STABILNOST KOSINA Klizište 1/ Klizanje kao geološki fenomen: - tektonski procesi - gravitacijske i hidrodinamičke sile 2/ Klizanja nastala djelovanjem ljudi: - iskopi, nasipi, dodatno opterećenje kosina građevinama, promjena vegetacije, promjena režima podzemne vode, natapanje, promjena vodnih tokova Osnovni tipovi klizanja: a) odron, b) rotacijsko klizište, c) plitko rotacijsko klizište, d) rotacijsko klizište na konkavnoj plohi općeg oblika, e) složeno klizište, f) g) translacijsko klizište Vrlo sporo klizanje PUZIŠTE
Osnovni elementi klizišta Odron stijenske mase ("rockfall")
Translacijsko klizanje
Blatni tok
Puzanje
Klizište u Bolu (otok Brač) Čelo klizišta
Klizište Dugi Rat Klizište (puzište) Podstrana
RAČUN STABILNOSTI KOSINA Metode računa stabilnosti: - metoda granične ravnoteže (tlo idealno kruto plastično) - metoda teorije plastičnosti - metoda konačnih elemenata (MKE), metoda konačnih razlika METODA GRANIČNE RAVNOTEŽE: Određenje FAKTORA SIGURNOSTI : čvrstoća tla na smicanje F S = ------------------------------------------------------------- posmično naprezanje na odabranoj plohi sloma τ F s = f τ τf c' +σ' n tgϕ' Fs = = za drenirane uvjete τ τ SILE KOJE DJELUJU NA KLIZNO TIJELO: - težina kliznog tijela (W) - opterećenja na kosini (F) - porni tlak (U): - kao posljedica razine vode i strujanja - kao posljedica opterećenja na kosini F RPV W S U Računom stabilnosti kosine rješavamo problem ravnoteže promatranog kliznog tijela.
PROBLEM: U ravnini imamo tri uvjeta ravnoteže: Σ X = 0; Σ Y = 0; Σ M =0, a za npr. homogenu kosinu 4 nepoznate veličine: 1/ smjer normalnih naprezanja (ψ) 2/ veličinu normalnih naprezanja (σ N ) 3/ smjer djelovanja posmičnih naprezanja (τ) 4/ veličina faktora sigurnosti (F S ) JEDINSTVENO RJEŠENJE NIJE MOGUĆE ZA METODU GRANIČNIH STANJA BEZ UVOĐENJA NEKE PRETPOSTAVKE (pretpostavlja se položaj, smjer, vrijednost neke veličine).
BESKONAČNA KOSINA U PIJESKU Ravna klizna ploha, bez utjecaja podzemne vode. klizna ploha Beskonačna kosina u pijesku (analiza sila na lameli izdvojenoj iz kliznog tijela) Pretpostavka: E 1 = E 2 N = W cosβ = γ a d cosβ T= W sinβ = γ a d sinβ σ n = N a cosβ = γ d cos 2 β τ = T = γ d sinβ cosβ (stvarno posmično naprezanje) a cos β τ f = σ n tgϕ (posmična čvrstoća) τ Fs = f τ Fs = 2 γ d cos β tgϕ γ d sinβ cosβ = tgϕ tgβ Kosina može imati najveći nagib onda kada je F S =1 (granično stanje, stanje sloma), iz toga slijedi: tgβ = tgϕ
Utjecaj vode na trenje između čestica pijeska:
W 2 W 2 METODA BISHOPA ( analitički postupak metode lamela za cilindrične klizne plohe) o b α i R W 1 W 1 E i α i u T E i-1 N T y E-E i i-1 l N x Σ V = 0 W1 + W2 + y = ( N + u l γw ) cosα + T sinα (1) c' l tgϕ' T = + N Fs F S (2) c' l W1 + W2 + y u l γw sin α F N = s tgϕ' cosα + sin α Fs (3) b l = cosα (3) (2) (4) 1 1 T = [ c' b + ( W1 + W2 + y u γw b) tgϕ' ] Fs mα (5) tgϕ' mα = cosα + sin α F s (6) Iz uvjeta ravnoteže momenata oko o : Σ R Ti = Σ R Wi sinαi (7) i i
F s Σ [ c' b + ( W + W + y u b γ ) tgϕ' ] i i 1i 2i i i i w i i = α i (8) Σ i ( W1i + W2i ) sin αi 1 m PRETPOSTAVKA: Σ y = 0 F Proračun se vrši iterativno. Σ [ c' b + ( W + W u b γ ) tgϕ' ] i i 1i 2i i i w i i i s = α Σ i ( W1i + W2i ) sin αi 1 m Određivanje težine lamele u Bishop-ovoj metodi za razne odnose razine podzemne vode, te površinskog opterećenja: Proračun težine lamele (G) u Bishop-ovoj metodi za: a) lamela iznad razine podzemne vode (GW) b) lamela presijeca razinu podzemne vode c) lamela ispod razine podzemne vode P i q su površinska opterećenja.
Potrebno je izvršiti proračun na nizu pretpostavljenih kliznih ploha. Primjer: Traži se klizna ploha sa najmanjim faktorom sigurnosti (kritična klizna ploha):
Prema HRN EN 1997-1:2009 za proračun koristiti parcijalne faktore sigurnosti za opterećenje (A), materijal (M) i otpor (R). Proračun izvršiti s projektnim (proračunskim) parametrima c d i ϕ d za drenirane uvjete: ck cd = γ tgϕ d c' tgϕ = γ k tgϕ' ili za nedrenirane uvjete: cuk cu = d γ c u a uvjet stabilnosti izražen "tradicionalnim" faktorom sigurnosti: τd Fs = 1.0 τ
METODE STABILIZACIJE KLIZIŠTA NAJČEŠĆI UZROCI POJAVE KLIZIŠTA: - povećanje nagiba kosine - promjena razine podzemne vode - smanjenje čvrstoće materijala u kosini - porast aktivnih sila dodatnim opterećenjem ZA SMIRENJE NASTALOG KLIZIŠTA PRIMJENJUJU SE MJERE: A/ Smanjenje posmičnih naprezanja u kosini: - povoljnim skretanjem strujnog tlaka pomoću dreniranja (kopani ili bušeni drenovi) - sniženjem razine podzemne vode u kosini - rasterećenje gornjeg, aktivnog dijela klizišta - opterećenje donjeg, pasivnog dijela klizišta - (potpornim konstrukcijama) - (ugradnjom pilota velikog promjera) B/ Povećanje čvrstoće materijala u zoni klizišta: - opterećenje donjeg, pasivnog dijela klizišta - povećanje efektivnih naprezanja - posebni postupci (injektiranje, elektrokemijski postupci, termički postupci i sl.)