Transcript Proračun mlaznog injektiranja
OJAČANJE TLA I STIJENA
(Ljetni semestar akademske godine 2013/14) Nositelj kolegija: prof.dr.sc. Željko Arbanas
dr. sc. Sanja Dugonjić Jovančević
PRORAČUN MLAZNOG INJEKTIRANJA
OPĆENITO
Proračun mlaznog injektiranja
• • Metoda poboljšanja mehaničkih svojstava tla.
Tehnologija mlaznog injektiranja bazira se na hidrauličkom slomu tla pod djelovanjem visokog tlaka injekcijske smjese, pri čemu se razara skelet tla te dolazi do miješanja čestica tla i injekcijeske smjese (u pravilu cementa i vode)- „soil-crete”.
Upotreba za sve vrste tla.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Opasnosti…
• • • Rad s visokim tlakom može dovesti do velikih izdizanja površine terena uz veliki porast pornog tlaka. Ako je mlazno injektiranje izvedeno ispravno, tada je podizanje terena i porast pornog pritisaka malen. Važno je da je otvoren put injekcijske smjese od mlaznice prema površini terena. Tada je u tlu prisutan samo hidrostatski tlak. Ako je taj put djelomično ili potpuno zatvoren (to se npr. često događa u mekim glinama), tada porni tlak u tlu može porasti na veličinu tlaka na pumpi i tlo se duž bušaćih šipki počne istiskivati na površinu. U takvom slučaju operater (poslužitelj stroja) treba prekinuti injektiranje prije nego se pojavi šteta.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
PRIMJENA MLAZNOG INJEKTIRANJA:
• • • • • • • • • Ojačanje temelja za potrebe izvedbe dubokog iskopa u blizini postojećih zgrada Armirana dijafragma za zaštitu iskopa u blizini zgrada Zaštita iskopa i brtvljenje dna duboke građevinske jame Ojačanje tla plitko temeljenog stupa mosta Ojačanje temelja Zaštita riječne obale Izvedba tunela vertikalnim/kosim bušotinama Sanacija klizišta Aktivna i pasivna sidra izvedena mlaznim injektiranjem DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Proračun mlaznog injektiranja
• • Kod izrade projekta mlaznog injektiranja nužno je predvidjeti osnovni konstruktivni element, a to je injekcijsko tijelo tj. nosivi stup u tlu. Njegovi osnovni elementi su: modul elastičnosti.
duljina, promjer, čvrstoća injektiranog tijela, vodopropusnost,
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
DULJINA
• • Duljina injekcijskog tijela (stupa) ovisi o raspoloživoj tehnologiji (bušilici) i kreće se do kojih dvadeset (čak i trideset) metara.
Maksimalna zabilježena dubina injektiranja je 70m, ali su potrebni složeniji radni postupci DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
PROMJER
• Promjer injekcijskog tijela ovisi o radnim tlakovima i vremenu injektiranja, a ograničavajući element su svojstva tla, tj. vrsta tla.
Vrsta tla Promjer [cm] šljunak šljunak s malo pijeska šljunak s puno pijeska pijesak pijesak vrlo zbijen pijesak srednje zbijen glina glina žitka glina meka glina kruta glina polučvrsta do čvrsta 80 - 120 100 80 - 90 55 - 80 55 - 60 70 - 75 45 - 100 100 75 55 - 60 45 - 50
KARAKTERISTIKE INJEKCIJSKOG TIJELA
Ovisno o vrsti tla moguće je postići slijedeće jednoosne čvrstoće injekcijskog tijela izvedenog u tlu: u šljunku do 20,0 N/mm 2 ; MN/m 2 u pijesku u prahu i glini u organskom tlu do 15,0 N/mm 2 do 8,0 N/mm 2 do 3,0 N/mm 2 Da bi postigli ovakve vrijednosti potrebno je predvidjeti ugradnju odgovarajuće količine cementa. Odnos između čvrstoće i količine cementa injekcijski ugrađenog u odgovarajući obujam tla vidljiv je iz dijagrama DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ČVRSTOĆA INJEKTIRANOG VOLUMENA
• • • • • Osnovni elementi od kojih ovisi čvrstoća mlazno injektiranog tla su: 1. Vodocementni faktor (što je W/C veći, čvrstoća je niža).
2. Sadržaj cementa (što je veća količina cementa, čvrstoća je veća).
3. Vrsta tla i granulometrijski sastav (u pijesku i šljunku postižu se veće čvrstoće nego u glini i prahu).
4. Starost (što je injektirana smjesa starija, to joj je i veća čvrstoća, s tim da je porast čvrstoće sporiji nego kod betona).
5. Korišteni sustav mlaznog injektiranja (1 fluid, 2 fluida ili 3 fluida).
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
KARAKTERISTIKE INJEKCIJSKOG TIJELA
Vodopropusnost vrijednosti 10 -7 mlazno injektiranog tla leži unutar do 10 -9 m/s (10 -5 i 10 -7 cm/s) Moduli elastičnosti iznose približno : za šljunak 10000 -15000 MN/m 2 za pijesak 7000 -10000 MN/m 2 za prah i glinu za organsko tlo 4000 - 5000 MN/m 2 1500 - 3000 MN/m 2 Faktor sigurnosti bitno ovisi o konstrukciji, a okvirna vrijednost mu je F s = 2,0 do 3,0 DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
TRI OSNOVNA POSTUPKA IZVEDBE MLAZNOG INJEKTIRANJA
• • • jednofluidni sustav (injekcijska smjesa) dvofluidni sustav (injekcijska smjesa zrak, odnosno injekcijska smjesa - voda) trofluidni sustav (injekcijska smjesa - voda - zrak)
PRIKAZA PARAMETERA IZVEDBE TRI SUSTAVA MLAZNOG INJEKTIRANJA Kauschinger et al., 1989 DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Gubitci…
• • Kod malih udaljenosti između pumpne stanice i položaja injektiranja gubitak tlaka kroz cijevi je zanemariv, posebice u usporedbi s visinom pumpanja (3600 m). Kako je brzina injekcijske smjese u bušaćim šipkama relativno mala, to je kod uobičajenih duljina šipki i pad tlaka između mlaznice i vrteće glave također malen.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Gustoća injekcijske smjese ( r is ) u ovisnosti o vodocementnom faktoru W/C Međusobni odnosi: DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ODREĐIVANJE PROMJERA INJEKTRANOG TIJELA IZ GUSTOĆE SUSPENZIJE
Promjer injektiranog tijela DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ODREĐIVANJE KOLIČINE CEMENTA PO m
3
INJEKTIRANOG TLA
Količina cementa Veličina protoka injekcijske smjese za zadanu količinu cementa DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
ANALIZA KONSTRUKCIJE POBOLJŠANJA TLA VERTIKALNIM STUPOVIMA
• • Maksimalna nosivost (sila loma) pojedinačnog stupa određena je posmičnom čvrstoćom okolne meke gline (lom tla) ili čvrstoćom građe stupa (lom injektiranog stupa).
Sila loma tla određena je otporom trenja po plaštu i otporom baze stupa, a za slučaj pojedinačnog stupa odgovarajući izraz za silu loma je: DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI
Dozvoljeno opterećenje jednog stupa
• • • Nosivost preko baze ne može prijeći tlačnu čvrstoću materijala stupa. Tlačna čvrstoća građe često određuje nosivost kad je injektirani stup tla opterećen negativnim trenjem.
Dozvoljeno opterećenje pojedinog stupa je: gdje je Fs faktor sigurnosti.
Ako u račun ne uzimamo posmičnu čvrstoću neojačanog tla između stupova, faktor sigurnosti bi trebao biti Fs = 1,5. U slučaju kad se posmična čvrstoća neojačanog tla uzima u obzir, onda bi faktor sigurnosti trebao biti minimalno 3,0.
DIPLOMSKI STUDIJ, GRAĐEVINSKI FAKULTET U RIJECI