Технический документ: Основа оптимизированного проектирования камнезащитных насыпей, армированных геосинтетикой, часть 1

Пьетро Римольди, независимый консультант по гражданскому строительству и Никола Бруса, независимый инженер-строитель компании Tailor Engineering

В этой технической статье авторы предлагают основу для оптимизированного метода проектирования насыпей для защиты от камнепадов из геосинтетического армированного грунта (RS-RPE).

Из-за изменчивости геометрии, материала грунтового наполнителя, конструкции насыпи, различных вариантов армирования, взаимодействия между грунтом и арматурой, а также динамического поведения грунта, последовательная процедура проектирования еще не разработана.

На данный момент правила или рекомендации по проектированию армированных насыпей, подверженных динамическим воздействиям, все еще довольно расплывчаты и основаны на предполагаемых данных, большинство из которых поступают за пределы геотехнической области. По этому вопросу не так уж много конкретных исследований, и ни одна аналитическая формулировка не оказалась достаточно надежной, чтобы предоставить дизайнерам простой и осуществимый метод проектирования.

Авторы полагают, что эта статья может дать всесторонний анализ явлений, связанных с воздействием высоких энергий на RS-RPE. Целью данной статьи является разработка основы для оптимизированного проектирования RS-RPE, применимой ко всем ситуациям, представляющим практический интерес с точки зрения проектных воздействий, конфигураций насыпей и вариантов армирования.

В данной статье авторы не будут описывать различные типы ударов, типы камнепадов, анализ траекторий или статистическое определение массы, скорости и энергии удара, а сосредоточатся исключительно на конструкции РС-СИЗ для данное критическое воздействие.

В части 1 статьи представлен критический обзор существующих методов проектирования и рекомендаций, доступных для RS-RPE, а также анализ полномасштабных программ тестовых исследований, доступных в литературе, для определения механизмов воздействия валунов на RS-RPE. и влияние системы, обращенной вверх, на эксплуатационные характеристики конструкции. Таким образом, в документе представлена ​​предлагаемая процедура проектирования, дополнительно проиллюстрированная блок-схемами проектирования.

В следующем выпуске журнала GE, во второй части, авторы представят оригинальный метод проектирования RS-RPE, подверженного ударам горных пород высокой энергии. Учитывая полностью неупругий удар, можно рассчитать энергию удара, которая вызывает сжимающую деформацию (кратер) на подъемной поверхности, и остаточную энергию, которая распространяется на сторону долины и вызывает выдавливание спускающейся поверхности; Предполагается, что остаточная энергия удара распространяется в диффузионном конусе, который расходится вбок от зоны воздействия на угол распространения α, при этом сверху и снизу конус ограничен горизонтальными поверхностями, касающимися зоны воздействия. Сопротивление восходящей сжимающей деформации, обеспечиваемое облицовочной системой, учитывается через эмпирический коэффициент, пропорциональный энергоемкости самой облицовочной системы. Сопротивление экструзии вниз обеспечивается за счет сопротивления грунта прямому сдвигу и сопротивления вырыву армирующих слоев, входящих в диффузионный конус. По энергии удара и суммарной деформации (подъём + спуск) можно рассчитать горизонтальную силу, возникающую при ударе о конструкцию РС-РПЭ; эта сила затем используется для проверки условий глобальной, внешней и внутренней стабильности.

В горах и холмистых регионах инфраструктуре и людям часто угрожают быстрые и разрушительные камнепады. Хотя падение валунов может иметь чрезвычайно высокую скорость, до 30 м/с, эти события включают сложную схему движения (например, отделение, падение, перекатывание, скольжение и подпрыгивание) одного или нескольких фрагментов камня (Peila et al, 2007).

Насыпи для защиты от камнепадов (СИЗ) оказались безопасной мерой защиты людей, сооружений и инфраструктуры от камнепадов (рис. 1), и они используются во всем мире.

СИЗОД могут быть построены в виде неармированных или армированных грунтовых насыпей и рассчитаны на поглощение средней и высокой энергии удара (от 1000 до 30 000 кДж). В зависимости от своих характеристик эти конструкции могли выдерживать многочисленные удары.