Աշտարակների թեքությունների ամրացման մեջ աշխատող աշխատանքային ցանցի կիրառություններ

Աշխատանքային ցանցերի դերը աշտարակներում թեքությունների կայունության բարձրացման գործում

Լցանյութի թեքությունները պետք է ամրացվեն, և աշխատանքը բավականին լավ է կատարվում այս կոմպոզիտային կառույցների միջոցով, որոնք կանխում են հողի տեղաշարժը և խոչընդոտում, որ թափոնները տարածվեն այլուր: Դրանց աշխատանքի սկզբունքը իրականում շատ խելացի է՝ ցանցի բաց օղակները մտնում են հողի մասնիկների մեջ, թեքության վրա հավասարաչափ բաշխելով ծանրությունը: Սա նաև կարող է նվազեցնել կողմնական ճնշումը, երբեմն 35%-ով պակաս, քան սովորական անամրացված թեքությունների դեպքում: Երբ դիտարկում ենք մեխանիկորեն ամրացված հողային համակարգերը, կամ ինչպես ինժեներները ասում են MSE-ն, աշխատանքը դառնում է հնարավոր շատ ավելի թեք թեքություններ կառուցել, հաճախ անցնելով 45 աստիճանը՝ առանց ամբողջ կառույցի կորստի: Լցանյութերի ուղղահայաց ընդլայնման իրական օրինակները ցույց են տալիս նաև հետաքրքիր փաստ. երբ օգտագործվում է ցանցի ամրացում, շահագործողները կարող են նույն տարածքում տեղավորել 20%-ից մինչև 40% ավելի շատ թափոն՝ առանց կայունության հետ կապված խնդիրների:

Հողի ամրացման մեխանիզմները ցանցերի միջոցով

Երեք հիմնական մեխանիզմներ են ընկած ցանցային ցանցերի արդյունավետության հիմքում.

1. Բացվածքի ամրացում : Ցանցի բացվածքները մեխանիկորեն սահմանափակում են հողի մասնիկները՝ նվազեցնելով սահումը բեռի ներքո
2. Շեղման դիմադրություն : Պոլիմերային երկարությունները տալիս են ձգման դիմադրություն՝ 80-120 կՆ/մ, որը կլանում է լատերալ լարվածությունները
3. Սահմանափակման էֆեկտ : Հորիզոնական շերտերը ուղղահայաց նստումը 50-70%-ով կրճատում են մասնիկների ավելի լավ սահմանափակման շնորհիվ

Այս բազմաֆունկցիոնալ ամրապնդումը հնարավորություն է տալիս բերմներին դիմակայել 25 կՊա-ից ավելի մեծ սարքավորումների բեռին և կառավարել մինչև 15% տարբերակված նստում:

Ապարդյուն ցանցերի և ԿԽՈՒ-ի մեջ աղբի զանգվածի փոխազդեցությունը կոմունալ կոշտ աղբի տեղապահոցներում

Կոմունալ կոշտ աղբը (ԿԽՈՒ) հատուկ մարտահրավերներ է ներկայացնում՝ իր տարբերակված բնույթի և շարունակական քայքայման պատճառով: Ցանցային ցանցերը բարելավում են կայունությունը թիրախային մեխանիզմների միջոցով.

Օդային տվյալները ցույց են տալիս, որ ցանցային ամրապնդված թեքությունները պահպանում են անվտանգության գործոնները (FoS) 1.5-ից բարձր՝ նույնիսկ այն դեպքում, երբ թափոնների խտությունը գերազանցում է 12 կՆ/մ³-ը:

Երկաթուղային ցանցով հզորացված կեղտամանների տեղադրման լանդշաֆտների աշխատանքային ցուցանիշներ

42 հյուսիսամերիկյան կեղտավայրերում իրականացված երկարաժամկետ հսկողությունը ցույց է տալիս կայուն առավելություններ՝

• 90% պակաս մակերևույթային ճեղքեր համեմատած հզորացված լանջերի հետ
• տասնամյակի ընթացքում 60% ցածր շահագործման ծախսեր
• Առավելագույն լատերալ դեֆորմացիաները 15 տարվա ընթացքում 50 մմ-ից ցածր

Այս համակարգերը հուսալի են բարձր խոնավության պայմաններում, պահպանելով կայունությունը թույլատրելի ներծծման արագությամբ մինչև 250 լ/օր/մ²:

Կեղտամանների շինարարության ընթացքում երկաթուղային ցանցով հզորացված MSE բլուրների նախագծման սկզբունքներ

Կեղտամանների շինարարության ընթացքում մեխանիկորեն կայունացված հողային (MSE) համակարգերի ինժեներական համարժեքություններ

Ժամանակակից կեղտամանների նախագծումը օգտագործում է երկաթուղային ցանցով հզորացված MSE բլուրներ՝ հաղթահարելու 150 կՊա-ից ավել ուղղահայաց լարվածությունները՝ աջակցելով մինչև 70° թեքության լանջերին: Կարևորագույն նախագծային պարամետրերն են՝

• Երկաթուղային ցանցի և սեղմված հողի միջև հարթական ամրության համատեղելիություն (խորհուրդ է տրվում նվազագույնը 34° միջմակերեսային շփման անկյուն)
• 0.5-1.2 մ ուղղահայաց տարածություն՝ հիմնված դուրս քաշման դիմադրության փորձարկման վրա
• Երկարաժամկետ սահողականության սահմանափակումներ (<3% լարվածություն 50 տարվա ընթացքում)

2022 թվականի FHWA զեկույցը հաստատում է, որ օպտիմալ MSE բլորտի նախագծումը նվազեցնում է լատերալ տեղաշարժը 58%-ով MSW սարքերում համեմատած չհզորեցված տարբերակների հետ

Թեքության երկրաչափության ազդեցությունը երկրացանցի տեղադրման և արդյունավետության վրա

Գործնական օրինակներ ցույց են տալիս, որ 1:0.5 թեքությունները (H:V) պահանջում են 40%-ով ավելի շատ հզորացում, քան 1:1 կառույցները՝ պտտական կոտրման կանխարգելման համար, ինչը ընդգծում է երկրաչափության կարևորությունը նախագծման մեջ

Երկաթուղային ցանցով հզորացված սարահարթերում բեռի փոխանցման մեխանիզմներ

Լարվածության վերաբաշխումը տեղի է ունենում երեք հիմնական գործողությունների միջոցով.

1. Գործադրում – սպանված հնարավոր ձևափոխման հարթություններ 5% երկարացմամբ
2. Կապվածության ամրապնդում – հողի սահմանափակող ճնշման ավելացում 70-110%-ով
3. Շփման մոբիլիզացիա – սահմանային դիմադրությունների առաջացում մինչև 12 կՆ/մ²

Ըստ 2021 թվականին « Geosynthetics International» հրատարակության հրապարակված ուսումնասիրության , լավ նախագծված բերմները հողի լատերալ ճնշման 85 %-ը փոխանցում են երկրացանցի շերտերին՝ նվազեցնելով թափոնների զանգվածում առավելագույն լարվածությունը 63 %-ով:

Երկրացանցով ամրացված սարափայտերի աշխատանքային ցուցանիշները և դեպքերի ուսումնասիրությունները

Երկրացանցի կիրառումը MSE սարափայտերում լատերալ աջակցության համար

Երկրացանցով ամրացված MSE սարափայտերը կարևոր լատերալ աջակցություն են տրամադրում՝ կազմելով կոմպոզիտային կառույցներ, որոնք ճկուն եղանակով վերաբաշխում են լարվածությունը: Մեծ հզորությամբ կառույցներում միաառանցք երկրացանցերը համադիր են գլխավոր լարվածության ուղղություններին՝ նվազեցնելով սղոցման առաջացման ռիսկը: Օրինակ՝ 2024 թվականի նախագիծը օգտագործեց 18 մետր բարձրությամբ MSE սարափայտեր հիբրիդային հող-երկրացանցային շերտերով՝ 60 կՊա լրացուցիչ բեռի տակ լանջերի ամրացման համար:

Երկրացանցով ամրացված սարափայտերի դեպքերի ուսումնասիրություններ ակտիվ թափոնների պահեստավորման օբյեկտներում

2023 թվականին Նյու Ջերսիում տեղի ունեցավ խոշոր սարքավորման ընդլայնում, որն ավելացրեց մոտ 1,7 միլիոն տոն հզորություն՝ օգտագործելով վերամշակված նյութերից պատրաստված աշխատանքային բերմներ երկրացանցային ամրապնդմամբ: Համակարգը հետևում էր տարբեր նստվածքներին 18 ամսվա ընթացքում և հայտնաբերեց, որ այն մնում է 5 մմ-ից ցածր, ինչը հիմնականում հաստատում էր, որ սկզբնական նախագծային հաշվարկները ճիշտ էին: Աշխարհով հայտնի մեկ այլ հետաքրքիր դեպք տեղի ունեցավ 2022 թվականին Գուջարաթում, Հնդկաստանում, որտեղ ինժեներները հանդիպեցին նմանատիպ մարտահրավերների՝ պահպանելով թեքության կայունությունը գոյություն ունեցող ենթակառուցվածքների մոտ: Նրանք ընտրեցին բազմաշերտ երկրացանցային համակարգեր ավանդական մոտեցումների փոխարեն և ոչ միայն լուծեցին խնդիրը, այլև խնայեցին մոտ 23%՝ համեմատած ստանդարտ շինարարական տեխնիկաների հետ: Այս տեսակի նախագծերը ցույց են տալիս, թե ինչպես կարող են նորարարական ինժեներական լուծումները տալ ինչպես շրջակա միջավայրի, այնպես էլ տնտեսական առումով առավելություններ, երբ դրանք ճիշտ են կիրառվում:

Ամրապնդված բերմների տեղադրման երկարաժամկետ հսկողության տվյալներ

15 հարթակի տվյալները (2015-2024) ցույց են տալիս, որ ցանցային ամրապնդված բլուրները կարող են պահպանել 1:1.5-ից ավելի թեք թեքություններ՝ 10 տարվա ընթացքում սահողական լարվածությունը սահմանափակելով 2-3%։ Հիմնական հայտնաբերումներն են.

• Ցանցերի և սեղմված հողերի միջև սահքի շփման գործակիցները՝ ≥0.85
• ստորին շերտերին փոխանցվող լարվածության 65-80% կրճատում
• Շինարարությունից հետո նստվածքը սահմանափակված է 12-15 սմ/տարի, ի տարբերություն ամրապնդված տարածքներում 25-30 սմ-ի

Այս արդյունքները հաստատում են ցանցերի դերը հողամանների կայուն ընդլայնման հնարավորությունն ապահովելու գործում՝ համապատասխանելով EPA-ի դեֆորմացիայի չափանիշներին (5° 10 մ բարձրության վրա)

Ջրաանցուկային լուծումներ ուղղահայաց և թեք թեքություններով հողամանների ընդլայնման համար

Բարձրացող հողային սահմանափակումները և կարգավորող պահանջները խթանում են ուղղահայաց հողամանների ընդլայնման ոլորտում նորարարությունները, որտեղ ջրաանցուկային նյութերը թույլ են տալիս թեքություններ 1V:0.3H (հորիզոնականից 73°) անկյուններով։ Այս մոտեցումը 40%-ով ավելացնում է օգտագործելի օդային տարածքը՝ համեմատած 1V:1.5H թեքություններով ավանդական տարբերակի հետ՝ հողի և ցանցի փոխազդեցությունն օգտագործելով կայունությունը պահպանելու համար

Երկարված թաղանթների օգտագործումը թեք լանջերի ամրացման ժամանակ սահմանափակված տարածքում ավազանի ուղղահայաց ընդլայնման ընթացքում

Առաջադեմ ամրացված հողային համակարգերը հասնում են մինչև 80° թեքության՝ փոխադրելով սեղմված թափոնները բարձր ձգվածությամբ երկարված ցանցերով: 2024 թվականի դեպքի ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, թե ինչպես է այս մեթոդը ավելացրել 25% ավելի շատ թափոնների տարողություն առկա տարածքներում՝ 18 մետրանոց ուղղահայաց ընդլայնումների միջոցով: Քանի որ փոխազդեցության շփման գործակիցները ավելի մեծ են, քան 0.8-ը MSW-ի նկատմամբ, երկարված ցանցերը կանխում են սահումը՝ արդյունավետ մասնիկների ամրացման միջոցով:

Բարձր բեռի ուղղահայաց ընդլայնումների մասին մարտահրավերներ և նորարարություններ

Հիմնական մարտահրավերներն են.

• Տարբեր նստվածքներ, որոնք հասնում են 15 սմ/տարին քայքայվող MSW-ում
• Շփման լարվածություն 200 կՊա-ից ավելի երկրաթիթեղի միջերեսներում
• PET երկարված ցանցերի հիդրոլիզի ռիսկերը, երբ դրանք ենթարկվում են թթվային թափոնների (pH <5)

Վերջերս մշակված լուծումները ներառում են հիբրիդային երկրակոմպոզիտներ (երկարված ցանց-երկրաստորի լամինատներ)՝ իրական ժամանակում լարվածության հսկողությամբ, որոնք փորձարկումների ընթացքում դեֆորմացիայի արագությունը կրճատել են 63%-ով:

Երկարված նյութերի ամրացումը երկրաթիթեղ-հող միջերեսի կայունության համար

Բազմառանի երկրացանցերը 40-60% բարձրացնում են միջմակերեսային հարթակների ամրությունը համեմատած երկրաթաղանթների հետ՝

• Ավելացնելով մակերևույթի խոտանվածությունը (շփման գործակիցը աճում է 0.3-ից մինչև 0.55)
• Բաշխելով բեռը ցանցի անցքերի վրա
• Կանխելով լարվածության կենտրոնացումը դինամիկ բեռնման պայմաններում

Ուղղահայաց ընդլայնված օբյեկտի վրա իրականացված հսկողական ծրագիրը գրանցել է 2 մմ/տարիից պակաս շարժում՝ հաստատված երկրացանցերի տեղադրումից հետո խցանման համակարգի տակ, որը բավարարում է EPA-ի կայունության պահանջներին 10 տարվա ծառայողական կյանքի համար:

Նյութի ընտրություն՝ HDPE ընդդեմ PET երկրացանցերի երկարաժամկետ սանդղակների կիրառման մեջ

HDPE և PET երկրացանցերի սահուն վարքի համեմատական վերլուծություն շարունակական բեռնման պայմաններում

HDPE-ի և PET-ի երկաթուղային ցանցերի ընտրությունը պահանջում է երկարաժամկետ սահողականության աշխատանքի գնահատում: PET-ը 50 տարվա ներկայացված բեռների ներքո ցուցադրում է HDPE-ից 22% պակաս լարվածություն և արագացված փորձարկումների ընթացքում պահպանում է սկզբնական ձգման ամրության 85%-ը: Այնուամենայնիվ՝ HDPE-ի վիսկոելաստիկ բնույթը թույլ է տալիս լավագույն լարվածության վերաբաշխում, ինչը նվազեցնում է անհավասար նստումների դեպքում տեղական ձախողման ռիսկերը:

Երկարաժամկետ աշխատանքի կանխատեսումները՝ հիմնված արագացված սահողականության փորձարկման վրա

40°C-ում արագացված փորձարկումները ցույց են տալիս, որ PET-ը 100 տարվա համարժեք ազդեցությունից հետո պահպանում է նախագծային ամրության 90%-ը, ավելի լավ աշխատելով, քան HDPE-ն, որը պահպանում է 78%-ը: Բարձր լարվածության կիրառություններում (>50 kN/մ) PET-ը պահպանում է 3:1 անվտանգության արժեք՝ ընդդեմ HDPE-ի 2:1-ի: Այնուամենայնիվ՝ PET-ի բարձր կոշտությունը մոտ 18%-ով մեծացնում է կառուցապատման ընթացքում վնասվածքների հավանականությունը, ինչը գործնական համար կարևոր համարվում է համակարգի տեղադրման ժամանակ:

Շրջակա միջավայրի քայքայման գործոնները, որոնք ազդում են երկաթուղային ցանցերի կյանքի տևողության վրա աղբավայրերում

Նյութերի տարբեր տեսակների քայքայման ընթացքը ժամանակի ընթացքում զգալիորեն ազդում է դրանց կյանքի տևողության վրա: Վերցրեք, օրինակ, HDPE-ն՝ այն հակադիմում է քիմիական նյութերին բավականին լավ, և նույնիսկ շատ թթվային (pH 2)–ից մինչև շատ ալկալիական (pH 12) պայմաններում լիչատի ազդեցության դեպքում կորցնում է ընդամենը մոտ 5% իր ամրությունից: PET պլաստիկը սկզբում ավելի ամուր է, ձգման ամրությամբ սկզբում մոտ 25%-ով ավելի լավ է, սակայն արևի ազդեցության տակ այնքան էլ լավ չի պահվում և մոդելավորված 25 տարվա ընթացքում արտաքին ազդեցության դեպքում քայքայվում է մոտ 18%: Այնուամենայնիվ, երկու պլաստիկներն էլ միկրոօրգանիզմների առումով նույն մարտահրավերի են ենթարկվում: Լաբորատոր փորձարկումների ընթացքում, երբ այս նյութերը երկար տարիներ շարունակ մնում էին տարբեր օրգանիզմների հետ շփման մեջ, ազդեցությունը նվազագույն էր՝ ընդհանուր առմամբ զանգվածի 3%-ից պակաս կորուստ:

Բանավեճի վերլուծություն. Կարճաժամկետ շահույթ ընդդեմ երկարաժամկետ հուսալիության պոլիմերային ամրացման դեպքում

Ճեղքման ճշգրտությունը հիմնված է սկզբնական ճեղքի չափի վրա, որը կարող է տատանվել 0.5-ից մինչև 2 մմ՝ կախված փորձարկման սարքավորումներից: Ավելի մեծ սկզբնական ճեղքը կարող է նվազեցնել ճեղքման ճշգրտությունը:

Հաճախ տրվող հարցեր

Ինչո՞ւ են օգտագործում պոլիմերային ցանցերը սահմանափակման կառույցների կառուցման ժամանակ:

Պոլիմերային ցանցերը օգտագործվում են սահմանափակման կառույցների կառուցման ժամանակ՝ հողի ամրապնդման, թափոնների տեղաշարժը կանխելու և ավելի թեք թեքություններ ստեղծելու համար՝ այդպիսով առավելագույնի հասցնելով թափոնների պահեստավորումը:

Ո՞ր հիմնական մեխանիզմներով են պոլիմերային ցանցերը ամրապնդում հողը:

Պոլիմերային ցանցերը հողը ամրապնդում են բջջավոր կառուցվածքի շնորհիվ, ձգվածության դիմադրությամբ և սահմանափակման ազդեցությամբ, որոնք համատեղ ապահովում են կայունությունը և նվազեցնում դեֆորմացիան:

Ինչպե՞ս են պոլիմերային ցանցերը փոխազդում կոմունալ պինդ թափոնների հետ

Երկաթուղային ցանցերը բարելավում են հողաշերտի ճգնաժամանակահատվածը, բեռի վերաբաշխումը և թաղանթային էֆեկտները կոմունալ պինդ թափոններում՝ բարձրացնելով սանդղավանդակի ընդհանուր կայունությունն ու դիմադրությունը:

Ո՞ր գործոններն են հաշվի առնվում երկաթուղային ցանցով ամրացված սանդղավանդակների նախագծման ընթացքում:

Հիմնական նախագծային գործոններն են հակումների կայունության համատեղելիությունը, ուղղահայաց տարածքները և երկարաժամկետ սահուն սահմանափակումները՝ սանդղավանդակների կառուցվածքները արդյունավետ աջակցելու համար:

Ինչպե՞ս են համեմատվում HDPE-ն ու PET-ն սանդղավանդակներում օգտագործվելիս:

PET երկաթուղային ցանցերը ավելի լավ են աշխատում շարունակական բեռնվածության դեպքում՝ ավելի քիչ լարվածության կուտակմամբ, իսկ HDPE-ն առավելագույն առումով ավելի ցածր արժեք է առաջարկում և ավելի լավ դիմադրություն ցուցաբերում տեղական անջատումների դեմ: