41 ГОДИНА ГРАЂЕВИНСКОГ ФАКУЛТЕТА СУБОТИЦА Међународна конференција Савремена достигнућа у грађевинарству 24. април Суботица, СРБИЈА NAPONSKO INJ

Слични документи
Poglavlje 4

Predavanje 8-TEMELJI I POTPORNI ZIDOVI.ppt

АНАЛИЗА ПРОБЛЕМА ТЕРМИЧКЕ ДИЛАТАЦИЈЕ L КОМПЕНЗАТОРА ПРЕМА СТАНДАРДУ AD 2000 И ДРУГИМ МЕТОДАМА Милан Травица Иновациони центар Машински факултет Универ

NASLOV RADA (12 pt, bold, Times New Roman)

Ravno kretanje krutog tela

Proracun strukture letelica - Vežbe 6

Microsoft Word Q19-050

Microsoft PowerPoint - OMT2-razdvajanje-2018

ИСПИТНА ПИТАЊА ЗА ПРВИ КОЛОКВИЈУМ 1. Шта проучава биофизика и навести бар 3 области биофизике 2. Основне физичке величине и њихове јединице 3. Појам м

Динамика крутог тела

Microsoft PowerPoint - Teorija kretanja vozila-predavanje 3.1.ppt

Microsoft PowerPoint - STABILNOST KONSTRUKCIJA 4_19 [Compatibility Mode]

CVRSTOCA

Slide 1

Slide 1

ma??? - Primer 1 Spregnuta ploca

Microsoft Word - Elektrijada_V2_2014_final.doc

ПОДЈЕЛА ТЛА ПРЕМА ВЕЛИЧИНИ ЗРНА

Pismeni ispit iz MEHANIKE MATERIJALA I - grupa A 1. Kruta poluga AB, oslonjena na oprugu BC i okačena o uže BD, nosi kontinuirano opterećenje, kao što

PowerPoint Presentation

[font: 12 pt, 2 prazne linije]

Slide 1

OBIM AKREDITACIJE

Microsoft PowerPoint - Pokazatelji TP i stopa TP_ za studente [Compatibility Mode]

Microsoft Word - CAD sistemi

PowerPoint Presentation

Microsoft Word - TPLJ-januar 2017.doc

_cas 8 temelji i gredni sistemi

Microsoft PowerPoint - ravno kretanje [Compatibility Mode]

PRIMER 1 ISPITNI ZADACI 1. ZADATAK Teret težine G = 2 [kn] vezan je užadima DB i DC. Za ravnotežni položaj odrediti sile u užadima. = 60 o, β = 120 o

Microsoft Word - GI_novo - materijali za ispit

Microsoft Word - 7. cas za studente.doc

СТРАХИЊА РАДИЋ КЛАСИФИКАЦИJА ИЗОМЕТРИJА И СЛИЧНОСТИ Према књизи [1], свака изометриjа σ се може представити ком позици - jом неке транслациjе за векто

9. : , ( )

Univerzitet u Beogradu Elektrotehnički fakultet Katedra za energetske pretvarače i pogone ISPIT IZ SINHRONIH MAŠINA (13E013SIM) 1. Poznati su podaci o

Microsoft Word Q19-048

broj 043.indd - show_docs.jsf

PowerPoint Template

untitled

5 - gredni sistemi

Microsoft PowerPoint - ME_P1-Uvodno predavanje [Compatibility Mode]

ДРУШТВО ФИЗИЧАРА СРБИЈЕ МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ И СПОРТА РЕПУБЛИКЕ СРБИЈЕ Задаци за републичко такмичење ученика средњих школа 2006/2007 године I разред

Microsoft PowerPoint - IS_G_predavanja_ [Compatibility Mode]

M e h a n i k a 1 v e ž b e 4 /1 1 Primer 3.1 Za prostu gredu prikazanu na slici odrediti otpore oslonaca i nacrtati osnovne statičke dijagrame. q = 0

Microsoft Word - Domacii zadatak Vektori i analiticka geometrija OK.doc

Slide 1

Microsoft Word - ETH2_EM_Amperov i generalisani Amperov zakon - za sajt

Mustafa_Aldarwish_Referat_konacno

Субструктура гредних мостова

Slide 1

Microsoft Word - Dopunski_zadaci_iz_MFII_uz_III_kolokvij.doc

MB &ton Regionalni stručni časopis o tehnologiji betona Godina: MB&ton 1

ТЕСТ ИЗ ФИЗИКЕ ИМЕ И ПРЕЗИМЕ 1. У основне величине у физици, по Међународном систему јединица, спадају и следеће три величине : а) маса, температура,

PowerPoint Presentation

mfb_april_2018_res.dvi

Microsoft Word - Elektrijada_2008.doc

RG_V_05_Transformacije 3D

M e h a n i k a 1 v e ž b e 4 / 2 9 Primer 3.5 Za prostu gredu prikazanu na slici odrediti otpore oslonaca i nacrtati osnovne statičke dijagrame. Pozn

PowerPoint Presentation

Slide 1

Microsoft PowerPoint - Teorija kretanja vozila-predavanje 4.1.ppt

Geometrija molekula

Microsoft PowerPoint - STABILNOST KONSTRUKCIJA 2_18 [Compatibility Mode]

Slide 1

ЕНЕРГЕТСКИ ТРАНСФОРМАТОРИ

Analiticka geometrija

ma??? - Primer 6 Proracun spregnute veze

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint Lucne brane.ppt [Compatibility Mode]

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET, UNIVERZITET U BEOGRADU KATEDRA ZA ELEKTRONIKU UVOD U ELEKTRONIKU - 13E041UE LABORATORIJSKA VEŽBA Primena mikrokontrolera

Z-18-61

STABILNOST SISTEMA

Microsoft Word - Tabela 5.2 Specifikacija predmeta.doc

PowerPoint Presentation

Kvadrupolni maseni analizator, princip i primena u kvali/kvanti hromatografiji

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Potrošnja goriva Teorija kretanja drumskih vozila Potrošnja goriva

Microsoft PowerPoint - Odskok lopte

НАУЧНО-НАСТАВНОМ ВЕЋУ

Univerzitet u Beogradu Mašinski fakultet Konstrukcija i tehnologija proizvodnje letelica PODEŠAVANJE PROGRAMSKOG PAKETA CATIA V5 Miloš D. Petrašinović

PowerPoint Presentation

Зборник радова 6. Међународне конференције о настави физике у средњим школама, Алексинац, март Одређивање коефицијента пригушења у ваздуху

Република Србија МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ, НАУКЕ И ТЕХНОЛОШКОГ РАЗВОЈА ЗАВОД ЗА ВРЕДНОВАЊЕ КВАЛИТЕТА ОБРАЗОВАЊА И ВАСПИТАЊА школска 2017/2018. година ТЕС

katalog1414

mfb_jun_2018_res.dvi

Projektovanje tehnoloških procesa

Mate_Izvodi [Compatibility Mode]

Microsoft PowerPoint - Opruge kao funkcionalni elementi vezbe2.ppt

Pojam konstrukcije, izbor konstruktivnog sistema, konstruktivni sistemi kroz istoriju. Linijski konstruktivni elementi grede,definicija, opšte

Stručno usavršavanje

ma??? - Primer 4 Bocno torziono izvijanje spregnutog nosaca

8. ( )

Uvod u statistiku

48. РЕПУБЛИЧКО ТАКМИЧЕЊЕ ИЗ ФИЗИКЕ УЧЕНИКА СРЕДЊИХ ШКОЛА ШКОЛСКЕ 2009/2010. ГОДИНЕ I РАЗРЕД Друштво Физичара Србије Министарство Просвете Републике Ср

Microsoft Word - 13pavliskova

Microsoft PowerPoint - fizika 4-rad,snaga,energija2014

VIK-01 opis

POSLOVNI INFORMACIONI SISTEMI I RA^UNARSKE

PowerPoint Presentation

8. susreti Hrvatskog društva za mehaniku Osijek, 7. i 8. srpnja godine 1 Numeričko modeliranje procesa kvazi-krhkog loma primjenom faznog modeli

Транскрипт:

NAPONSKO INJEKTIRANJE STENSKIH MASA -ANALIZA NAPONSKOG STANJA- Dragan Lukić Aleksandar Pančić Martina Vojnić Purčar УДК: 64.38.4:55. DOI: 0.445/konferencijaGFS 05.048 Rezime: U radu je izvršena uporedna analiza naponskog stanja stenske mase oko kružnog tunelskog otvora za slučaj sa i bez naponskog injektiranja. Modeliranje je izvršeno u uslovima ravnog stanja deformacija pri čemu je čvrstoća stenske mase definisana Mohr-Kulonovim kriterijumom. Posmatrana stenska masa izložena je hidrostatičkom stanju naprezanja. Naponsko injektiranje, u prvom slučaju, prikazano je u uslovima povećanja ugla unutrašnjeg trenja i kohezije u zoni plastičnosti oko iskopa. U drugom slučaju prikazano je naponsko injektiranje u uslovima nanošenja pritiska na konturu iskopa. Dobijeni rezultati, numeričkim i analitičkim metodama, pokazuju da naponsko injektiranje značajno poboljšava mehaničke osobine stenske mase. Ključne reči: naponsko injektiranje, tunel, stenska masa, numerička analiza, zona plastičnosti. UVOD Izgradnja geotehničkih objekata na terenima nepogodnim za građenje uslovljena je primenom tehnoloških postupaka za poboljšanje tih terena. Jedan od tih postupaka je injektiranje stenskih masa. Injektiranje ima za svrhu da se ubrizgavanjem raznih injekcionih smesa u stensku masu poveća otpornost i smanji vodopropusnost, a u izvesnim slučajevima da obezbedi neposrednu vezu između objekta i stenske mase. Injektiranja se mogu se podeliti u četiri grupe []: -kontaktno injektiranje-ispuna šupljina na kontaktu betona i stenske mase -vezno injektiranje-povezivanje u konstruktivnu celinu obloge i stenske mase -konsolidaciono injektiranje-poboljšanje mehaničkih karakteristika stena -naponsko injektiranje Prof. dr Dragan Lukić, dipl.inž. građ., Univerzitet u Novom Sadu, Građevinski fakultet Subotica, Kozaračka a, Subotica, Srbija, tel: 04 554 300, e mail: drlukic.lukic@gmail.com Aleksandar Pančić, dipl.inž. građ., student doktorskih studija, Univerzitet u Novom Sadu, Građevinski fakultet Subotica, Kozaračka a, Subotica, Srbija, tel: 04 554 300, e mail: pancic707@hotmail.com Ass. Martina Vojnić Purčar, dipl.inž. građ., Univerzitet u Novom Sadu, Građevinski fakultet Subotica, Kozaračka a, Subotica, Srbija, tel: 04 554 300, e mail: vojnicmartina@gmail.com 385

4 th ANNIVERSARY FACULTY OF CIVIL ENGINEERING SUBOTICA International conference Contemporary achievements in civil engineering 4. April 05. Subotica, SERBIA Slika. Šematski prikaz injektiranja Naponsko injektiranje ima zadatak da u stenskoj masi oko tunela izazove pritiske koji će izvršiti prednaprezanje, dajući joj prednapone pritiska. Prednaprezanje naponskim injekcijama je složen postupak, a uspeh zavisi od stanja stenske mase i kvaliteta izvršenja radova. Pre početka naponskog injektiranja neophodno je uraditi kontaktno injektiranje kojim se popunjavaju sve šupljine između obloge i stenske mase, odnosno obezbeđuje njihov neposredan kontakt. Naponsko injektiranje se sastoji u tome da se u zoni oslobađanja napona (Excavation Damaged Zone-EDZ) [,3] uspostave prvobitni primarni naponi, a po mogućnosti i veći. U tom slučaju se oko tunela stvara zona sa povećanim radijalnim i tangencijalnim naponima. Oni se istovremeno prenose na stensku masu i tunelsku oblogu izazivajući u njoj prednapone pristiska. Naponsko injektiranje je moguće zbog deformacije stenske mase pod dejstvom injekcionih pritisaka. Pri tome stenska masa trpi deformacije usled čega dolazi do povećanja zeva pukotine u kojima se nalazi injekciona masa pod pritiskom. Kada se injektiranje završi, injekciona masa ostaje kruta i suprostavlja se smanjenju veličine pukotina []. Naponsko injektiranje (Jet Grouting) je uobičajeni naziv za svaki postupak gradjenja konstrukcije upotrebom visokih pritisaka od 30 do 70 MPa. Velika brzina fluida koji se utiskuje (od 50 do 330 m/s) omogućava razbijanje strukture tla te premeštanje čestica te njihovo mešanje sa injekcionom smesom. Danas su u primeni tri osnovna postupka izvođenja naponskog injektiranja: -jednofluidni sastav (injekcijska smesa) -dvofluidni sastav (injekcijska smesa vazduh ili injekcijska smesa- voda) -trofluidni sastav (injekcijska smesa-voda-vazduh) Zbog obima rada ovde se ne prikazuje detaljniji opis tehnologije naponskog injektiranja. 386

. PRIMERI PRORAČUNA NAPONSKOG INJEKTIRANJA STENSKE MASE OKO TUNELSKOG OTVORA U sledećim primerima posmatraće se ravno stanje deformacija, a uslov za to je da su sprečene defomacije tela u pravcu upravnom na posmatranu ravan. Posmatra se tunelski otvor kod koga se analiza može pojednostaviti ravnim stanjem deformacija jer se sva pomeranja dešavaju u ravni upravnoj na osu tunela (slika ). Slika. Ravno stanje deformacije Problem naprezanja oko tunelskog otvora u stenskoj masi predstaviće se kao problem ploče sa otvorom, napregnute u svojoj ravni. U ovom slučaju stenska masa se posmatra kao homogena, izotropna i linearno elastična sredina izložena hidrostatičkom pritisku, l PV PH PO () pa se zbog simetrije opterećenja posmatra samo deo ploče. Imajući u vidu da se radijalni i tangencijalni naponi sa povećanjem udaljenosti od otvora približavaju naponu PO koji predstavlja primarno naprezanje, problem beskonačne ploče se zamenjuje pločom konačnih dimenzija uzimajući u obzir da za r/a > 4 priraštaj napona je manji od 6% []. Na ovom primeru će se izvršiti poređenje rezultata dobijenih Kiršovim jednačinama sa rezultatima koji se dobijaju primenom metode konačnih elemenata odnosno korišćenjem programskog paketa ABAQUS 6.0. (CPS4R, [5]) Ulazni podaci: - radijus otvora a = m - dimezija ploče l = 5x5 m - hidrostatički pritisak kojem je izložena stenska masa PO = 30 Mpa (primarno naponsko stanje) -Young-ov modul elastičnosti E=6780 Mpa - Poissonov koeficijent 0, Mreža ploče i mreža konačnih elemenata se ne prikazuju u okviru ovog rada, već se prikazuju samo dijagrami. Kiršove jednačine za elastičnu sredinu izloženu hidrostatičkom pritisku []: 387

4 th ANNIVERSARY FACULTY OF CIVIL ENGINEERING SUBOTICA International conference Contemporary achievements in civil engineering 4. April 05. Subotica, SERBIA a r PO ( PO Pi) r () a PO ( PO Pi) r Na dijagramu, slika 3, predstavljena je promena radijalnog i tangencijalnog napona u zavisnosti od rastojanja od konture iskopa za ugao 90. Posmatraju se slučajevi bez i sa unutrašnjim pritiskom od 0 MPa. Slika 3. Radijalni i tangencijalni napon oko otvora ( =90 ) Na sledećem primeru se prikazuje raspored napona oko iskopa za slučaj kada je stenska masa definisana Mohr-Kulonovim kriterijumom čvrstoće. Svi ulazni podaci su isti kao i u prethodnom primeru s tim da ovde treba jos definisati: - ugao trenja =30 -kohezija c=3,45 MPa Treba napomenuti da se u ABAQUS-u upotrebljava drugačiji konačni element (CPE4R) nego u prethodnom primeru. U ovom primeru se samo pokazuju naponi oko iskopa bez unošenja pritiska po konturi iskopa Pi=0 MPa. 388

Slika 4. Radijalni i tangencijalni napon oko otvora-bez injektiranja ( =90 ) Prethodni primer pokazuje dobro slaganje rezultata koji su dobijeni analitički sa rezultatima dobijenim u programu ABAQUS. Vrednost radijusa u kome je formirana plasticna zona na prethodnom primeru iznosi,73 m, a određena je na osnovu sledećeg izraza: q Po KP K P R o a ( ) =.73 m (3) KP q Pi K sin gde je: K P, q c tan(45 / ) (4) sin Na sledećem primeru, slika 5 i 6, se prikazuje raspored napona u slučaju kada se oko iskopa izvrši naponsko injektiranje. Postupak injektiranja se vrši u zoni koja je oslobođena od prirodnih napona. Pošto se naponsko injektiranje sprovodi u radijalno raspoređenim bušotinama, onda se oko iskopa formira prsten koji ima poboljšane mehaničke osobine (soilcrete). P 389

4 th ANNIVERSARY FACULTY OF CIVIL ENGINEERING SUBOTICA International conference Contemporary achievements in civil engineering 4. April 05. Subotica, SERBIA Slika 5. Radijalni i tangencijalni napon u zavisnosti od kohezije-analitički ( =90 ) Slika 6. Radijalni i tangencijalni napon u zavisnosti od kohezije-abaqus ( =90 ) Pored navedenih uticaja injektiranja prikazanih na prethodnim dijagramima, injekcioni pritisci koji se unose u stensku masu izazivaju i sledeće promene: -stenska masa se konsoliduje i povećava se modul deformacije -smanjuje se heterogenost i anizotropija -ujednačuje se prostorno stanje napona i smanjuje vodopropustljivost stenske mase Zbog obima rada ove promene se samo navode bez detaljnijih analiza. 390

3. ZAKLJUČAK Posmatrajući prethodne primere se može zaključti da se naponska slika stenske mase koja je injektirana može veoma jednostavno analizirati kao ravan problem. Treba napomenuti da ovde nije uzeta u obzir vremenska komponenta. Oblici dijagrama koji su dobijeni analitičkim i numeričkim postupcima za injektiranu zonu plastičnosti su isti, ali razlika je u brojnim vrednostima. Ovo ukazuje da se dvodimenzionali model mora uzimati sa oprezom jer je postupak injektiranja složen postupak koji zahteva trodimenzionalnu analizu i uvođenje vremenske zavisnosti. LITERATURA [] Popović, B.: Tuneli. IRO Građevinska knjiga, Beograd, 987. [] Barla, M., Bzowka, J.: Comparing Numerical Alternatives to Model Jet Grouting in Tunnels, 03, [3] Repository: Excavation Damaged Zones Assessment : Fracture Systems Ltd., 0. [4] Kolymbas, D.: Geotechnik-Tunnelbau und Tunnelmechanik : Springer, 999. [5] ABAQUS: Theory Manual, Dassault Systemes, 00. [6] Mahdi, H. M.: Time-dependent Analysis of Jet-grouted Tunnels in Difficult Ground Conditions,Dissertation, The University of Texas at Austin, 03. STRESS INJECTION OF ROCK MASS -STRESS ANALYSIS- Summary: This paper presents a comparative analysis of the stress state of the rock mass around the circular tunnel openings for the case with and without the stress of injection. Modeling was performed using the plane strain condition whereby the strength of the rock mass is defined Mohr-Coulomb criterion. Tthe observed rock mass subjected to a hydrostatic state of stress. Stress injection is shown in the first case by increasing the angle of internal friction and cohesion in the plasticity zone around the excavation and in the second case of application of pressure to the contour of the excavation. The results, numerical and analytical methods, show that the stress injection significantly improves the mechanical properties of the rock mass. Keywords: stress injection, tunnel, rock mass, numerical analysis, plasticity zone Napomena: "Ovaj rad finansiralo je Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije, Nemanjina -6 (Projekat TR 36043)" 39