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 FS = ------------------------------------------------------------- posmično naprezanje na odabranoj plohi sloma

ττ

= fsF

τϕσ+

=ττ

='tg''cF nf

s za drenirane uvjete

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

U

W

F

S

RPV

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 (σN) 3/ smjer djelovanja posmičnih naprezanja (τ) 4/ veličina faktora sigurnosti (FS)

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: E1 = E2

N = W ·cosβ = γ ·a ·d ·cosβ

T= W ·sinβ = γ ·a ·d ·sinβ

=

β

=σ

cosaN

n γ ·d ·cos2β

β

=τ

cosaT = γ ·d ·sinβ ·cosβ (stvarno posmično naprezanje)

τf = σn · tgϕ (posmična čvrstoća)

ττ

= fFs

βϕ

=β⋅β⋅⋅γϕ⋅β⋅⋅γ

=tgtg

cossindtgcosdFs

2

Kosina može imati najveći nagib onda kada je FS=1 (granično stanje, stanje sloma), iz toga

slijedi:

tgβ = tgϕ

Utjecaj vode na trenje između čestica pijeska:

METODA BISHOPA ( analitički postupak metode lamela za cilindrične klizne plohe)

Rαi

αi

N

N

T

T

W1

W1

W2 W2

ob

l

Ei

E-Ei i-1

Ei-1

u

∆x

∆y

0V =Σ

( ) α⋅+α⋅γ⋅⋅+=∆++ sinTcosluNyWW w21 (1)

Ss F'tgN

Fl'cT ϕ

⋅+⋅

= (2)

α⋅ϕ+α

α⋅⋅−γ⋅⋅−∆++=

sinF

'tgcos

sinF

l'cluyWWN

s

sw21

(3)

(2) (3) cos

bl →→α

= (4)

([ ) ]α

⋅ϕ⋅⋅γ⋅−∆+++⋅⋅=m1'tgbuyWWb'c

F1T w21s

(5)

sF'tgsincosm ϕ

⋅α+α=α (6)

Iz uvjeta ravnoteže momenata oko “o”:

iii

ii

sinWRTR α⋅⋅Σ=⋅Σ (7)

( )[ ]

( ) ii2i1i

iiwiiii2i1ii

is sinWW

m1'tgbuyWWb'c

Fα⋅+Σ

⋅ϕ⋅γ⋅⋅−∆+++⋅Σ= α (8)

PRETPOSTAVKA: 0y =Σ∆

( )[ ]

( ) ii2i1i

iiwiii2i1ii

is sinWW

m1'tgbuWWb'c

Fα⋅+Σ

⋅ϕ⋅γ⋅⋅−++⋅Σ= α

Proračun se vrši iterativno.

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 cd i ϕd za drenirane uvjete:

'c

kd

ccγ

=

'tg

kd

tgtgϕγϕ

=ϕ

ili za nedrenirane uvjete:

u

kd

c

uu

cc

γ=

a uvjet stabilnosti izražen "tradicionalnim" faktorom sigurnosti:

0.1F ds ≥

ττ

=

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.)