0.0 m · 0/5✓ भवन धसाइ (मोडेल) 0.0 mm · कन्सोलिडेसन धसाइ 0.0 mm⇣ डिवाटरिङ पम्पिङ 0 · ⇡ रिचार्ज इनार 0 m³/h · भवनमुनिको ड्रडाउन 0.0 m
  • स्ट्रट जडान भयो
  • स्ट्रट जडान हुँदै
  • बढी खनिएको सतह
  • सतर्कता स्तरभन्दा तल
  • सतर्कता स्तर पुग्यो
  • कारबाही स्तर पुग्यो
  • माटोको बर्म
  • एक्विफरको चाप हेड

नियन्त्रण

प्रति दिन हटाइने गहिराइ मिटरमा। 0 ले एक्स्काभेटर रोक्छ।

अर्को स्ट्रट तहभन्दा 0.5 m तल खनाइ रोक्नुहोस्, त्यो स्ट्रट जडान नभएसम्म।

प्रत्येक नयाँ स्ट्रटमा लक गरिने ज्याकिङ बल, यसको डिजाइन भारको अंशका रूपमा। अबदेखि जडान हुने स्ट्रटमा लागू हुन्छ।

भित्ताको फेदमा माटो छाडिदिनुहोस् वा राख्नुहोस्: यसले खुला सतहलाई थाम्छ (−2 m असमर्थित उचाइ), तर त्यो रहेसम्म खन्न सकिँदैन।

खाल्डोभित्रका इनारबाट पम्पिङ। आधारमुनिको — र वरपरको — एक्विफरको चाप घटाउँछ।

भवनमुनिको भूमिगत पानी माथि नै राख्न भवन नजिक इन्जेक्ट गरिने पानी। यो पम्प गरिएको पानीकै पुनः प्रयोग हो, र इन्जेक्सन इनारहरू थुनिन्छन्, त्यसैले पम्प गरिएको प्रवाहको बढीमा 55 % मात्र फिर्ता पठाउन सकिन्छ। यसले डिवाटरिङलाई पनि उल्टो धकेल्छ।

सूचक

भवन धसाइ (रिडिङ)
0.0mm
सामान्य
भित्ता विक्षेपण (इन्क्लिनोमिटर)
0.0mm
सामान्य
भवनको कोणीय विकृति
0.00‰
सामान्य
आधार उठान सुरक्षा गुणक
1.97
सामान्य
भवन धसाइ (मोडेल)0.0 mm
भित्ता विक्षेपण (मोडेल)0.0 mm
प्रति दिन धसाइ परिवर्तन0.0 mm/d
खनाइको गहिराइ0.0 m
असमर्थित उचाइ0.0 m
सबैभन्दा तल्लो स्ट्रटको भार0 %
जडान भएका स्ट्रट तह0
खाल्डोमुनिको ड्रडाउन0.0 m
भवनमुनिको ड्रडाउन0.0 m
कन्सोलिडेसन धसाइ0.0 mm
बढी खनिएका दिन0 d
हालसम्म पम्प गरिएको पानी0 10³ m³
वास्तवमा इन्जेक्ट गरिएको रिचार्ज0 m³/h

प्रवृत्ति

भवन धसाइ (रिडिङ): — mm60.0-5.0

सङ्कट परिदृश्य

स्तर 1 · स्ट्रटको गतिमा खन्नुहोस्

एक्स्काभेटरले दिनमा 0.8 m खन्न सक्छन् र कार्यक्रमले त्यही गति चाहन्छ। स्ट्रट क्रूलाई प्रति तह दुई दिन चाहिन्छ र खनाइ त्यसभन्दा 0.5 m तल पुगेपछि मात्र सुरु गर्न सक्छ, त्यसैले पूर्ण गतिमा खनाइको सतह सहारा भन्दा अगाडि जान्छ। भित्ताको पछाडिको भवनका मालिकले 12 mm धसाइ सीमामा सहमति जनाएका छन्। 40 दिनभित्र 15 m फर्मेसनमा पुग्नुहोस्, भवनलाई 12 mm मुनि र भित्ता विक्षेपणलाई 15 mm मुनि राख्नुहोस्।

  • भवन धसाइ कहिल्यै 12 mm माथि नजाओस्
  • अन्त्यमा भित्ता विक्षेपण ≤ 15 mm
  • 15 m गहिराइमा पुग्नुहोस्

स्तर 2 · छिमेकीमुनि डिवाटरिङ

22 m तल एउटा बन्द (confined) बलौटे जलचर छ। करिब 9 m भन्दा तल, आधारमुनि बाँकी माटोले त्यसको पानीको चापलाई थिचेर राख्न सक्दैन, त्यसैले खनाइ गहिरिँदै जाँदा जलचर पम्प गर्नुपर्छ — आधार उठान सुरक्षा गुणक सधैं कम्तीमा 1.2। दिन 8 मा डिवाटरिङ टोलीले इनारहरू 450 m³/h सम्म खोल्छ। छिमेकी भवनमुनि जलचरमाथि चिम्टाइलो माटोको तह छ। डिस्चार्ज अनुमतिपत्रले सम्पूर्ण कामका लागि 280 हजार m³ अनुमति दिन्छ। अन्त्यमा भवन धसाइ 30 mm भित्र राख्दै 45 दिनमा 15 m पुग्नुहोस्।

  • आधार उठान सुरक्षा गुणक कहिल्यै 1.2 भन्दा तल नजाओस्
  • अन्त्यमा भवन धसाइ ≤ 25 mm
  • कुल पम्प गरिएको ≤ 280 हजार m³ (डिस्चार्ज अनुमतिपत्र)
  • 15 m गहिराइमा पुग्नुहोस्

स्तर 3 · स्टिल ढिलो भयो

ठेकेदारले होल्ड पोइन्टबिना दिनको 0.7 m का दरले निरन्तर खनिरहेको छ, र स्ट्रट टोलीले अहिलेसम्म साथ दिएको छ। दिन 15 मा, खनाइको मोहडा चौथो स्ट्रट तहमा पुगिसकेको बेला, त्यो तहको स्टिल एक हप्ता अड्किन्छ। स्ट्रट 1–3 जडान भइसकेका छन्। सबैभन्दा तल्लो स्ट्रटलाई यसको डिजाइन भारभित्र र भित्ता विक्षेपणलाई 30 mm भन्दा कम राख्नुहोस्, र तैपनि दिन 30 सम्म 15 m पुग्नुहोस्।

  • सबैभन्दा तल्लो स्ट्रटको भार कहिल्यै डिजाइनको 100 % माथि नजाओस्
  • अन्त्यमा भित्ता विक्षेपण ≤ 30 mm
  • 15 m गहिराइमा पुग्नुहोस्

आधार — सङ्ख्याको पछाडिको मोडेल

सिमुलेटरले प्रयोग गर्ने हरेक सम्बन्ध, यसको स्रोतसहित। मान्यताका रूपमा चिह्नित स्थिरांक उदाहरणीय क्यालिब्रेसन हुन्।

क्लाउ र ओ'रोर्कको प्रणाली कठोरता: भित्ताको बङ्कन कठोरतालाई असमर्थित स्प्यानको चौथो घातले भाग गरिएको।
S = EI / (γw · h⁴), h = depth − lowest strut level (unsupported height)[3][5]
खनिएको प्रत्येक मिटरले विक्षेपण थप्छ, र प्रणाली कठोरता घट्दा त्यसको दर बढ्छ; प्रिलोडले यसलाई घटाउँछ, होल्ड पोइन्टभन्दा गहिरो खुला सतह बिस्तारै सर्दै जान्छ।
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]शिक्षणका लागि उदाहरणीय परिमाण, कुनै वास्तविक साइटका मान होइनन्।
भित्ताको पछाडिको जमिन धसाइ: भित्ता विक्षेपणको करिब 0.75 ×, 0.75 H सम्म समतल, 2 H मा शून्यमा मिल्दै जाने (नरम-देखि-मध्यम माटोको खाम)।
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]
आधारमुनि छाडिएको माटो एक्विफरबाट माथि धकेल्ने सीमित पानीको चापभन्दा बढी तौलको हुनुपर्छ।
FS = γt·(z_aq − H) / (γw·(z_aq − z_wt − s_in)); required ≥ 1.2[10]
थिएमको स्थिर प्रवाह: ड्रडाउन इनारबाट दूरीको लघुगणकसँग घट्छ; रिचार्ज इनारले उल्टो प्रभाव थप्छ।
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]शिक्षणका लागि उदाहरणीय परिमाण, कुनै वास्तविक साइटका मान होइनन्।
टेर्जाघीको 1-D कन्सोलिडेसन: घटेको पानीको चाप दिनौंमा माटोभित्र फैलिन्छ, र प्रभावकारी तनाव बढ्दा माटो खुम्चिन्छ।
∂u/∂t = c_v ∂²u/∂z²; Δσ' = −Δu; settlement = Σ m_v·Δσ'·Δz (unloading: 0.1·m_v)[8]
कोणीय विकृति: भवनभरिको धसाइको भिन्नतालाई यसको लम्बाइले भाग गरिएको, ब्जेरमका सीमासँग तुलना गरिएको।
β = (s_near − s_far) / L; 1/500 = 2 ‰ (limit where cracking is not acceptable), 1/300 = 3.3 ‰ (first cracking)[6][7]
पेकको स्पष्ट माटो चाप सबैभन्दा तल्लो स्ट्रटमा यसको सम्बद्ध उचाइमा; खुला सतह जति गहिरो हुन्छ, त्यसले उति बढी भार बोक्छ।
P = 0.3·γ·H · (half span above + h) · 5 m ≥ preload; shown as % of design load 2400 kN[2]शिक्षणका लागि उदाहरणीय परिमाण, कुनै वास्तविक साइटका मान होइनन्।
उपकरणका रिडिङमा मापन त्रुटि हुन्छ — एकल मान होइन, प्रवृत्ति पढ्नुहोस्।
reading = true value + N(0, σ); σ = 0.5 mm (settlement points), 1.0 mm (inclinometer)[1]शिक्षणका लागि उदाहरणीय परिमाण, कुनै वास्तविक साइटका मान होइनन्।
मोडेलले प्रयोग गर्ने स्थिरांकहरू
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)शिक्षणका लागि उदाहरणीय परिमाण, कुनै वास्तविक साइटका मान होइनन्।

अनियमितता: सिड भएको mulberry32 जेनेरेटर; प्रयोग गरिएका वितरण — एकसमान, घातीय (उल्टो CDF), सामान्य (Box–Muller), पोइसन (Knuth)। सिड देखाइन्छ र साझा गर्न सकिन्छ।

स्रोत

  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

यो काम पेसाका रूपमा को गर्छ

शैक्षिक मोडेल — सञ्चालन निर्णयका लागि होइन। वास्तविक साइटले हरेक स्थिरांक आफ्नै उपकरण र तथ्याङ्कअनुसार मिलाउँछन्।