Permohonan dan Penyelidikan Teknologi Pengukuhan Longgokan Lembaran Keluli di Long Riverbank Penggalian

Abstrak

Teknologi pengukuhan longgokan lembaran keluli digunakan secara meluas dalam projek penggalian yang mendalam, terutamanya dalam persekitaran yang mencabar seperti penggalian tebing sungai yang panjang. Makalah ini memberikan analisis saintifik yang mendalam mengenai aplikasi keluli longgokan lembaran Dalam konteks sedemikian, memberi tumpuan kepada kestabilan struktur mereka, interaksi dengan tanah sekitar, dan prestasi di bawah keadaan geoteknik yang berbeza -beza. Melalui formulasi teoritis, pemodelan elemen terhingga, dan perbandingan berangka, Kajian ini menilai keberkesanan buasir lembaran keluli dalam memastikan keselamatan dan kestabilan penggalian. Aspek utama, termasuk tekanan bumi lateral, ubah bentuk longgokan, dan interaksi struktur tanah, dianalisis dengan formula dan data sokongan. Penyelidikan ini juga membandingkan konfigurasi cerucuk yang berbeza dan strategi tetulang, Menawarkan pandangan untuk mengoptimumkan reka bentuk untuk penggalian tebing sungai.

1. pengenalan

Penggalian Long Riverbank, terutamanya untuk projek infrastruktur bandar seperti terowong utiliti, halangan banjir, atau asas jambatan, menimbulkan cabaran geoteknik yang signifikan. Penggalian ini sering dijalankan di kalangan air, persekitaran tanah yang lembut, di mana mengekalkan kestabilan dan mencegah keruntuhan adalah kritikal. Tumpukan lembaran keluli telah muncul sebagai penyelesaian pilihan kerana kekuatan tinggi mereka, kemudahan pemasangan, dan keupayaan untuk memberikan sokongan struktur dan kalis air.

Kajian ini meneroka aplikasi longgokan lembaran keluli Teknologi Penguatkuasaan di Long Riverbank Excavations, Menekankan analisis saintifik melalui model teori, Data empirikal, dan simulasi berangka. Objektifnya adalah:

1. Menganalisis tingkah laku mekanikal buasir lembaran keluli Di bawah keadaan penggalian sungai.
2. Membangun dan mengesahkan model matematik untuk interaksi tumpukan tanah.
3. Bandingkan konfigurasi cerucuk yang berbeza dan strategi tetulang menggunakan data berangka.
4. Berikan cadangan reka bentuk berdasarkan penemuan saintifik.

2. Kerangka Teori

2.1. Tekanan bumi lateral

Kestabilan buasir lembaran keluli dalam penggalian bergantung pada keupayaan mereka untuk menahan tekanan bumi lateral dari tanah yang ditahan. Teori Rankine Klasik menyediakan asas untuk mengira tekanan bumi yang aktif dan pasif:

• • Tekanan bumi aktif (\(\sigma_a\)):

\[ \sigma_a = \gamma z K_a – 2c \sqrt{K_a} \]

di mana:

• • • \(\gamma\): Berat unit tanah (kn/m³),
    • \(z ): Kedalaman di bawah permukaan tanah (m),
    • \(K_a = \tan^2(45^\circ – \phi/2)\): pekali tekanan bumi aktif,
    • \(\phi\): Sudut geseran tanah (darjah),
    • \(c\): perpaduan tanah (KPA).
  • Tekanan bumi pasif (\(\sigma_p\)):

\[ \sigma_p = \gamma z K_p + 2c \sqrt{K_p} \]

di mana \(K_p = \tan^2(45^\circ + \phi/2)\): pekali tekanan bumi pasif.

Untuk penggalian sungai, Tekanan hidrostatik dari air bawah tanah juga mesti dipertimbangkan:

\[ \sigma_w = \gamma_w z_w \]

di mana \(\gamma_w\): berat badan unit (Biasanya 9.81 kn/m³), Dan \(z_w\): Kedalaman meja air.

2.2. Interaksi Struktur Tanah

Interaksi antara buasir lembaran keluli dan tanah sekitarnya dimodelkan menggunakan Kaedah lengkung p-y, yang menggambarkan hubungan tak linear antara rintangan tanah sisi ((p)) dan pesongan longgokan ((y)). Lengkung p-y untuk tanah liat, Berdasarkan Matlock (1970), ialah:

\[ p = 0.5 p_u kiri(\frac{y}{y_{50}}\betul)^{1/3} \quad text{untuk} \quad y leq y_{50} \]

di mana:

• \(p_u = 7.5 s_u ): rintangan tanah muktamad (KPA),
• \(s_u ): kekuatan ricih yang tidak terkawal tanah liat (KPA),
• \(y_{50}\): pesongan pada separuh rintangan muktamad (m).

Untuk tanah berpasir, Reese et al. (1974) dicadangkan:

\[ p = p_s y \]

di mana \(A\): pekali empirikal, Dan \(p_s\): rintangan muktamad berdasarkan sifat tanah.

2.3. Analisis kestabilan tumpukan

Kestabilan buasir lembaran keluli dinilai dengan mengira momen lenturan maksimum ((M_{maks})) dan anjakan sisi ((u_x )). Persamaan pembezaan yang pentadbir untuk longgokan yang dimuatkan secara lateral adalah:

\[ Bukan frac{D^4 y}{DZ^4} + k_h y = q(z) \]

di mana:

• \(EI\): Tumpukan flexural ketegaran (KNAM),
• \(k_h\): Modulus subgrade mendatar (kn/m³),
• \(q(z)\): beban sisi yang diedarkan (kn/m).

3. Metodologi

3.1. Kajian kes: Terowong Utiliti di Taizhou, China

Kajian kes berdasarkan projek terowong utiliti di Taizhou, China, digunakan untuk menilai prestasi longgokan lembaran keluli. Penggalian, Terletak di sepanjang tebing sungai, mempunyai kedalaman 5-8 m dan terletak di kawasan tanah lembut yang kaya dengan air dengan meja air bawah tanah yang tinggi (2.5 m di bawah permukaan). Profil tanah terdiri daripada tanah liat silty, Sandy Silt, dan lapisan tanah liat lembut.

• Spesifikasi longgokan: Timbunan lembaran keluli IV Larsen, 400 mm lebar, 12 mm tebal.
• Pengukuhan: Purlins keluli berbentuk H. (400 × 400 × 13 × 21 mm) dan strut paip keluli.
• Pemantauan: Anjakan mendatar dan menegak di bahagian atas timbunan, kekuatan paksi di struts.

3.2. Pemodelan elemen terhingga

Penggalian dimodelkan menggunakan perisian elemen terhingga Plaxis 2D dan 3D. Model tanah pengerasan dengan ketegangan kecil (HSS) diguna pakai untuk mensimulasikan tingkah laku tanah, Perakaunan kekakuan yang bergantung kepada ketegangan. Parameter input utama termasuk:

• Berat unit tanah: 18-20 kN/m³,
• Perpaduan: 10-30 kPa,
• Sudut geseran: 20-30 °,
• Modulus Young: 5-20 MPa.

Tumpukan lembaran keluli dimodelkan sebagai elemen elastik linear dengan modulus keanjalan (\(E )) daripada 210 IPK dan momen inersia (\(I\)) Berdasarkan keratan rentas longgokan.

3.3. Analisis berangka

Analisis yang difokuskan:

1. Anjakan sisi: Anjakan mendatar maksimum (\(u_x\)) Di bahagian atas longgokan.
2. Momen lentur: Momen lenturan maksimum (\(M_{maks}\)) di sepanjang longgokan.
3. Pasukan Strut: Daya paksi dalam strut keluli.
4. Penyelesaian: Penyelesaian permukaan di belakang dinding longgokan.

Simulasi dijalankan untuk tiga keadaan tanah:

• Kes a: Pasir silty (kekakuan tinggi, \(\phi = 30^\circ\)),
• Kes b: Tanah liat lembut (kekakuan rendah, \(s_u = 20 kPa\)),
• Kes c: Lapisan bercampur (tanah liat silty di atas lumpur berpasir).

4. Keputusan dan Perbincangan

4.1. Anjakan sisi

Anjakan sisi maksimum (\(u_x\)) bervariasi dengan ketara dengan keadaan tanah:

• Kes a (Pasir silty): \(u_x = 25 \teks{ mm}\), dalam had yang dibenarkan (\(u_{semua} = 39 \teks{ mm}\)).
• Kes b (Tanah liat lembut): \(u_x = 62.4 \teks{ mm}\), melebihi had yang dibenarkan, menunjukkan ketidakstabilan yang berpotensi.
• Kes c (Lapisan bercampur): \(u_x = 40 \teks{ mm}\), sedikit diterima.

Pemindahan yang lebih tinggi dalam tanah liat lembut disebabkan oleh kekakuan tanah yang lebih rendah dan tekanan air bawah tanah yang lebih tinggi. Analisis lengkung p-y mengesahkan tingkah laku ketegangan di tanah liat, dengan rintangan puncak \(p_u = 7.5 s_u = 150 \teks{ KPA}\).

4.2. Momen lentur

Momen lenturan maksimum (\(M_{maks}\)) telah dikira sebagai:

• Kes a: 180 KNM/M.,
• Kes b: 223.8 KNM/M.,
• Kes c: 200 KNM/M..

Momen lentur yang lebih tinggi dalam tanah liat lembut mencerminkan peningkatan pemuatan sisi disebabkan oleh rintangan pasif yang rendah. Bahagian longgokan telah diubah saiz dalam kes B untuk memenuhi kriteria prestasi, Meningkatkan modulus seksyen oleh 20%.

4.3. Pasukan Strut

Kuasa paksi di struts adalah:

• Kes a: 50-100 kN,
• Kes b: 22.51-121.91 KN,
• Kes c: 70-110 KN.

Kekuatan yang lebih tinggi dalam kes b menunjukkan pergantungan yang lebih besar pada pendakian dalaman untuk mengekalkan kestabilan di tanah lembut.

4.4. Penyelesaian permukaan

Penyelesaian permukaan di belakang dinding longgokan adalah:

• Kes a: 15 mm,
• Kes b: 117 mm,
• Kes c: 50 mm.

Penyelesaian yang berlebihan dalam kes B menonjolkan keperluan untuk tetulang tambahan, seperti penstabilan tanah atau penyembuhan longgokan yang lebih dalam.

4.5. Perbandingan berangka

Kajian parametrik berbanding cantilever, Single-Ancheored, dan sistem cerucuk dua kali:

• Cantilever: \(u_x = 70 \teks{ mm}\), \(M_{maks} = 250 \teks{ KNM/M.}\),
• Single-Ancheored: \(u_x = 40 \teks{ mm}\), \(M_{maks} = 200 \teks{ KNM/M.}\),
• Double-Ancheored: \(u_x = 25 \teks{ mm}\), \(M_{maks} = 180 \teks{ KNM/M.}\).

Sistem dua kali beransur-ansur memberikan prestasi terbaik, Mengurangkan anjakan oleh 64% dan momen lentur oleh 28% berbanding dengan sistem cantilever.

5. Analisis saintifik

5.1. Interaksi tumpukan tanah

Analisis lengkung p-y mendedahkan bahawa tingkah laku longgokan pasif dalam tanah liat lembut mempamerkan ketegangan melembutkan, dengan hubungan p-δ hiperbolik:

\[ p = frac{\Delta}{a + b delta} \]

di mana \(A ) Dan \(b\): Parameter yang sesuai, Dan \(\delta\): Anjakan Tanah Tanah Relatif.

Rintangan tanah muktamad (\(p_u = 7.5 s_u )) disahkan melalui data medan, menunjukkan perjanjian dalam 5% ramalan berangka.

5.2. Kesan kedalaman penggalian

Meningkatkan kedalaman penggalian dari 5 m ke 8 m meningkat \(u_x\) oleh 50% Dan \(M_{maks}\) oleh 30%. Hubungan antara kedalaman penggalian (\(H\)) dan anjakan dianggarkan sebagai:

\[ U_x proposal h ^{1.5} \]

Peningkatan tak linear ini menggariskan keperluan untuk penyemakan yang lebih mendalam atau pendakap tambahan untuk penggalian yang lebih dalam.

5.3. Pengaruh air bawah tanah

Tekanan hidrostatik meningkatkan beban sisi sebanyak 20-30% di tanah yang kaya dengan air. Pengawasan pengurangan \(u_x\) oleh 15% Dan \(M_{maks}\) oleh 10%, tetapi memerlukan pengurusan yang teliti untuk mengelakkan mengganggu rejim hidrologi.

6. Cadangan Reka Bentuk

Berdasarkan analisis, Cadangan berikut dicadangkan:

1. Pemilihan longgokan: Gunakan buasir lembaran keluli kekuatan tinggi (cth., IV Larsen) dengan modulus seksyen yang mencukupi untuk menahan momen lentur di tanah lembut.
2. Berlabuh: Mengamalkan sistem berlabuh dua untuk penggalian lebih mendalam daripada 5 m untuk meminimumkan perpindahan dan momen lentur.
3. Penstabilan tanah: Melaksanakan buasir pencampuran tanah yang mendalam atau jet grouting dalam tanah liat lembut untuk meningkatkan kekakuan tanah dan mengurangkan penyelesaian.
4. Pemantauan: Pasang inclinometers dan sensor geodetik untuk memantau anjakan longgokan dan daya strut dalam masa nyata.
5. Penyahairan: Gunakan penyahairan terkawal untuk mengurangkan tekanan hidrostatik, dengan pemantauan untuk mengelakkan pengeluaran air bawah tanah yang berlebihan.

Catatan Berkaitan

Adakah kaedah longgokan paip tersedia yang sesuai untuk tanah lembut?

Penggunaan cerucuk paip dalam pembinaan asas telah menjadi pilihan popular selama bertahun-tahun. Buasir paip digunakan untuk memindahkan beban struktur ke lebih dalam, lapisan tanah atau batu yang lebih stabil.

cerucuk paip | cerucuk tiub Bahan gred keluli

Faedah Kekuda Paip Penggunaan kekuda paip dalam pembinaan menawarkan beberapa kelebihan yang ketara: Kekuatan dan Kapasiti Menanggung Beban: Kekuda paip terkenal dengan nisbah kekuatan kepada berat yang tinggi. Paip yang saling bersambung mengagihkan beban secara sama rata, menghasilkan struktur yang kukuh dan boleh dipercayai. Ini membolehkan pembinaan rentang yang besar tanpa memerlukan tiang atau rasuk sokongan yang berlebihan.

Apakah Piawaian Bendalir menyampaikan paip dan aplikasi lancar?

Piawaian untuk paip lancar penyalur bendalir bergantung pada negara atau wilayah anda berada, serta aplikasi khusus. Namun begitu, beberapa piawaian antarabangsa yang digunakan secara meluas untuk paip lancar penghantar bendalir adalah: ASTM A106: Ini ialah spesifikasi standard untuk paip keluli karbon lancar untuk perkhidmatan suhu tinggi di Amerika Syarikat. Ia biasanya digunakan dalam loji kuasa, kilang penapisan, dan aplikasi perindustrian lain yang mempunyai suhu dan tekanan tinggi. Ia meliputi paip dalam gred A, B, dan C, dengan sifat mekanikal yang berbeza-beza bergantung pada gred. API 5L: Ini adalah spesifikasi standard untuk paip talian yang digunakan dalam industri minyak dan gas. Ia meliputi paip keluli yang lancar dan dikimpal untuk sistem pengangkutan saluran paip, termasuk paip untuk menghantar gas, Air, dan minyak. Paip API 5L boleh didapati dalam pelbagai gred, seperti X42, X52, X60, dan X65, bergantung pada sifat bahan dan keperluan aplikasi. ASTM A53: Ini adalah spesifikasi standard untuk paip keluli tergalvani hitam yang lancar dan dikimpal dan dicelup panas yang digunakan dalam pelbagai industri, termasuk aplikasi penyampaian bendalir. Ia meliputi paip dalam dua gred, A dan B, dengan sifat mekanikal yang berbeza dan kegunaan yang dimaksudkan. DARI 2448 / DALAM 10216: Ini adalah piawaian Eropah untuk paip keluli lancar yang digunakan dalam aplikasi penghantar bendalir, termasuk air, gas, dan cecair lain. Baca lagi

Apakah jenis kakisan yang paling biasa yang direka bentuk untuk menahan paip lancar penghantar bendalir?

Paip lancar penghantar cecair direka bentuk untuk menahan pelbagai jenis kakisan bergantung pada bahan yang digunakan dan aplikasi khusus. Beberapa jenis kakisan yang paling biasa yang direka bentuk untuk menahan paip ini termasuk: kakisan seragam: Ini adalah jenis kakisan yang paling biasa, di mana seluruh permukaan paip terhakis secara seragam. Untuk menahan kakisan jenis ini, paip selalunya diperbuat daripada bahan tahan kakisan, seperti keluli tahan karat atau dilapik dengan salutan pelindung. Kakisan galvanik: Ini berlaku apabila dua logam yang tidak serupa bersentuhan antara satu sama lain dengan kehadiran elektrolit, membawa kepada kakisan logam yang lebih aktif. Untuk mengelakkan kakisan galvanik, paip boleh dibuat daripada logam yang serupa, atau mereka boleh diasingkan antara satu sama lain menggunakan bahan penebat atau salutan. Kakisan lubang: Pitting adalah bentuk kakisan setempat yang berlaku apabila kawasan kecil di permukaan paip menjadi lebih mudah diserang., membawa kepada pembentukan lubang kecil. Hakisan jenis ini boleh dicegah dengan menggunakan bahan dengan rintangan pitting yang tinggi, seperti aloi keluli tahan karat dengan tambahan molibdenum, atau dengan menggunakan salutan pelindung. Kakisan celah: Hakisan celah berlaku di ruang sempit atau jurang antara dua permukaan, sebegitu Baca lagi

Apakah jenis skrin wayar baji yang berbeza?

Skrin wayar baji, juga dikenali sebagai skrin wayar profil, biasanya digunakan dalam pelbagai industri untuk keupayaan penyaringan yang unggul. Mereka dibina daripada dawai berbentuk segi tiga,

Apakah perbezaan antara selongsong berlubang dan paip selongsong berlubang ?

2 7/8dalam J55 K55 Paip Selongsong Telaga Berlubang adalah salah satu produk utama kami abter keluli, mereka boleh digunakan untuk air, Minyak, medan penggerudian telaga gas. Ketebalan boleh dibekalkan dari 5.51-11.18mm berdasarkan kedalaman telaga pelanggan dan sifat mekanikal yang diperlukan. Biasanya mereka disediakan dengan sambungan benang, seperti NUE atau EUE, yang akan lebih mudah dipasang di tapak. Panjang paip selongsong berlubang 3-12m tersedia untuk ketinggian pelantar penggerudian berbeza pelanggan. Diameter lubang dan kawasan terbuka di permukaan juga disesuaikan. Diameter lubang yang popular ialah 9mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, dan lain-lain.