Impact of mining-induced surface deformations on reinforcement of structural embankments

• Autorzy: Kalisz, P.

Warianty tytułu

PL

Oddziaływanie górniczych deformacji podłoża na zbrojenie nasypów budowlanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper issues concerning the impact of mining exploitation on embankments reinforced with geogrids have been discussed, with particular consideration of road embankments. Mining deformations cause loosening of subsoil as well as supplementary deformation and geogrids strain, which are built inside embankment structure. Moreover, loosening causes changes of subsoil and embankment properties.

PL

Celem artykułu jest omówienie zagadnień związanych z oddziaływaniem eksploatacji górniczej na zbrojenie nasypów budowlanych, wykonane z zastosowaniem geosiatek, ze szczególnym uwzględnieniem nasypów komunikacyjnych. Deformacje przypowierzchniowej warstwy gruntu oddziałują niekorzystnie na ziemne budowle nasypowe, zlokalizowane w zasięgu wpływów eksploatacji górniczej. Istotne znaczenie dla rozpatrywanego zagadnienia mają głównie odkształcenia poziome […] przypowierzchniowej warstwy gruntu. Odkształcenia powodujące rozluźnianie mają niekorzystny wpływ na wytrzymałość gruntów budujących podłoże i korpusy nasypów ziemnych, powodując trwałe zmniejszenie ich spójności. Rozluźnianie niekorzystnie oddziałuje też na zbrojenie. Zbrojenie bezpośredniego podłoża oraz warstw nasypów komunikacyjnych ma na celu poprawę ich stateczności oraz wzmocnienie podłoża dróg. Na terenach górniczych zbrojenie przeciwdziała także poziomym odkształceniom rozciągającym, które powodują rozluźnianie warstw gruntu. Geosiatki mogą pracować jedynie na rozciąganie, a zatem nie mogą przeciwdziałać siłom ściskającym, jakie występują w czasie ujawniania się wpływów eksploatacji w strefie odkształceń ściskających. Oddziaływanie poziomych odkształceń podłoża o charakterze rozluźniającym na nasypy zbrojone powoduje dodatkowe rozciąganie geosiatek. Maksymalna wartość dodatkowych sił rozciągających, jakie wystąpią w geosiatkach, wynika z wartości odkształceń podłoża i wartości sił stycznych między geosiatką a gruntem poniżej zbrojenia. W pracy przedstawiono zależności, z których można określić wartość jednostkowych sił stycznych […], działających na geosiatki pod warstwą gruntu o jednakowej wysokości oraz pod powierzchnią skarpy. Na podstawie tych zależności można wyznaczyć odległość, na której odkształcenia geosiatki osiągną wartość odkształceń gruntu podłoża. Do obliczeń stateczności skarp nasypów w praktyce inżynierskiej stosuje się często metody równowagi granicznej, gdzie wskaźnik stateczności określany jest na podstawie takich metod, jak metoda Felleniusa czy Bishopa, w których wprowadzono dodatkowe siły utrzymujące od zbrojenia. Przyjmowana do obliczeń stateczności maksymalna siła utrzymująca od zbrojenia jest równa sile wynikającej z długotrwałej obliczeniowej wytrzymałości geosiatki na rozciąganie (LTDS), w założonym okresie użytkowania budowli. Wartości sił utrzymujących od zbrojenia dla nasypów zlokalizowanych na terenach górniczych powinny być zmniejszone ze względu na rozluźnianie podłoża. Można to zrealizować przez wprowadzenie dodatkowego współczynnika zmniejszającego Ag przy obliczaniu wytrzymałości długotrwałej geosiatek. Na podstawie wstępnych badań wpływu odkształceń podłoża na geosiatki przyjęto wartość tego współczynnika wynoszącą Ag = 1,18 dla odkształceń odpowiadających terenom górniczym IV kategorii. Wartości współczynnika Ag dla terenów górniczych I-IV kategorii mogą być wstępnie przyjmowane z przedziału (1,0;1,2). Wartość współczynnika zmniejszającego Ag powinna być uzależniona od przewidywanych wartości poziomych odkształceń geosiatek, jakie będą wywoływane odkształceniami podłoża budowli ziemnej. Wartość ta dla różnych rodzajów geosiatek powinna być określona na podstawie odpowiednich badań, które umożliwią ocenę wpływu dodatkowych odkształceń na ich wytrzymałość długotrwałą. Należy przy tym uwzględnić właściwości lepkosprężyste geosyntetyków oraz wpływ pełnego cyklu odkształcania podłoża, to jest rozluźniania, a następnie zagęszczania i ponownego rozluźniania, na współpracę geosiatek z warstwami gruntu. W obliczeniach stateczności skarp nasypów na terenach górniczych należy uwzględniać wpływ poziomych odkształceń rozluźniających na warstwy zbrojenia geosyntetycznego oraz na właściwości gruntów budujących podłoże i nasypy.

Słowa kluczowe

PL

tereny górnicze; budownictwo ziemne; nasypy; geosiatki

EN

mining areas; civil engineering; embankments; geogrids

• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, no 4
• Strony: 657-670
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kalisz, P.

• Central Mining Institute. Department of Surface and Structures Protection. Pl. Gwarków 1. 40-166 Katowice, Poland

Bibliografia

• Ajdukiewicz J., 2004. Projektowanie z geosyntetykami – możliwe zagrożenia dla projektantów. Magazyn Autostrady nr 5/2004.
• Cała M., 2007. Convex and concave stability analyses with numerical methods. Archives of Mining Sciences, Vol. 52, Issue 1, p. 75-89.
• Cała M., Flisiak J., 2000. Analiza stateczności skarp i zboczy w świetle obliczeń analitycznych i numerycznych. XXIII Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu. Bukowina Tatrzańska.
• Domańska D., Wichur A., 2006. The researches on slope stability evaluation with inclinometric measurements. Archives of Mining Sciences, Vol. 51, Issue 4, p. 503-528.
• Glinko H., Bizoń K., Bizoń T., 2002. Wybrane problemy geotechniki w budownictwie ziemnym na terenach górniczych. Mat. Konf. GIG „Problemy ochrony terenów górniczych”, Ustroń-Zawodzie.
• Glinko H., 1987. Przebieg procesu rozluźnienia gruntów spoistych na terenach górniczych w świetle badań wytrzymałościowych i mikrostrukturalnych. Część II. Metody badań mikrostruktury gruntów spoistych i opis zmian ich spójności w procesie rozluźnienia. Politechnika Lubelska.
• Gustkiewicz J., Kanciruk A., Stanisławski L., 2003. The influence of pauses in longwall working on surface strains as measured by soil strain measurement devices. Archives of Mining Sciences, Vol. 48, Issue 2, p. 197-218.
• Kłosek K., 2006. Nawierzchnia i budowle ziemne autostrady A-1 w warunkach prognozowanych wpływów podziemnej eksploatacji górniczej. Materiały XI Konf. Naukowo-Technicznej SITG, Jastrzębie-Zdrój, s. 123-138.
• Kłosek K., Szeja K., 2008. Geosyntetyczne wzmocnienia komunikacyjnych budowli ziemnych na terenach górniczych. Badania numeryczne. Materiały: VII Konferencja Naukowo-Techniczna: „Ochrona środowiska na terenach górniczych”, SITG Szczyrk, s. 101-112.
• Kowalczyk A., Kalisz P., 2003. Ocena stateczności skarp nasypów najazdowych wiaduktu wzmocnionych geosiatkami w oparciu o badania laboratoryjne z symulacją wpływów górniczych oraz analizę zaistniałych i prognozowanych wpływów górniczych. Praca GIG niepublikowana. Katowice.
• Kowalski M., 2006. Wpływ przyjętych warunków brzegowych na odkształcenia modelu podłoża poddanego wpływom deformacji górniczych. Geotechnika i Budownictwo Specjalne. ZSMGiG XXIX, AGH Kraków, s. 657-664.
• Krążelewski J., Izbicki J.I., 2004. Wybrane właściwości reologiczne geosyntetyków. Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu: XXVII Zimowa Szkoła Mechaniki.
• Kwiatek J., 1997. Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa Katowice.
• Kwiatek J., 2007. Obiekty budowlane na terenach górniczych. Główny Instytut Górnictwa Katowice.
• Leshchinsky D., Dechasakulsom M., Kaliakin V., Ling H., 1997. Creep and stress relaxation of geogrids. Geosynthetics International, Vol. 4, No. 5, pp. 463-479. USA.
• Litwinowicz L., 1982. Wpływ rozluźnienia nasypów znajdujących się w zasięgu oddziaływania podziemnej eksploatacji górniczej na ich stateczność. Politechnika Lubelska, Seria A, nr 7.
• Marschalko M., Fuka M., Třeslín L., 2008. Measurements by the method of precise inclinometry on locality affected by mining activity. Archives of Mining Sciences, Vol. 53, Issue 3, p. 397-414.
• Mika W., 1996. Wpływ poziomych odkształceń podłoża górniczego na zmiany szerokości szczelin dylatacyjnych w budynkach dwusegmentowych. Rozprawa doktorska. GIG. Katowice.
• Moraci N., Gioffrè D., 2006. A simple method to evaluate the pullout resistance of extruded geogridsembedded in a compacted granular soil. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 24, p. 116-128.
• Shinoda M., Bathurst R.J., 2004. Lateral and axial deformation of PP, HDPE and PET geogrids under tensile load. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 22, p. 205-222.
• Sawicki A., Kazimierowicz-Frankowska K., 1998. Creep behaviour of geosynthetics. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 16, p. 365-382.
• Sobolewski J., Ajdukiewicz J., 1998. Materiały geosyntetyczne w budowie nowoczesnych konstrukcji oporowych; nasypów i wałów z uwzględnieniem zagrożeń wodnych i wstrząsów podziemnych; konstrukcje; wymiarowanie; przykłady; wykonanie. Materiały VIII Międzynarodowego Sympozjum Geotechnika ’98 Geosyntetyki-Górnictwo. Gliwice-Ustroń.
• Sobolewski J., 2006. Uwagi co do zasad projektowania nasypów ze zbrojeniem geosyntetycznym w podstawie, w tym nasypów na terenach szkód górniczych. Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu: XXIX Zimowa Szkoła Mechaniki.
• Wiłun Z., 1987. Zarys geotechniki. Warszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności.