G-O-43 Mehanika tla...G-O-43: Mehanika tla 18 Primarni zadaci računske analize stabilnosti kosina u...

1

MEHANIKA TLA

08. STABILNOST KOSINA

Građevinsko-arhitektonski fakultet

G-O-43: Mehanika tla 2

8 Analiza stabilnosti kosina i padina

Podela kosina prema načinu nastanka:

▪ prirodne kosine (padine)

- nastale pri pokretima Zemljine kore i tokom procesa degradacije, erozije, transporta i sedimentacije

▪ veštačke kosine

- nastaju ljudskom aktivnošću pri iskopu ili nasipanju tla(nasipi, useci, zaseci)


a) Padina b) Kosina

Grafička aproksimacija linije terena


▪ Pojedinačni objekti, naselja, gradovi

▪ Putevi, železničke pruge, tuneli

▪ Hidrotehnički objekti (brane, ustave, kanali)

▪ Jezera, akumulacije

▪ Vodovodna ili kanalizaciona mreža, cevovodi, električni ili telefonski vodovi, podvodni kablovi

▪ Rudnici, kamenolomi, pozajmišta gline

▪ Poljoprivredno i šumsko zemljište

Strukture koje mogu biti ugrožene kliženjem


Neki primeri kliženja

La Conchita (California)(1995)


Neki primeri kliženja

Cena prelepog pogleda na Pacifik


10 Neki primeri kliženja


Šteta prouzrokovana kliženjem


Otkidanje Preturanje Puženje

Plastično tečenje Kliženje

Vidovi kretanja tla u kosini


• podela prema položaju klizne površi

Plitko kliženje Duboko kliženje

Kliženje


• podela prema mehanizmu pomeranja

Translacija Rotacija

Složeno pomeranje

Kliženje


• podela prema obliku klizne površine

Kružno-cilindrična

Složena

Ravna

10 Kliženje


1) Uzroci koji dovode do povećanja smičućih napona:

▪ Opterećenje kosine (objektom)

▪ Zasecanje kosine (promena geometrije kosine)

▪ Promena režima podzemnih voda (naglo spuštanje NV)

2) Uzroci koji dovode do smanjenja smičuće čvrstoće:

▪ Dinamički uticaji u nekoherentnom tlu

▪ Povećanje pritisaka vode u porama tla

▪ Raspadanje (mehaničko i hemijsko) materijala u zoni kliženja

▪ Istovremeno dejstvo uzroka iz prethodnih grupa

Uzroci nestabilnosti (kliženja):

10 Kliženje


• Neki od (prethodno opisanih) uzroka pojave klizišta:

Uzroci pojava nestabilnosti kosina


Značajne zone nestabilnosti terena u Srbiji

Kliženja

Odroni i sipari


B

B

A

A

Wd

Wr

LLd

Lr

Dd

Dr

OSNOVA

POPREČNI

PRESEK

A - B

1

1

2

2

3

34

4

6

6

7

78

8 9

10

11

5

10

1 - Kruna2 - Čeoni klizni odsek

3 - Vrh4 - Čelo klizišta

5 - Sekundarni klizni ožiljak

6 - Telo klizišta7 - Jezik klizišta

8 - Nožica (kraj klizišta)

9 - Klizna površina

10 - Bokovi klizišta

11 - Prvobitna površina terena

Wd - Širina pokrenute mase

Wr - Širina klizne površine

L - Ukupna dužina klizišta

Ld - Dužina pokrenute mase

Lr - Dužina klizne površine

Dd - Dubina pokrenute mase

Dr - Dubina do klizne površine

Osnovni elementi klizišta


▪ Primarni zadaci računske analize stabilnosti kosina u

inženjerskim proračunima su da se omogući:

• sigurno i ekonomično projektovanje useka, zaseka, nasipa,

nasutih brana, odlagališta (deponija) i drugih objekata,

• kod prirodnih kosina (padina) - predviđanje mogućih pokreta

i uočavanje potencijala opasnosti od kliženja,

• kod aktivnih klizišta - projektovanje mera sanacije.

Računska analiza stabilnosti kosina

▪ U inženjerskoj praksi se za računsku analizu stabilnosti

kosina najčešće primenjuje deterministički pristup,

zasnovan na metodi granične ravnoteže.


Metoda granične ravnoteže

Pretpostavke metode granične ravnoteže:

▪ materijal u kosini idealno (kruto)-plastičan

▪ važi Möhr-Coulomb-ov uslov loma:

▪ klizno telo će se kao celina pomerati duž pretpostavljene klizne površine

+= tanf c

Rezultati sasvim zadovoljavajući za praksu, iako ”samo” približno tačni (matematički model svojstava tla uprošćen).


• Stabilnost kosine se ocenjuje na osnovu veličine faktora

sigurnosti (FS) u pogledu kliženja po pretpostavljenoj kliznoj

površini.

FS - odnos prosečne otpornosti na smicanje (f) i prosečnog

smičućeg napona (ili mobilisane čvrstoće) (m) duž

pretpostavljene klizne površine:

m

fS

=F


• Vrednosti parametara tla, opterećenja i geometrije kosine

unose se u analizu kao poznate, konstantne veličine.

• Podrazumeva se da je FS konstantna veličina duž klizne

površi.



Računa se Fs za svaku pretpostavljenu kliznu površinu.

min Fs ⇨ kritična (merodavna) površina klizanja.

1.107

NPV

NV

Teorijski, kosina je stabilna ako je: min Fs >1


10.1 Metode analize stabilnosti celog kliznog tela

10.1.1 Analitička rešenja za ravnu kliznu površinu

a) Kosina neograničene visine sa proceđivanjem vode

( )2 '

S

c z cos u tanF

z cos sin

+ −=

( )

cossin

tancos2

wwS

−+=

z

hzcF

proceđivanje vode paralelno kosini

+ −= =

' 'f

Sm

( c N / l u )tanF

(W / l )sin

' '

S

( c ( z cos )cos / l u )tanF

( z cos / l ) sin

+ −=



10.1.1 Analitička rešenja za ravnu kliznu površinu

b) Kosina konačne visine

b

H

L

W N

TTmax=Tf=f L

tan

tan

sinsin

tancosfS

+

=

+==

W

Lc

W

WLc

T

TF

- iz uslova Fs=1:( )b

b

−−

=cos1

cossin4kr

cH



10.1.2 Grafoanalitička rešenja

- Metoda kruga trenja (Taylor, 1937)

10.1.3 Rešenja pomoću dijagrama i tabela

- Dijagrami Taylor-a (1937,1948) )

- Dijagrami Bishop-a i Morgenstern-a (1960)

- Dijagrami Spencer-a (1967)


Metoda lamela


• Rešenja:

RešenjeUslovi ravnoteže Međulamelne sile

(pretpostavka)∑X=0 ∑Y=0 ∑M=0

Fellenius (švedska metoda) ne ne da ΔX=0, ΔY=0

Bishop (rutinsko rešenje) ne da da ΔX≠0, ΔY=0

Janbu (rutinsko rešenje) da da ne ΔX≠0, ΔY=0

Morgenstern i Price da da da ΔX≠0, ΔY≠0

Spencer da da da ΔX≠0, ΔY≠0

Sarma da da da ΔX≠0, ΔY≠0

GLE da da da ΔX≠0, ΔY≠0

Metoda lamela – najpoznatija rešenja


10.2 Metoda lamela

10.2.1 Klizna površina kružno-cilindričnog oblika

- Rešenje Fellenius-a (1927, 1936)-Švedska metoda

G-O-43: Mehanika tla

10.2 Rešenje Fellenius-a - Švedska metoda

28

( ) ''

sm tgluNlc

F

1lT −+==

( ) 'n'

ss

fm tguc

F

1

F

−+==

RTxW0M ==

( ) ''

s

tgluNlcF

RRT −+=

( ) *

xW

tgluNlcRF

''

s

−+=

( )

sinW

tgluNlcF

''

s

−+== sinRx


10.3 Metoda lamela


- Rešenje Bishop-a (1955)

Tačno (“rigorozno”) rešenje Približno (“rutinsko”) rešenje

0=X

0LR =−= XXX


10.3 Metoda lamela


- Rešenje Bishop-a (1955)

( )

( )

sin

tansincos

1tan

S

LR

S

+

−−++

=W

F

buXXWbc

F

m

0LR =−= XXX

0=X

( ) ( )

sin

tanS

−+=

W

mbuWbcF α

- tačno (“rigorozno”) rešenje:

- približno (“rutinsko”) rešenje:


10.6 Određivanje kritične klizne površi (minFS)

1.107

NPV

NV

Računa se FS za svaku pretpostavljenu kliznu površinu.

min FS ⇨ kritična (merodavna) površina klizanja.

G-O-43 Mehanika tla...G-O-43: Mehanika tla 18 Primarni zadaci računske analize stabilnosti kosina u...

Documents

Transcript of G-O-43 Mehanika tla...G-O-43: Mehanika tla 18 Primarni zadaci računske analize stabilnosti kosina u...