Преузми

Report
Prof. Dr Biljana Abolmasov
Inženjerska geodinamika
Proces odronjavanja-Odroni
1
Odronjavanje materijala je savremeni
geodinamički proces otkidanja i naglog
stropoštavanja stenskih masa, sa
slobodnim padanjem, kotrljanjem i
odskakanjem razbijenih blokova ili
komada, po strmim odsecima padina ili
kosina izgrađenih od čvrstih stenskih
masa
Inženjerska geodinamika
Definicija procesa (Janjić, 1979)
2
Inženjerska geodinamika
• Pripadaju grupi gravitacionih procesa
• Do odronjavanja može doći usled
mnogobrojnih uzročnka - zamrzavanja
vode u pukotinama, usled insolacije,
bubrenja pukotinske ispune, hidrauličkih
pritisaka, kao i biogenih procesa pri rastu
korenja šumskog bilja
• Mogu nastati i kao rezultat delovanja seizmičkih
sila u tektonski ispucalim sredinama
3
Inženjerska geodinamika
Klasifikacija padinskih procesa prema
mehanizmu kretanja i vrsti pokrenutog
materijala (IAEG)
4
Inženjerska geodinamika
Odronjavanje (USGS)
5
1. Odvaljivanje
2. Translatorno ili
rotaciono kretanje
po padini
3. Padanje i udaranje
velikom silinom o
površinu terena
4. Raspadanje u manje
blokove i drobinu
Inženjerska geodinamika
Mehanizam kretanja
6
Erozioni deo
Inženjerska geodinamika
• Deo padine ili
kosine u kome se
nalaze labilne
stenske mase,
odnosno gde
dolazi do
odronjavanja
naziva se zona
odronjavanja
• Kod svakog odrona
razlikuje se njegov
erozioni i
akumulacioni deo
Akumulacioni
deo
7
• telo odrona- celokupna količina odronjenog i
deponovanog materijala,
• debljina odrona- upravno rastojanje zasipa od
njegove površine do podloge,
• granica odrona- periferna linija koja u potpunosti
okonturuje odronjenu masu,
• površina odrona- vidljiva površina tela odrona
• zapremina odrona- ukupna zapremina
nagomilane otkinute stenske mase
Inženjerska geodinamika
Elementi odrona
8
Inženjerska geodinamika
• podloga odrona- stenske mase na kojima leži
odronjeni materijal po završetku kretanja
• dužina odrona- rastojanje između najniže i najviše
granice tela odronjene mase (skoro se uvek
poklapa sa pravcem kretanja)
• širina odrona- rastojanje dve naspramne bočne
granice odrona
• čelo odrona- hipsometrijski najviša tačka na
odronu
• nožica odrona- hipsometrijski najniža tačka na
odronu
9
Inženjerska geodinamika
• Zona otkidanja-mesto na padini gde dolazi do
otkidanja
• Zona tranzita-predstavlja onaj deo padine ili kosine
po kome se otkinuti delovi kreću
L=α+45·Ho/45o, gde je:
L-dužina odletanja odronjenog materijala
α-nagib padine
Ho(m)-visina padanja
• Zona akumulacije-nalazi se u podnožju strmih
odseka, gde se nagomilava odronjeni materijal
10
Inženjerska geodinamika
• Ukoliko je stena pre odrona bila tekonski jako ispucala,
tada će raspadanje u pojedine komade biti izraženije, a
fragmenti sitniji
11
Uzroci nastanka
• Hemijsko-mineraloško-petrografski sastav stena,
njihova stabilnost i otpornost na egzogene agense
u površinskim delovima
• Dugotrajni procesi promene naponskih stanja
• Promena fizičko-mehaničkih svojstava stenskih
masa usled procesa raspadanja (usled promene
mineraloškog sastava, vlažnosti...)
Inženjerska geodinamika
Prirodni (ubrzavaju ili direktno utiču):
12
Inženjerska geodinamika
• Anizotropija fizičko-mehaničkih svojstava u
stenskom masivu
• Ispucalost stena usled aktivnih tektonskih procesa
• Mrazno-dinamički procesi pri zamrzavanju i
odmrzavanju vode u šupljinama i porama stena
• Kristalizacija mineralnih soli u pukotinama stena
• Sufoziono ispiranje sitnozrnih čestica
13
Inženjerska geodinamika
• Insolacioni procesi-zagrevanje i hlađenje stena
pod uticajem sunčeve energije, koje uslovljava
širenje i skupljanje stena
• Zemljotresi
• Abrazioni procesi usleg mehaničkog rada talasa
na obalama jezera i mora
• Podlokavanje obala snagom matica reka u toku
fluvijalno-erozionih procesa
• Nepovoljan prostorni položaj elemenata sklopa
(slojevitosti, pukotina, raseda, škriljavosti...)
• Klimatske karakteristike
14
Inženjerska geodinamika
Tehnogeni uzročnici (nastaju isključivo kao
rezultat inženjerske delatnosti):
• Nagla promena površinskih voda u veštačkim
akumulacionim basenima, pri njihovom punjenju
i pražnjenju
• Vibracije izazvane radom teških mašina ili
upotrebom velike količine eksploziva
• Neadekvatno podsecanje, zasecanje i usecanje u
tektonski jače ispucalim stenama
• Promena morfologije padine izradom useka i
zaseka ili podsecanjem padine u njenim nožičnim
delovima pri izgradnji puteva
• Dinamičko opterećenje saobraćajnica u
planinskim rejonima
15
• Odroni u vezanim kamenitim i
polukamenitim stenama (zapremina i do
nekoliko hiljada m3
• Odroni u slabo vezanim stenama
• Odroni u stenama heterogenog
materijalnog sastava i stanja
Inženjerska geodinamika
Podela odrona prema vrstama stena u
kojima se javljaju (po M.N. Rojnišviliju):
16
Podela odrona prema litološkom sastavu (M.
Janjiću, 1979)
• Raznorodni ili materijalno heterogeni-telo
odrona čine blokovi i drobina različitih vrsta
stena ili njihovih kompleksa
Inženjerska geodinamika
• Jednorodni ili homogeni-telo odrona čine
blokovi i drobina od iste litološke vrste
17
Podela prema veličini tela odrona
(Janjić, 1979)
Površina, m2
Zapremina, m3
do 10
do 100
2.
Mali
10-100
100-1 000
3.
Srednje veličine
100-1 000
1 000-100 000
4.
Veliki
1 000-100 000
5.
Vrlo veliki
> 100 000
100 000-1 000
000
>1 000 000
Inženjerska geodinamika
Redn Kategorija
i broj odrona
1.
Vrlo mali
18
Pojedinačno otkidanje (n)
Pojedinačne gromade
Mali odroni
Odroni srednje veličine
Krupni odroni
Grandiozni odroni
(katastrofalni)
do 10 m3 (n)
10-100 m3
100-1 000 m3
(n)x103-104 m3
(n)x105 m3
(n)x106-107 m3
Inženjerska geodinamika
Podela odrona prema veličini,
odnosno zapremini (po Zolotarjevu)
19
• Odroni u padini
• Odroni u kosini
• Odroni u obali
Inženjerska geodinamika
Podela odrona prema mestu
događanja (Janjić,1979)
20
• Početno rotiranje, zatim padanje bloka,
• Kliženje pa padanje,
• Kotrljanje pa padanje,
• Padanje pa kotrljanje,
• Padanje pa osipanje,
• Kliženje pa padanje, a zatim ponovo kliženje
Inženjerska geodinamika
Postoje različiti vidovi odronjavanja stenskih
masa:
21
Inženjerska geodinamika
• Prikupljanje geoloških podataka na terenu- merenjem,
osmatranjem, kartiranjem i izvođenjem istražnih radova
• Osnovna svojstva stenskih masa -sastav, struktura i
tekstura stenske mase, ispucalost i čvrstoća na smicanje
stenskih masa
• Kako do loma dolazi delom duž diskontinuiteta, a delom
duž monolitnog dela razlikujemo: čvrstoću na smicanje
duž diskontinuiteta i čvrstoču duž monolitnog dela
stenske mase
22
• Kružni
• Ravan
• Klinast
• Vertikalno odvaljivanje
Inženjerska geodinamika
Osnovne vrste loma u stenskim masama
23
Inženjerska geodinamika
• Kružni lom je karakterističan za jako ispucale
stenske mase koje su slabe i sa pukotinama na
veoma malim rastojanjima
• Ravan lom se javlja u stenskim masama koje
sadrže dominantne pukotine koje padaju ka kosini
i pružaju se paralelno sa čelom kosine
• Klinast lom se javlja u stenskim masama sa dve
dominantne familije pukotina. Ovaj lom je
najčešći
• Vertikalno obrušavanje se javlja u stenama koje
imaju diskontinuitete koji se strmo i duboko
pružaju u kosinu. Do loma dolazi po
diskontinuitetima i oni su paralelni sa čelom
kosine
24
Inženjerska geodinamika
• Projektovanje sanacionih mera kod kosina u
čvrstim stenskim masama zavisi od konkretnih
uslova na terenu i ne može se dati univerzalno
rešenje
• Svaki slučaj je jedinstven i zavisiće od niza faktora
kao što su vrsta stenske mase, visina kosina,
količina i krupnoća odronjenog materijala
• Zbog toga je zadatak inženjera geotehnike da
nađe bezbedno i ekonomično rešenje problema u
konkretnom slučaju
25
Za prognozu razvoja odrona koristi se
koeficijent ugroženosti Ku (Lomtadze, 1976)
Gde su:
Xt-daljina dokle dospeva stena otkinuta od svog
korena, pri odronjavanju
Xf-projektovana osmatrana površina, ili dužina
proizvoljno posmatranog dela terena za koji se
određuje urgoženost
Inženjerska geodinamika
Ku=Xt/Xf
26
Lansirna daljina Lo
-
- Za nagnutu kosinu padine
Inženjerska geodinamika
- Za vertikalnu kosinu padine
27
Inženjerska geodinamika
Gde su:
• Lo- lansirna daljina (m)
• H- visina kosine prirodne padine
• α- nagib veštački formirane kosine ili prirodne
padine
• g- ubrzanje sile zemljine teže
• β- ugao odletanja otkinutih komada
• v- brzina kretanje stenskih masa pri obrušavanju,
tj. početna brzina lansiranja
Za ugao β preporučuje se 90-α/2
28
Nagib
kosine
90°
80°
70°
60°
50°
40°
12
3.5
Visina kosine (m)
20
30
40
6.0
12.0
12.0
50
15.0
3.5
3.0
2.5
5.5
5.0
4.5
8.0
7.5
7.0
11.0
10.0
9.0
14.0
13.0
12.0
2.5
2.5
4.5
4.0
6.5
6.0
8.5
8.0
11.0
10.0
Inženjerska geodinamika
• Utvrđivanjem lansirne daljine odronjenog materijala može se
za sve labilne blokove kod projektovanja useka i zaseka putnih
saobraćajnica, utvrditi neophodna zona zaštite u zavisnosti od
nagiba projektovane kosine i njene visine.
• U tebeli su date vrednosti širine zaštitne zone za različite
kosine koje se sreću u praksi (Lomtadze, 1976):
29
4.2. Analiza stabilnosti kosina
• RMR klasifikacija (Rosk Mass Rating)-Bianiewski
Zasniva se na sledećim parametrima:
- Jednoaksijalna čvrstoća na pritisak
- Indeks kvaliteta jezgra (RQD)
- Razmak diskontinuiteta
- Stanje diskontinuiteta
- Stanje podzemne vode
- Orjentacija pukotina
Za potrebe ove klasifikacije stenska masa se podeli na približno
uniformne zone, a zatim se za svaku zonu daje procena
parametara. Granice zona su uglavnom pravci glavnih
diskontinuiteta ili granice različitih stena. Konačna vrednost jeste
srednja vrednost parametara.
Inženjerska geodinamika
• Analitičke metode analize stabilnosti kosina zasnivaju se na
klasifikaciji stenskih masa.
30
Analiza mogućnosti od odrona
(RHRS)- Rock Hazard Rating System
Inženjerska geodinamika
Svrha ove klasifikacije je identifikacija kosina koje
su opasne i zahtevaju hitne dodatne mere ili
dalja istraživanja.
31
Inženjerska geodinamika
Dijagram bodova u
odnosu na visinu
kosine (Hoek, 2007)
32
Inženjerska geodinamika
• Prema Hoek-u sve kosine sa ukupnim brojem
bodova menjim od 300 su ocenjene kao kosine
malog prioriteta, dok kosine sa brojem bodova
većim od 500 zahtevaju hitne mere.
• Analiza stabla događaja – u ovoj analizi je
verovatnoća dešavanja dodeljena svakom
parametru koji može dovesti do hazarda.
33
Inženjerska geodinamika
• Linija na dijagramu označena kao BC Hydro
društveni rizik predstavlja godišnju mogućnost
hazarda (prema lomovima brane) od 0.001
života/godini odnosno 1 život u 1000 godina.
Ova linije prema Hoek-y može direktno da se
primeni na kosine u stenskim masama. Ta tačka
predstavlja BC Hydro individualni rizik od 1 u
10.000
• Klasifikacija RHRS i analiza stabla događaja su
grubi sistemi za analizu, dok iskustvo inženjera
može imati presudan uticaj
34
• Nagli razvoj informatike doveo je do široke primene
računara i računarskih softvera. Samim tim oni su našli
primenu i kod rešavanja ovakvih vidova inženjerskih
problema.
• Prednosti ovakvih analiza:
- Vreme za analizu je znatno kraće
- Kompjuterska rešenja su detaljnija od računskih
- Mogućnost greške svedena na minimum
- Rešenja se lako dokumentuju i reprodukuju
- Moguće je uraditi više varijanti i proređenje rezultata je
veoma kratko
Inženjerska geodinamika
Numeričke metode analize stabilnosti
kosina
35
• Ojačanje, uklanjanje nestabilnog
materijala i zaštita
• Uklanjanje nestabilnog materijala
• smanjenju nagiba i rasterećenju
• kavanje
• odvajanje individualnih blokova od
stena
Inženjerska geodinamika
Metode sanacije
36
Inženjerska geodinamika
Zaštita odrona mlaznim betonom
37
Zaštita od odronjavanja -torkret
Inženjerska geodinamika
Loše strane ovog vida zaštite
38
Inženjerska geodinamika
Zaštita žičanom mrežom
39
40
Inženjerska geodinamika
Inženjerska geodinamika
Loše strane ovakvog vida zaštite
41
42
Inženjerska geodinamika
Inženjerska geodinamika
Zaštita gabion zidom
43
Inženjerska geodinamika
Zaštita AB zidom i AB galerijom
44
Inženjerska geodinamika
Prstenasta mreža
45
46
Inženjerska geodinamika
Inženjerska geodinamika
• Sanacione mere za lokalizovanje i trajno
umirivanje ovih procesa su vrlo složene, a izbor
metoda i tehničkih rešenja mora se utvrđivati za
svaku pojedinačnu pojavu posebno, pri čemu se
naglašava da šematska, jednom primenjena
rešenja ne mogu biti usvojena i za sve druge
slične pojave
• Sa tehničkog aspekta sprečavanje pojave odrona
praktično je nemoguće ili je vrlo teško. Međutim,
na bazi inženjerskogeoloških podataka mogu se
identifikovati zone odrona, zoniranjem prema
verovatnoći njihovog pojavljivanja
47

similar documents