mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
16. Stabilitatea taluzelor
O alta problema de stabilitate a echilibrului interior al maselor de pamant, este problema stabilitatii maselor de pamant limitate de suprafete inclinate fata de orizontala si actionate atat de sarcini pe suprafata lor cat si de forte reprezentate de actiunea hidrodinamica a apei de infiltratie. La executia transeelor, ramblee de pamant, echilibrul interior al masei de pamant este perturbat si de aceea trebuie sa se aiba in vedere ca masele marginite de taluz sa aiba un grad suficient de stabilitate si sa se intervina prin lucrari specifice de constructii. Echilibrul interior al maselor de pamant limitate de suprafete inclinate nu este perturbat, insa, numai prin executarea dembleurilor si a rambleurilor. Terenuri de mare intindere, cu suprafete libere inclinate, care au stat secole intregi in repaus, se pun deodata in miscare, masele enorme de pamant rupandu-se dupa anumite suprafete de alunecare. Aceste fenomene de alunecare a maselor de pamant se intalnesc mai ales in regiunile montane, unde prin modul de formare a stratelor, povarnisurile sunt constituite din strate inconsistente; deasemenea, dealungul malurilor raurilor si pe coastele marilor.
Cauzele producerii alunecarilor trebuie cautate in schimbarea fortelor exterioare
sau in micsorarea rezistentei interioare a stratului de pamant.Schimbarea fortelor exterioare se poate produce prin supraincarcarea suprafetelor libere, prin marirea unghiului taluzelor, prin provocarea de vibratii, sau prin variatia regimului de presiuni a apei subterane. Scaderea rezistentei se produce mai ales prin micsorarea rezistentei la taiere a stratelor de pamant, din cauza schimbarii gradului de umiditate din interiorul pamantului. Exista mai multe metode de combatere a gradului de instabilitate a maselor de pamant si metode de dimensionare a taluzelor, masuri constructive care trebuiesc luate pentru evitarea alunecarilor, etc. Trebuie subliniata mai ales necesitatea de a determina cu cea mai mare exactitate, inaintea proiectarii oricarei lucrari de pamant, caracteristicile mecanice ale stratului de pamant respectiv. Fara cunoasterea lor exacta, orice calcul este inutil, deoarece rezultatele obtinute arata tocmai importanta covarsitoare pe care caracteristicile mecanice o au pentru stabilirea gradului de siguranta. Nu este suficient sa se studieze in laborator caracteristicile probelor de pamant luate la locul constructiei, ci trebuie sa se ia in consideratie variatia acestora in urma schimbarii conditiilor fizice care se pot produce in timpul exploatarii constructiei, cum si variatia la care sunt supuse, prin perturbarea structurii masei de pamant, atunci cand alunecarea incepe sa se produca. Problema asigurarii stabilitatii terenurilor se determina prin calcule dar acestea nu sunt suficiente, ci trebuie o cunoastere adanca a problemelor geologice si tehnice si stabilirea masurilor constructive care sa asigure conditiile de mentinere a stabilitatii echilibrului. De precizat este faptul ca in majoritatea cazurilor, terenurile supuse alunecarii sunt formate din argile cu un procent mare de umiditate.
continuare in 17
D.M.
marți, 31 martie 2015
luni, 30 martie 2015
@ 15 Construirea retelei hidrodinamice in cazul constructiilor hidrotehnice
mecanica maselor de pamant - probleme de geologie inginereasca
15. Construirea retelei hidrodinamice in cazul
constructiilor hidrotehnice
Constructiile hidrotehnice sunt constructii sub apa.Pentru determinarea elementelor care constituie infiltratia apei sub constructie, se va folosi metodele grafice pentru construirea retelei hidrodinamice. Reteaua hidrodinamica se construieste, practic, astfel: se deseneaza conturul constructiei hidrotehnice sub apa, se stabileste linia bifeului amonte si aval, se traseaza conturul stratului impermeabil, curbele diferitelor strate existente sub constructie, etc. Se insemneaza pe desen liniile echipotentiale care apar in evidenta. De exemplu, linia bifeului amonte si aval, liniile de simetrie ale constructiei, eventual liniile verticale de sub palplanse si dintii barajului
,bisectoarele unghiurilor constructiei, etc. Fiecare dintre aceste linii echipotentiale se imparte intr-un numar egal de parti. Pe bifeul amonte si aval se ia o lungime egala cu 1,5 - 2,00 ori adancimea stratului filtrant si se imparte in acelasi numar de parti. Pe acest desen se pune o hartie de calc si se traseaza cu creionul colorat, prin punctele de diviziune, liniile de curent ortogonale cu aceste curbe; apoi se traseaza liniile echipotentiale, respectand ca debitul apei sa fie constant. Daca rezulta nepotriviri fata de conditiile limita, se aseaza pe acest plan o alta hartie de calc, si se corecteaza, cu o alta culoare, liniile trasate mai inainte. Aceasta operatie se repeta de atatea ori, pana cand reteaua care se obtine indeplineste toate conditiile cerute. Intre doua strate cu coeficienti de permeabilitate diferiti, unde liniile de curent intretaie liniile de limita, se produce o frangere a acestora.Tangentele in punctele limita sunt inclinate fata de verticala cu unghiuri de anumite valori. Tangentele astfel calculate reprezinta spectrele hidrodinamice folosite in practica. Din liniile retelei hidrodinamice astfel trasate, se pot determina toate elementele pentru calculul constructiilor hidrotehnice in ce priveste influenta infiltratiei. Tot pe baza retelei hidrografice se pot calcula vitezele de iesire pe care le are apa dealungul bifeului aval si se poate constata, astfel, daca este asigurata stabilitatea fata de gradientul critic.
Pentru a construi diagrama vitezelor dealungul suprafetei de iesire, se procedeaza astfel :Se aleg, in apropierea bifeului aval,doua linii echipotentiale de o forma pe cat se poate liniara si fara mare diferenta de latime intre ele. Se ia un numar de linii de curent, de exemplu cinci, si se masoara in fiecare interval al retelei, atat distantele (l,) intre liniile echipotentiale, cat si distantele (s,; s,, ) intre doua linii de curent, cum si distantele ( s' , s'',..) intre doua linii de curent pe linia de iesire. Notam cu (H) diferenta de presiune intre doua linii echipotentiale consecutive. Debitul de scurgere intre doua linii de curent se calculeaza pe baza formulelor matematice. Se va determina si gradientul hidraulic critic,( gradul de siguranta contra afuierii) in functie de viteza critica a debitului de apa. Deasemenea presiunea apei trebuie echilibrata de greutatea pamantului submersat (G) deasupra planului si se calculeaza prin formule matematice. Nu trebuie sa se omita, ca afara de presiunea hidrodinamica asupra particulelor de pamant mai actioneaza si subpresiunea apei.In toate calculele, coeficientul de permeabilitate a fost tinut constant in intreaga zona a mediului filtrant. Cu cat mediul filtrant are mai multe strate ,cu diferiti coeficienti de permeabilitate, calculele infiltratiilor devin mai complicate.
continuarea in 16
D.M.
@ 14 Rezolvarea ecuatiilor diferentiale in cazul miscarii laminare a apei
mecanica pamanturilor - problema de geologie inginereasca
14. Rezolvarea ecuatiilor diferentiale in cazul miscarii
laminare a apei
La rezolvarea ecuatiilor diferentiale ale miscarii laminare in cazul constructiei unui baraj pe un strat permeabil de grosime finita, trebuiesc luate in consideratie urmatoarele conditii limita : Dealungul fundului raului, in amonte si in aval , inaltimea de presiune este determinata prin liniile de nivel (A-A), amonte si (B-B),aval. Daca volumul lacului de acumulare(A-A) si al partii din aval (B-B) este suficient de mare, aceste niveluri pot fi considerate constante (H= constant). Curgerea se produce dealungul conturului stavilarului si dealungul fundului constructiei (fundatiei), unde ( h=constant). Aceiasi conditie exista si dealungul conturului care separa stratul permeabil de cel impermeabil. Diferentele dintre cele doua conture este egala cu debitul de infiltratie. Curgerea dealungul stavilarului este impusa de conturul constructiei;
suprafata de apa nu este libera pe tot parcursul , ci se gaseste sub o anumita presiune, determinata de energia potentiala in fiecare punct.
In cazul unui baraj
de pamant prin care se produce un curent de infiltratie ,
unde (A-A) debitul de apa in amonte si (B-B) debitul de apa se afla la fundul constructiei, se produce un curent de infiltratie prin corpul barajului, problemele principale care trebuiesc rezolvate sunt urmatoarele : sa se calculeze presiunea din baraj / curba suprafetei libere a fundului lacului de acumulare / se va masura distanta de la fundul lacului de acumulare pana la fundul constructiei (fundatia) barajului / marimea debitului de infiltratie. Conditiile limita sunt urmatoarele : dealungul conturului constructiei in care apa se afla in amonte si a conturului unde apa se afla in aval, presiunea apei trebuie sa fie constanta (H), adica (H1) din amonte sa fie egala cu (H2) din aval ,trebuie ca aceste elemente sa fie constante obligatoriu pentru ca constructia sa reziste.
Fortele pe care curentul de apa dintr-un mediu poros le exercita asupra partilor solide se determina tinand cont de urmatoarele : volumul partilor solide sa fie egal cu suprafata partilor solide in fiecare sectiune care se presupune a avea aceeasi valoare, de exemplu ( 1-n). Asupra acestui "volum unitar" al unui mediu poros actioneaza urmatoarele forte : greutatea proprie a volumului / presiunea hidrostatica a apei, asupra partilor solide / fortele de frecare intre apa si particulele solide, atunci cand apa trece prin porii mediului. Suma geometrica a acestor forte determina Forta totala care actioneaza asupra unui volum unitar al unui mediu poros prin care apa se misca laminar cu o viteza bine calculata.
Calculul infiltratiei se poate face prin metoda functiilor, o metoda complicata, dar si prin metoda fragmentelor. Prin metoda fragmentelor, se pot calcula, sectiuni compuse si chiar complicate de constructii hidrotehnice, TOATE elementele hidraulice necesare, ca : debitul, viteza si presiunea apei in fiecare punct. Metoda consta in impartirea zonei de infiltratie, prin plane verticale, considerate ca suprafete echipotentiale, in fragmente pentru care elementele hidraulice pot fi usor determinate. Deci, zona infiltratiei este impartita in trei fragmente. In mod aproximativ, pentru adancimi mari, planele verticale se duc prin palplanse sau prin varfurile dintilor barajelor si sunt considerate plane echipotentiale. Solutiile exacte date de metoda fragmentelor pot fi folosite la calculul tuturor claselor de constructii hidrotehnice chiar in stadiul de anteproiect. In stadiul de proiect tehnic, calculul dupa aceasta metoda este permis pentru constructii de clasa II si III. Calculul se face pentru fiecare fragment de constructie stabilindu-se un indice al formei fragmentului, pentru diferite forme ale fragmentelor : Tipul I , Radier asezat pe un strat permeabil/
Tipul II, se calculeaza petete de palplase / Tipul III, Radier si palplanse / Tipul IV, Radier si perete de palplanse. Acest lucru se face, fie prin incercari ,cu ajutorul tabelelor functiilor eliptice, fie cu ajutorul graficului / Tipul V, Radier si pereti de palplanse egali in amonte si in aval / Tipul VI, Radier si pereti de palplanse neegali in amonte si in aval .
Problema de rezolvat , de exemplu : Sa se determine debitul de apa care se infiltreaza pe sub un baraj ale carui elemente constructive sunt(.......), stiind ca barajul este fundat pe un strat aluvionar care are o grosime uniforma de 20 m si un coeficient de permeabilitate (K=....). Sub stratul aluvionar se gaseste roca de baza, impermeabila.
continuarea in 15
D.M.
14. Rezolvarea ecuatiilor diferentiale in cazul miscarii
laminare a apei
La rezolvarea ecuatiilor diferentiale ale miscarii laminare in cazul constructiei unui baraj pe un strat permeabil de grosime finita, trebuiesc luate in consideratie urmatoarele conditii limita : Dealungul fundului raului, in amonte si in aval , inaltimea de presiune este determinata prin liniile de nivel (A-A), amonte si (B-B),aval. Daca volumul lacului de acumulare(A-A) si al partii din aval (B-B) este suficient de mare, aceste niveluri pot fi considerate constante (H= constant). Curgerea se produce dealungul conturului stavilarului si dealungul fundului constructiei (fundatiei), unde ( h=constant). Aceiasi conditie exista si dealungul conturului care separa stratul permeabil de cel impermeabil. Diferentele dintre cele doua conture este egala cu debitul de infiltratie. Curgerea dealungul stavilarului este impusa de conturul constructiei;
suprafata de apa nu este libera pe tot parcursul , ci se gaseste sub o anumita presiune, determinata de energia potentiala in fiecare punct.
In cazul unui baraj
de pamant prin care se produce un curent de infiltratie ,
unde (A-A) debitul de apa in amonte si (B-B) debitul de apa se afla la fundul constructiei, se produce un curent de infiltratie prin corpul barajului, problemele principale care trebuiesc rezolvate sunt urmatoarele : sa se calculeze presiunea din baraj / curba suprafetei libere a fundului lacului de acumulare / se va masura distanta de la fundul lacului de acumulare pana la fundul constructiei (fundatia) barajului / marimea debitului de infiltratie. Conditiile limita sunt urmatoarele : dealungul conturului constructiei in care apa se afla in amonte si a conturului unde apa se afla in aval, presiunea apei trebuie sa fie constanta (H), adica (H1) din amonte sa fie egala cu (H2) din aval ,trebuie ca aceste elemente sa fie constante obligatoriu pentru ca constructia sa reziste.
Fortele pe care curentul de apa dintr-un mediu poros le exercita asupra partilor solide se determina tinand cont de urmatoarele : volumul partilor solide sa fie egal cu suprafata partilor solide in fiecare sectiune care se presupune a avea aceeasi valoare, de exemplu ( 1-n). Asupra acestui "volum unitar" al unui mediu poros actioneaza urmatoarele forte : greutatea proprie a volumului / presiunea hidrostatica a apei, asupra partilor solide / fortele de frecare intre apa si particulele solide, atunci cand apa trece prin porii mediului. Suma geometrica a acestor forte determina Forta totala care actioneaza asupra unui volum unitar al unui mediu poros prin care apa se misca laminar cu o viteza bine calculata.
Calculul infiltratiei se poate face prin metoda functiilor, o metoda complicata, dar si prin metoda fragmentelor. Prin metoda fragmentelor, se pot calcula, sectiuni compuse si chiar complicate de constructii hidrotehnice, TOATE elementele hidraulice necesare, ca : debitul, viteza si presiunea apei in fiecare punct. Metoda consta in impartirea zonei de infiltratie, prin plane verticale, considerate ca suprafete echipotentiale, in fragmente pentru care elementele hidraulice pot fi usor determinate. Deci, zona infiltratiei este impartita in trei fragmente. In mod aproximativ, pentru adancimi mari, planele verticale se duc prin palplanse sau prin varfurile dintilor barajelor si sunt considerate plane echipotentiale. Solutiile exacte date de metoda fragmentelor pot fi folosite la calculul tuturor claselor de constructii hidrotehnice chiar in stadiul de anteproiect. In stadiul de proiect tehnic, calculul dupa aceasta metoda este permis pentru constructii de clasa II si III. Calculul se face pentru fiecare fragment de constructie stabilindu-se un indice al formei fragmentului, pentru diferite forme ale fragmentelor : Tipul I , Radier asezat pe un strat permeabil/
Tipul II, se calculeaza petete de palplase / Tipul III, Radier si palplanse / Tipul IV, Radier si perete de palplanse. Acest lucru se face, fie prin incercari ,cu ajutorul tabelelor functiilor eliptice, fie cu ajutorul graficului / Tipul V, Radier si pereti de palplanse egali in amonte si in aval / Tipul VI, Radier si pereti de palplanse neegali in amonte si in aval .
Problema de rezolvat , de exemplu : Sa se determine debitul de apa care se infiltreaza pe sub un baraj ale carui elemente constructive sunt(.......), stiind ca barajul este fundat pe un strat aluvionar care are o grosime uniforma de 20 m si un coeficient de permeabilitate (K=....). Sub stratul aluvionar se gaseste roca de baza, impermeabila.
continuarea in 15
D.M.
@13 Rezolvarea aproximativa a problemei scurgerii apei printr-un mediu poros
mecanica pamanturilor-probleme de geologie inginereasca
13. Rezolvarea aproximativa a problemei scurgerii
apei printr-un mediu poros
Sa consideram spre studiu un mediu dispers,omogen,izotrop si ca golurile in acest mediu sunt asezate regulat astfel incat pentru orice sectiune de suprafata F, sectiunea suprafetei ocupata de faza solida este (1-n).F, iar pentru faza lichida (n.F). Miscarea apei intr-un astfel de mediu este caracterizata, in orice punct, prin vectorul vitezei v=f.(x.y), care este o functie a coordonatelor punctului respectiv, si prin valoarea scalara a presiunii care exercita in acel punct si care este, tot o functie a coordonatelor acelui punct.O particula de lichid care se misca in interiorul mediului poros va descrie, in general,o curba numita "linie de curent". Se vorbeste, in acest caz,de o miscare laminara permanenta a apei. In majoritatea cazurilor se va considera o miscare plana, adica o miscare la care toate liniile de curent sunt paralele cu un anumit plan, fiind astfel suficient sa se studieze miscarea apei subterane intr-un singur plan.Calculul infiltratiilor sub constructiile hidrotehnice se va face dupa anumite standarde si se va considera ca miscarea apei subterane se face intr-un plan (orizontal sau vertical) raportul dintre dimensiunile sectiunii transversale si lungimea constructiei ( a fundatiei) este mai mare decat doi. Pentru rezolvarea aproximativa a unor probleme de curgere a apei prin medii poroase se presupune ca liniile de curent sunt paralele cu liniile de curent al constructiei sub care curge apa subterana, iar valoarea (i) numita gradient hidraulic, este constanta pe tot parcursul curgerii. Inaltimea de presiune (H)scade liniar dealungul liniei de curent, ( prin gradient hidraulic se intelege scaderea presiunii pe unitate de lungime de parcurs). Astfel se poate determina presiunea apei sub constructiile hidraulice la care exista o diferenta de nivel intre parametrul amonte si cel aval. Sa consideram un perete vertical(stavilar) care sprijina o sapatura de fundatie. Nivelul apelor subterane in spatele peretelui vertical se afla la o inaltime ( H), iar in incinta sapaturii, nivelul apei tinut permanent la nivelul unui punct (B). Considerand "linia de curent" paralela cu conturul peretelui vertical, lungimea drumului parcurs de curentul apei se calculeaza in functie si de gradientul hidraulic. Presiunea apei scade, liniar, dealungul peretelui vertical, iar linia de presiune nu este inclinata la 45* fata de verticala, ci are o panta astfel ca presiunea apei trebuie sa atinga valoarea zero. Cand presiunea hidraulica este egala cu presiunea hidrostatica are loc pierderea de presiune, pentru un gradient hidraulic (i). Din punct de vedere fizic, pierderea de presiune la curgerea apei printr-un mediu poros se explica prin fortele de frecare care se exercita asupra apei curgatoare in porii terenului. Sa consideram o incinta de sapatura, ingradita de o parte si de alta de pereti verticali (palplanse). Fundul sapaturii (B-B) se gaseste, de exemplu, la o adancime (h) sub nivelul apelor subterane (A-A). Daca prin pompare continua se tine apa din interiorul sapaturii la nivelul (B-B), din cauza diferentei de nivel se produce o scurgere continua dela (A-A) spe (B-B). Sapatura este sprijinita cu un perete continuu si etans de catre palplase. Varful palplansei se afla la o adancime (t) , sub nivelul (B-B).Inginerul va face mai multe calcule legate de :
valoarea gradientului hidraulic/ va stabili valoarea fortelor care actioneaza asupra pamantului / valoarea presiunii apei subterane asupra solidului , etc. etc, in scopul stabilirii coeficientului de siguranta a fundatiei.
Aceasta metoda de rezolvare a problemei scurgerii apei implica,dupa cum am vazut,rezolvarea unor probleme dificile din teoria functiilor, si se constata o metoda de rezolvare complicata. La constructia unui baraj, de exemplu,prin constructia caruia se creaza o diferenta de nivel intre amonte si aval.Barajul consta din corpul barajului(rigid, impermeabil) si din distrugatorul de energie. Portiunea din amonte este considerata impermeabila, dar flexibila, si are rolul de a impiedica infiltratia pe aceasta zona, iar o alta portiune (risberma) are rolul de a impiedica efectul eroziunii din cauza vitezei curentului apei. Pe lungimea drumului de infiltratie, se va executa palplanse sau dinti din beton. Pentru dimensionarea fundatiei barajului este necesar sa se cunoasca urmatoarele valori :presiunea apei- asupra barajului si asupra constructiilor anexe : palplanse, distrugator, etc, in fiecare punct al curentului de apa; viteza - forta hidrodinamica a curentului de apa in fiecare punct al mediului poros, atat in interior cat si pe suprafetele sale limita ; debitul de infiltratie sub baraj in unitatea de timp.
continuarea in 14
D.M.
13. Rezolvarea aproximativa a problemei scurgerii
apei printr-un mediu poros
Sa consideram spre studiu un mediu dispers,omogen,izotrop si ca golurile in acest mediu sunt asezate regulat astfel incat pentru orice sectiune de suprafata F, sectiunea suprafetei ocupata de faza solida este (1-n).F, iar pentru faza lichida (n.F). Miscarea apei intr-un astfel de mediu este caracterizata, in orice punct, prin vectorul vitezei v=f.(x.y), care este o functie a coordonatelor punctului respectiv, si prin valoarea scalara a presiunii care exercita in acel punct si care este, tot o functie a coordonatelor acelui punct.O particula de lichid care se misca in interiorul mediului poros va descrie, in general,o curba numita "linie de curent". Se vorbeste, in acest caz,de o miscare laminara permanenta a apei. In majoritatea cazurilor se va considera o miscare plana, adica o miscare la care toate liniile de curent sunt paralele cu un anumit plan, fiind astfel suficient sa se studieze miscarea apei subterane intr-un singur plan.Calculul infiltratiilor sub constructiile hidrotehnice se va face dupa anumite standarde si se va considera ca miscarea apei subterane se face intr-un plan (orizontal sau vertical) raportul dintre dimensiunile sectiunii transversale si lungimea constructiei ( a fundatiei) este mai mare decat doi. Pentru rezolvarea aproximativa a unor probleme de curgere a apei prin medii poroase se presupune ca liniile de curent sunt paralele cu liniile de curent al constructiei sub care curge apa subterana, iar valoarea (i) numita gradient hidraulic, este constanta pe tot parcursul curgerii. Inaltimea de presiune (H)scade liniar dealungul liniei de curent, ( prin gradient hidraulic se intelege scaderea presiunii pe unitate de lungime de parcurs). Astfel se poate determina presiunea apei sub constructiile hidraulice la care exista o diferenta de nivel intre parametrul amonte si cel aval. Sa consideram un perete vertical(stavilar) care sprijina o sapatura de fundatie. Nivelul apelor subterane in spatele peretelui vertical se afla la o inaltime ( H), iar in incinta sapaturii, nivelul apei tinut permanent la nivelul unui punct (B). Considerand "linia de curent" paralela cu conturul peretelui vertical, lungimea drumului parcurs de curentul apei se calculeaza in functie si de gradientul hidraulic. Presiunea apei scade, liniar, dealungul peretelui vertical, iar linia de presiune nu este inclinata la 45* fata de verticala, ci are o panta astfel ca presiunea apei trebuie sa atinga valoarea zero. Cand presiunea hidraulica este egala cu presiunea hidrostatica are loc pierderea de presiune, pentru un gradient hidraulic (i). Din punct de vedere fizic, pierderea de presiune la curgerea apei printr-un mediu poros se explica prin fortele de frecare care se exercita asupra apei curgatoare in porii terenului. Sa consideram o incinta de sapatura, ingradita de o parte si de alta de pereti verticali (palplanse). Fundul sapaturii (B-B) se gaseste, de exemplu, la o adancime (h) sub nivelul apelor subterane (A-A). Daca prin pompare continua se tine apa din interiorul sapaturii la nivelul (B-B), din cauza diferentei de nivel se produce o scurgere continua dela (A-A) spe (B-B). Sapatura este sprijinita cu un perete continuu si etans de catre palplase. Varful palplansei se afla la o adancime (t) , sub nivelul (B-B).Inginerul va face mai multe calcule legate de :
valoarea gradientului hidraulic/ va stabili valoarea fortelor care actioneaza asupra pamantului / valoarea presiunii apei subterane asupra solidului , etc. etc, in scopul stabilirii coeficientului de siguranta a fundatiei.
Aceasta metoda de rezolvare a problemei scurgerii apei implica,dupa cum am vazut,rezolvarea unor probleme dificile din teoria functiilor, si se constata o metoda de rezolvare complicata. La constructia unui baraj, de exemplu,prin constructia caruia se creaza o diferenta de nivel intre amonte si aval.Barajul consta din corpul barajului(rigid, impermeabil) si din distrugatorul de energie. Portiunea din amonte este considerata impermeabila, dar flexibila, si are rolul de a impiedica infiltratia pe aceasta zona, iar o alta portiune (risberma) are rolul de a impiedica efectul eroziunii din cauza vitezei curentului apei. Pe lungimea drumului de infiltratie, se va executa palplanse sau dinti din beton. Pentru dimensionarea fundatiei barajului este necesar sa se cunoasca urmatoarele valori :presiunea apei- asupra barajului si asupra constructiilor anexe : palplanse, distrugator, etc, in fiecare punct al curentului de apa; viteza - forta hidrodinamica a curentului de apa in fiecare punct al mediului poros, atat in interior cat si pe suprafetele sale limita ; debitul de infiltratie sub baraj in unitatea de timp.
continuarea in 14
D.M.
duminică, 29 martie 2015
@12 Mecanica fluidelor in mecanica maselor de pamant
mihaiiasiromania.blogspot.ro
mecanica pamanturilor- problema de geologie inginereasca
12. Mecanica fluidelor in mecanica maselor de
pamant
Masivul de pamant este un corp care se compune din doua sau trei faze : solida / lichida / gazoasa. Prin aplicarea fortelor exterioare pe o suprafata limita ,starea de tensiune interioara ,a masivului de pamant se schimba . Schimbarea tensiunii interioare implica si schimbarea tensorului sferic al eforturilor care actioneaza asupra fazei lichide. La executia constructiilor subterane trebuie sa se aiba in vedere si legile miscarii apei printr-un mediu poros, adica legile care determina starea de miscare a fazei lichide din masa de pamant si fortele pe care apa de exercita in timpul miscarii.Variatia in timp a fortelor de interactiune dintre particulele solide, determinata de efectul miscarii apei, provoaca, dupa legile mecanicei maselor de pamant, si variatia volumului masei de pamant care se va tine cont in Consolidarea stratelor de pamant. Apa subterana exercita, asupra tuturor corpurilor care se afla sub nivelul ei, o subpresiune care, dupa principiul lui Arhimede, este egala cu greutatea volumului de apa deslocuit de aceste corpuri. Subpresiunea apei este, in general
defavorabila stabilitatii constructiilor si trebuie luata in consideratie la calculul cazurilor celor mai defavorabile. Ca nivel al apei trebuie luat cel mai ridicat nivel cunoscut. In cazul cand fundatia este asezata sub apa, pe un strat impermeabil de multe ori se pune problema daca subpresiunea este activa.Acesta este cazul stratului de fundatie constituit din stanca sau dintr-un strat de argila compacta. Din cauza nesigurantei ca etanseitatea ar fi asigurata si din cauza lipsei de uniformitate a suprafetelor de contact intre fundatie si teren, o strecurare de apa trebuie luata in consideratie. Se recomanda sa se tina seama de subpresiune pe toata latimea fundatiei. In cazul unei stanci compacte, se va admite reducerea suprafetei de atac a subpresiunii care are o importanta deosebita in calculul barajelor de greutate, deoarece dimensiunile barajului sunt influentate de valoarea acestei subpresiuni.
continuare in 13
D.M.
mecanica pamanturilor- problema de geologie inginereasca
12. Mecanica fluidelor in mecanica maselor de
pamant
Masivul de pamant este un corp care se compune din doua sau trei faze : solida / lichida / gazoasa. Prin aplicarea fortelor exterioare pe o suprafata limita ,starea de tensiune interioara ,a masivului de pamant se schimba . Schimbarea tensiunii interioare implica si schimbarea tensorului sferic al eforturilor care actioneaza asupra fazei lichide. La executia constructiilor subterane trebuie sa se aiba in vedere si legile miscarii apei printr-un mediu poros, adica legile care determina starea de miscare a fazei lichide din masa de pamant si fortele pe care apa de exercita in timpul miscarii.Variatia in timp a fortelor de interactiune dintre particulele solide, determinata de efectul miscarii apei, provoaca, dupa legile mecanicei maselor de pamant, si variatia volumului masei de pamant care se va tine cont in Consolidarea stratelor de pamant. Apa subterana exercita, asupra tuturor corpurilor care se afla sub nivelul ei, o subpresiune care, dupa principiul lui Arhimede, este egala cu greutatea volumului de apa deslocuit de aceste corpuri. Subpresiunea apei este, in general
defavorabila stabilitatii constructiilor si trebuie luata in consideratie la calculul cazurilor celor mai defavorabile. Ca nivel al apei trebuie luat cel mai ridicat nivel cunoscut. In cazul cand fundatia este asezata sub apa, pe un strat impermeabil de multe ori se pune problema daca subpresiunea este activa.Acesta este cazul stratului de fundatie constituit din stanca sau dintr-un strat de argila compacta. Din cauza nesigurantei ca etanseitatea ar fi asigurata si din cauza lipsei de uniformitate a suprafetelor de contact intre fundatie si teren, o strecurare de apa trebuie luata in consideratie. Se recomanda sa se tina seama de subpresiune pe toata latimea fundatiei. In cazul unei stanci compacte, se va admite reducerea suprafetei de atac a subpresiunii care are o importanta deosebita in calculul barajelor de greutate, deoarece dimensiunile barajului sunt influentate de valoarea acestei subpresiuni.
continuare in 13
D.M.
sâmbătă, 28 martie 2015
@11 Sarcina critica de rupere a pamantului in fundatie
mihaiiasiromania.blogspot.ro
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
11. Sarcina critica de rupere a pamantului in
fundatie
Interpretand sensul fizic al fenomenelor asa cum ele decurg la proba de incercare descrisa in (10), se constata urmatoarele :In urma cresterii sarcinii aplicate pe pamantul de fundatie, eforturile care se nasc in interiorul stratelor de pamant devin atat de mari, incat deformatiile produse nu mai variaza liniar cu eforturile. Eforturile ating valoarea limita de rezistenta a pamantului respectiv, exprimata prin curba intrinseca (in grafic) in zone din ce in ce mai intinse. In aceste zone, masa de pamant nu se mai gaseste in stare de echilibru interior, si capata deformatii plastice continue, iar dealungul anumitor suprafete, numite suprafete de alunecare, se produce o curgere plastica a pamantului. In acest caz se produce fenomenul de rupere a pamantului si sarcina care il provoaca este definita ca sarcina limita. Astfel, determinarea sarcinii limita este redusa tot la o problema de stare limita a eforturilor,asa cum aceste probleme au fost tratate anterior. Sub talpa fundatiei se formeaza zone de stare activa, care imping stratele adiacente inafara, prin invingerea presiunii pasive a masivului de pamant. Calculul sarcinii critice este deci strans legat de problema impingerii pasive, iar solutionarea problemei deformarii sarcinii critice a fundatiilor se bazeaza pe diferite metode de inginerie prin formule matematice pentru determinarea sarcinii critice la mase de pamant necoezive. Prin observatii in teren cat si in modele din laborator, se constata ca in cazul ruperii masivului de pamant, se formeaza zone, de diferite plane de alunecare- in afara de cele orizontale si verticale - legate intre ele prin suprafete curbe de alunecare. Calculele pentru stabilirea sarcinii de rupere trebuie sa plece de fapt de la ipoteza suprafetelor de alunecare curbe.
In cazul in care sarcina aplicata pe fundatie este atat de mare incat sa produca starea limita de echilibru, se deosebesc trei zone de formare de suprafete de alunecare : In zona I , sub talpa de fundatie, din cauza simetriei si a lipsei unei forte tangentiale, planele orizontale si cele verticale sunt plane principale de eforturi. Astfel, in zona I se vor forma, la limita,suprafete plane de alunecare, pentru starea activa. In zona III se formeaza starea limita pasiva, in zona II se formeaza suprafetele de alunecare curbe, numite si spirale logaritmice . In stare de deformatie plastica, stratele din zona I se deplaseaza lateral si imping inafara stratele din zonele II si III. Fundatia se cufunda vertical. In ipoteza formarii suprafetelor curbe de alunecare, se pot calcula eforturile in diferite zone de alunecare, plecand dela conditia ca, dealungul curbelor de alunecare, eforturile trebuie sa atinga anumite valori limita, obtinandu-se conditiile de echilibru limita si valoarea sarcinii critice. Din punct de vedere teoretic, formarea curbelor de alunecare este posibila numai daca se neglijeaza greutatea proprie a prismelor de alunecare. Se vor face calcule pentru stabilirea liniilor de alunecare pentru pamanturile argiloase, pamanturile nisipoase, pamanturi coezive (pamant pur). Problema devine mai dificila, daca se ia in consideratie si influenta greutatii proprii a pamantului de sub talpa fundatiei.
La pamanturile cu compresibilitate mare si cu rezistenta la forfecare relativ mare, inainte de a se produce cedarea prin ruptura generala , au loc tasari mari, astfel ca nu se poate considera ca sarcina portanta ca este sarcina care produce ruperea generala, ci o sarcina mult mai mica, la care tasarile cresc peste limitele admisibile (sarcina care da ruptura locala). La aceste pamanturi, presiunea activa care se produce prin comprimarea pamantului sub sarcina este mai mica decat rezistenta presiunii pasive a partilor laterale. La fundatii izolate circulare, patrate sau dreptunghiulare, cu laturile de acelasi ordin de marime, sarcina portanta este diferita, deoarece intervine rezistenta la dislocare a terenului pe toate laturile. Pentru toate tipurile de fundatii : de mica adancime - circulara, de mica adancime-patrata, fundatii continue, fundatii izolate se va calcula riguros sarcina portanta printr-o serie de formule matematice pentru talpa fundatiei, presiunea laterala si verticala a pamantului aflat deasupra varfului, puterea de rezistenta din frecarea laterala. In cazul pamanturilor coezive se mai adauga termenul datorit coeziunii. Pentru calculul pilotilor se vor folosi formule matematice respectiv tabele matematice functie de diametrul pilotului.
continuare in @12
D.M.
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
11. Sarcina critica de rupere a pamantului in
fundatie
Interpretand sensul fizic al fenomenelor asa cum ele decurg la proba de incercare descrisa in (10), se constata urmatoarele :In urma cresterii sarcinii aplicate pe pamantul de fundatie, eforturile care se nasc in interiorul stratelor de pamant devin atat de mari, incat deformatiile produse nu mai variaza liniar cu eforturile. Eforturile ating valoarea limita de rezistenta a pamantului respectiv, exprimata prin curba intrinseca (in grafic) in zone din ce in ce mai intinse. In aceste zone, masa de pamant nu se mai gaseste in stare de echilibru interior, si capata deformatii plastice continue, iar dealungul anumitor suprafete, numite suprafete de alunecare, se produce o curgere plastica a pamantului. In acest caz se produce fenomenul de rupere a pamantului si sarcina care il provoaca este definita ca sarcina limita. Astfel, determinarea sarcinii limita este redusa tot la o problema de stare limita a eforturilor,asa cum aceste probleme au fost tratate anterior. Sub talpa fundatiei se formeaza zone de stare activa, care imping stratele adiacente inafara, prin invingerea presiunii pasive a masivului de pamant. Calculul sarcinii critice este deci strans legat de problema impingerii pasive, iar solutionarea problemei deformarii sarcinii critice a fundatiilor se bazeaza pe diferite metode de inginerie prin formule matematice pentru determinarea sarcinii critice la mase de pamant necoezive. Prin observatii in teren cat si in modele din laborator, se constata ca in cazul ruperii masivului de pamant, se formeaza zone, de diferite plane de alunecare- in afara de cele orizontale si verticale - legate intre ele prin suprafete curbe de alunecare. Calculele pentru stabilirea sarcinii de rupere trebuie sa plece de fapt de la ipoteza suprafetelor de alunecare curbe.
In cazul in care sarcina aplicata pe fundatie este atat de mare incat sa produca starea limita de echilibru, se deosebesc trei zone de formare de suprafete de alunecare : In zona I , sub talpa de fundatie, din cauza simetriei si a lipsei unei forte tangentiale, planele orizontale si cele verticale sunt plane principale de eforturi. Astfel, in zona I se vor forma, la limita,suprafete plane de alunecare, pentru starea activa. In zona III se formeaza starea limita pasiva, in zona II se formeaza suprafetele de alunecare curbe, numite si spirale logaritmice . In stare de deformatie plastica, stratele din zona I se deplaseaza lateral si imping inafara stratele din zonele II si III. Fundatia se cufunda vertical. In ipoteza formarii suprafetelor curbe de alunecare, se pot calcula eforturile in diferite zone de alunecare, plecand dela conditia ca, dealungul curbelor de alunecare, eforturile trebuie sa atinga anumite valori limita, obtinandu-se conditiile de echilibru limita si valoarea sarcinii critice. Din punct de vedere teoretic, formarea curbelor de alunecare este posibila numai daca se neglijeaza greutatea proprie a prismelor de alunecare. Se vor face calcule pentru stabilirea liniilor de alunecare pentru pamanturile argiloase, pamanturile nisipoase, pamanturi coezive (pamant pur). Problema devine mai dificila, daca se ia in consideratie si influenta greutatii proprii a pamantului de sub talpa fundatiei.
La pamanturile cu compresibilitate mare si cu rezistenta la forfecare relativ mare, inainte de a se produce cedarea prin ruptura generala , au loc tasari mari, astfel ca nu se poate considera ca sarcina portanta ca este sarcina care produce ruperea generala, ci o sarcina mult mai mica, la care tasarile cresc peste limitele admisibile (sarcina care da ruptura locala). La aceste pamanturi, presiunea activa care se produce prin comprimarea pamantului sub sarcina este mai mica decat rezistenta presiunii pasive a partilor laterale. La fundatii izolate circulare, patrate sau dreptunghiulare, cu laturile de acelasi ordin de marime, sarcina portanta este diferita, deoarece intervine rezistenta la dislocare a terenului pe toate laturile. Pentru toate tipurile de fundatii : de mica adancime - circulara, de mica adancime-patrata, fundatii continue, fundatii izolate se va calcula riguros sarcina portanta printr-o serie de formule matematice pentru talpa fundatiei, presiunea laterala si verticala a pamantului aflat deasupra varfului, puterea de rezistenta din frecarea laterala. In cazul pamanturilor coezive se mai adauga termenul datorit coeziunii. Pentru calculul pilotilor se vor folosi formule matematice respectiv tabele matematice functie de diametrul pilotului.
continuare in @12
D.M.
Abonați-vă la:
Postări (Atom)