3329133095

Geoinżynieria

Geoinżynieria

a_|lmjx, - maksymalne wartości składowej poziomej i pionowej przyspieszenia drgań parasejsmicznych [m/s²), g - przyspieszenie ziemskie [m/s²], k_lt, k_v - poziomy, pionowy współczynnik sejsmiczny [-],

W — ciężar osuwającego się bloku gruntowego lub skalnego [kNJ.

Wartość współczynników sejsmicznych zalecanych do obliczeń w świetle danych literaturowych jest bardzo zmienna, nie zależy wyłącznie od wartości szczytowej przyspieszenia drgań, ale również od m.in. skali wstrząsów, rodzaju obiektu, niejednorodności masywu gaintowego lub skalnego itd. Wg tych danych współczynnik sejsmiczny opisuje wzór:

k =/r-^    (12)

8

gdzie:

k - współczynnik redukcyjny, wg literatury k = 0,33 — 1,00.

W przypadku pseudostatycznej analizy stateczności skaip w warunkach trzęsień ziemi wartość współczynnika sejsmicznego jest na ogół stała dla całego analizowanego przekroju masywu gruntowego lub skalnego. Natomiast w przypadku niewielkiego, punktowego źródła, energia wstrząsu szybko maleje z odległością.

Dla tak sformułowanego zagadnienia modyfikacja formuły wskaźnika stateczności metody szwedzkiej z uwzględnieniem obu składowych sil parasejsmicznych wywołanych drganiami opisuje wzór:

gdzie:

W. - ciężar i-tego bloku klina osuwu,

<p,, c, - parametry wytrzymałości gruntu w podstawie bloku i-tego,

1, ci. - długość i nachylenie powierzchni poślizgu w i-tym

Schemat obliczeniowy układu sil w klinie odłamu przedstawiono na rys. 4.

ziemnej metodą szwedzką z uwzględnieniem obciążeń parasejsmicznych

Przykłady obliczeniowe

Oceny stateczności nasypu kolejowego

Jako przykład oceny stateczności budowli ziemnej poddanej obciążeniom znaczącej wartości wybrano nasyp kolejowy linii magistralnej o prędkości rozkładowej 160 km/godz. Dla takiego przypadku obciążenia dynamicznego uwzględnia się je w metodach inżynierskich oceny stateczności w postaci zastępczego obciążenia statycznego. Przykład ten jest o tyle interesujący, iż Biuro Dróg Kolejowych PKP dopuszcza stosowanie dwóch podejść obliczeniowych: wg uregulowań krajowych podanych w „Warunkach technicznych ... Id-3” [10] oraz podejście obliczeniowe wg Eurokodu 7 [7, 8] dla oceny stateczności oraz Eurokodu 1 [6] dla określenia wielkości obciążeń podtorza kolejowego.

Wg podejścia krajowego wielkość obciążeń można określić za pomocą procedury podanej w załączniku nr 1 do normy BN-88/8932-02 z roku 1988 [91- Kluczowym parametrem jest tu współczynnik dynamiczny, który dla prędkości 160 km/godz. jest szacowany na poziomie a =2,6. Pionowe naprężenie oddziaływujące na torowisko o typowej konstrukcji toru wynosi zatem o_;(lmai = 149 kPa.

Zupełnie odmiennie podejście do ustalenia wartości obciążenia pseudostatycznego nasypu kolejowego przyjmuje Eu-rokod 1, który zaleca, by do oceny efektów globalnych, jako równoważne obciążenie pionowe wywołane ruchem kolejowym lub w jego sąsiedztwie, przyjąć odpowiedni model obciążenia równomiernie rozłożony na szerokości 3 m na poziomie 0,7 m poniżej płaszczyzny jazdy. Ponadto wskazuje, iż dla tak ustalonego obciążenia nie trzeba stosować współczynnika dynamicznego ani nadwyżki dynamicznej. W takim przypadku, przyjmując typowe parametry linii magistralnej, otrzymuje się wartość obciążenia podtorza q = 63 kPa. Zalecenia Eurokodu 1 nie uwzględniają zatem ani wpływu prędkości rozkładowej na wielkości obciążeń ani wpływu oddziaływań dynamicznych. Jak można zauważyć, wartość zastępczego pseudostatycznego obciążenia eksploatacyjnego ustalona wg zaleceń krajowych a_admm = 149 kPa jest wyższa o 86 kPa, a więc aż o 136% od wartości obciążenia określonego według Eurokodu 1.

Dla ilustracji różnic w ocenie stateczności przeprowadzonych za pomocą podejścia wg Id-3 a podejściem wg norm europejskich, obliczenia przeprowadzono dla typowego nasypu kolejowego uformowanego zgodnie z zasadami podanymi w „Warunkach technicznych... Id-3” [10] - nasyp o nachyleniu skarp 1 : 1,5 został uformowany z gruntów piaszczysto-glinia-stych (piasków gliniastych) o typowych wartościach parametrów geotechnicznych y - 20 kN/m³, <p = 15°, c = 26 kPa. Dla ograniczenia analizy stateczności do analizy stateczności skarp nasypu, dla podłoża przyjęto wyższe wartości parametrów geotechnicznych, tak aby najniebezpieczniejsze powierzchnie poślizgu przebiegały głównie w nasypie. W przykładzie obliczeniowym analizowano stateczność nasypu o zmiennej wysokości 3-6 m. Obliczenia stateczności przeprowadzono metodą Bishopa w naprężeniach całkowitych (przyjęto, iż ciśnienie wody w porach gruntu nie występuje - nasyp w strefie

Na rys. 5 porównano wyniki analizy stateczności dla nasypu o maksymalnej wysokości 6 m. Na wykresie zamieszczonym na rys. 6 zestawiono wyniki uzyskane dla obu podejść obliczeniowych wraz ze stosownymi kryteriami oceny stateczności.

Jak można zauważyć na wykresie (rys. 6), przy przyjęciu podejścia zgodnego z krajowymi uregulowaniami, typowy obcią-