ANALIZA MODELI OSIADANIA GRUNTU ORGANICZNEGO

Transkrypt

1 Prof. dr hab. n. Zygmun Meyer Polechna Szczecña, Kaedra Geoechn Dr n. Roman Bednare Polechna Szczecña, Kaedra Geoechn. WSTÆP ANALIZA MODELI OSIADANIA GRUNTU ORGANICZNEGO Prace nweycyjne prowadzone na erenach, gdze wyêpuj¹ gruny organczne wymagaj¹ znacznych naùadów fnanowych oraz pozuwana ompromu mêdzy bezpeczeñwem, rwaùoœc¹ wyonanych onrucj, a loœc¹ penêdzy zanweowanych na przyùad w uzdanane podùo a lub bezpeczne poadowene projeowanych onrucj. W rozw¹zanach n ynerch przyjmuje ê, e w 9% onoldacja je wyarczaj¹ca, aby dany eren uwa aã za uzdanony. W pracy przedawono wyn badañ oadana próbe grunu organcznego, w órych oadane podzelono na czêœã zw¹zan¹ z onoldacj¹ czêœã zw¹zan¹ z peùzanem grunu. Wyonane pomary odneono do modelu maemaycznego opuj¹cego oadane grunów organcznych pod obc¹ enem, opracowanego w Kaedrze Geoechn Polechn Szczecñej [,2,3,4,5]. 2. OPIS ZJAWISKA W podùo u grunowym zachodz wele zjaw naury fzycznej, óre rudno opaã eoreycznym modelem opuj¹cym zachowane podùo a grunowego pod obc¹ enem, dlaego w oœrodach badawczych zajmuj¹cych ê grunem organcznym wypracowano modele empryczne. Oadane opane ym modelam mo na przedawã w naêpuj¹cej poac: a) model Aao (978) expln () gdze: paramer onoldacyjny orzymany z nachylena rzywej f, n n b) model Aao z zaoowanym rozw¹zanem Szamañego Lechowcza (986) [6] polegaj¹cym na uzmennenu w równanu () parameru w czae onoldacj, c) zaproponowany model Szwedzego Inyuu Geoechncznego (Carlen 988) na podawe ompleowych badañ opu opna onoldacj w poac: U Aexp B (2) d) zaproponowany model przez den Haana na podawe wùanych badañ grunów organcznych zale noœc opuj¹cej zw¹ze obc¹ ene-oadane w poac: m S con (3) ah con

2 Den Haan zarzega, e aùa óra ma mano cœnena w ym wzorze poada zawze waroœã dodan¹. Zale noœã ¹ dobrze opuje zw¹ze mêdzy waênem porowaoœc a obc¹ enem jedyne dla du ych waroœc. Znaczne lepz¹ zgodnoœã z pomaram o¹gamy, gdy aùa weloœã przyjme w rozw¹zanu (3) waroœc ujemne Meyer [], e) rozbudowanej werj modelu Gbona Lo przez Przyañego z wprowadzon¹ oowo zmana wpóùczynna, óry w pewnym przedzale czau pozwala za¹pã w modelu Gbona Lo czêœã prê y¹. Obc¹ ene wywoùuje odzaùcene opane równanem: d d a w (4) óre mo na dla aùych paramerów rozw¹zaã przedawã w poac: a w exp (5) aw Przeanalzowano zereg przyjêych równañ, óre najwernej opuj¹ przebeg oadana orfu w efece przedawono model opary na zaùo enu, e na podawe badañ edomerycznych relacjê obc¹ ene-oadane mo na aproymowaã rzyw¹, Meyer [3,4]: p, exp D (6) w órym D, p, ¹ aùym oreœlonym na podawe rzywej oadana prób orfu. W dalzej czêœc pracy porównano ze ob¹ model Aao [6] oraz Meyera [5 ]. Podyowane o je faem, e w modelu c) oraz e) paramer w funcj wyùadnczej je aùy model znaczne odbega od wynów pomarów. Przy porównanu wprowadzono do modelu Aao zmenny paramer zgodne z propozycj¹ Szamañego Lechowcza [6]. Porównana doonano bor¹c za podawê zbór pomerzonych w laboraorum waroœc opymalzuj¹c paramery model. Wyn porównana przedawono na ry. Wyna z nego, e modele ró n¹ ê znaczne w o¹ganu docelowego oadana dla dùu zych czaów. Empryczny model Meyera zapany w poac (6) zoaù zweryfowany w laboraorum w warunach jednooowego œcana oraz w erene, gdze warw¹ orfu obc¹ ono nayp.,8,6,4,2,8,6,4,2 mm 5 oadane pomerzone meoda Meyera meoda Aao Ry.. Porównane wynów oadana przy zaoowanu ró nych model: Model Aao z uzmennonym paramerem oraz model Meyera 2

3 Gùówny nac w czae doboru paramerów modelu poùo ony byù na najlepz¹ zgodnoœã z wynam oñca badana, óre pozwalaùy zacowaã waroœã. Waroœã je oadanem docelowym, óre o¹gnêùaby obc¹ ona próba grunu aùym danym obc¹ enem po czae. Wyn ych badañ (ry.) przedawaj¹ ja odzaùcaùaby ê obc¹ ona próba grunu w olejnych laach. Analza wynów badañ laboraoryjnych na zborach danych wazuje, e paramery modelu D, p, oraz mo na oblczyã bor¹c pod uwagê c¹g czaowe ró nej dùugoœc. Je el przez oznaczymy cza oñca badañ, o wówcza waroœã oblczone przy zmane uùo ¹ ê w rzyw¹ poazan¹ na ry. 2 2,8,6,4,2,8,6,4,2 mm c2 exp S S c c Ry. 2 Wyre Z rozùadu punów wdaã, e oowne do dùugoœc c¹gu odpowadaj¹ca mu równe roœne. Zale noœã ¹ opano wzorem podobnym do rzywej elemenarnej (6), w ym celu aby wyorzyaã ¹ am¹ procedurê opymalzacyjn¹. Mamy c2 exp 3 c c (7) Poadaj¹c zbór waroœc oraz mo emy znaleêã docelowe oadane prób, gdy cza roœne neogranczene. W praycznych oblczenach wdaã, e po czae o. 3 la prayczne dalze zmany mo na pomn¹ã. Przyùadowe dopaowane rzywej elemenarnej do wynów pomarów poazano na ry. 3. Z ryunów ych wyna bardzo dobre dopaowane rzywej, zczególne dla czaów czaow jednego dna. 4. Odpowada o w przybl enu [mm] mm 2.5,5 mm 2 godzna dzeñ.5 [].5 E+7 E+8 Ry. 3 Wyn oadana pomerzone oblczone wedùug równana (6) z wyznaczon¹ waroœc¹ 3 dn ro 3

4 W Kaedrze Geoechn opracowano meodê wyznaczana na podawe danej er pomarowej. Techna opara na meodze olejnych przybl eñ pozwala na jednoznaczne wyznaczene waroœc, nezale ne od czau zaoñczena badana przy doaeczne du ym zborze danych. Na ry 4 poazano wpùyw pozczególnych czùonów równana worz¹cego rzyw¹ elemenarn¹ na wyn oadana. (Meyer [3,4,]) -,5 -, -,5 -,2 -,25 -,3 -, Y ln p Y = - D - a Y Y = - a = - D Ry. 4. Wpùyw pozczególnych czùonów w równanu funcj elemenarnej Proce œcana orfu pod obc¹ enem czêo nazywany je onoldacj¹. Podawow¹ eorê onoldacj przedawù Terzagh. Przy pomocy ego modelu mo na oreœlã zmanê oadana olumny orfu w czae oraz zmany cœnena porowego w grunce na ue flracyjnego odpùywu wody w grunce. Jao warun wego rozw¹zana Terzagh przyj¹ù: - grun poada ylo wùanoœc prê ye a relacja oadane-obc¹ ane je lnowa, oraz - odpùyw wody z porów grunowych na ue obc¹ ena oadana odbywa ê zgodne z lnow¹ eor¹ flracj j. prawem Darcy. W nnejzej pracy przedawono wyn pomarów oadana prób pod aùym obc¹ enem. Odpowada o zaùo enom Terzaghego. Mo na zaem porównaã rzyw¹ oadana górnej powerzchn prób wg Terzaghego oraz wg rzywej elemenarnej. Wyn ego porównana poazano na ry. 5. p [ ] 4

5 mm wg Terzaghego wg rzywej elemenarnej Ry. 5 Porównane oadana powerzchn prób wg Terzaghego oraz wg rzywej elemenarnej Z ryunu wdaã, e odpùyw wody na pocz¹u onoldacj odbywa ê zybcej n o wyna z prawa Darcy, a naêpne po pewnym czae je odwrone. Oznaczaã o mo e, e flracja ne je jedynym mechanzmem umo lwaj¹cym oadane. Problem en wymaga dalzych badañ. W czae przygoowana badañ laboraoryjnych oblczeñ nale y pameaã, e caùowe oadane prób grunu, zczególne prób grunu organcznego, je um¹ oadana naychmaowego, oadana wynaj¹cego z przepùywu wody w grunce c, oadana zw¹zanego ze zmanam ruuralnym : c (7) W grunach organcznych uwypulaj¹ ê wzye rzy czêœc ùadaj¹ce ê na oadane caùowe w pocz¹owym eape obc¹ ena ¹ o przemezczena zw¹zane z odzaùcenam poacowym bocznym grunu w podùo u; w drugm eape oadana wynaj¹ce z perwonej onoldacj; eape rzecm oadana wynaj¹ce ze œcœlwoœc wórnej. Pozczególne eapy oadana grunu przenaj¹ ê wzajemne, jedna w danej chwl mo na oreœlã, óremu z eapów przypada znacz¹ca waroœã oadana. 3. WNIOSKI 3. W pracy przedawono empryczny model onoldacj orfów. Model zaùada, e paramery rozw¹zana uzyujemy na podawe badañ edomerycznych w laboraorum. Porównane oadana prób przy pomocy ego modelu nnych auorów np. Aao, wazuje, e dla czaów wêzych n doba proponowany model daje bardzo dobr¹ zgodnoœã z weloœcam oadana pomerzonym. Uzupeùnenem modelu je meoda oblczana oadana docelowego w oparcu o badana laboraoryjne. 3.2 Porównane oadana górnej powerzchn prób wazuje, pomerzone oadane je ró ne od ego, óre mo emy oblczyã z eor onoldacj Terzaghego. Úwadczyã o mo e, e przyjêy przez Terzaghego poób odpùywu wody z porów wg Darcy ne je jedynym, óry onroluje proce oadana. 3.3 Przedawony empryczny model onoldacj byù wyorzyywany w praycznych oblczenach prognozy oadana orfów pod obc¹ enem przec¹ aj¹cym. Wyn badañ erenowych powerdzaj¹ mo lwoœc aego zaoowana. 5

6 LITERATURA [] Meyer Z., Dereczen M.: Non-lnear model of ermnal elemen of pea, Proc. In. Worhop Advance n Uderandng and Modellng he Mechancal Behavour of Pea, Delf 993 [2] Dereczen M., Seul C.: Wpùyw onoldacj na zmanê wpóùczynna flracj dla grunów organcznych. In ynera Mora Geoechna, nr 3/992. [3] Meyer Z., Mrozña G.: Emaon of parameer n emprcal model of pea conoldaon. The econd nernaonal emnar on envronme proecon regonal problem. Kalmar, Sweden, Sepember [4] Meyer Z.: Emaon of ol parameer for conoldaed layer. The econd nernaonal emnar on envronme proecon regonal problem. Kalmar, Sweden, Sepember [5] Meyer Z., Bednare R.: Laboraoryjne meody oreœlana paramerów rzywej elemenarnej. 45 la geoechn w odz Geoechna w polm budowncwe, ódê, wena 23. [6] Lechowcz Z., Szymañ A.: Odzaùcena aecznoœã naypów na grunach organcznych, Wydawncwo SGGW Warzawa 22. [7] den Haan E.J.: Vercal compreon of lo, Delf Unvery