Delovanje poliesterne geomreže v različnih vrstah tal

Kako razgradacija tal in kohezija določata interakcijo poliesterne geomreže

Mehanizmi mehanskega zaklepanja (interlock), trenja in vgradnje v pesku, gravelu in glini

Sestava tal kritično določa, kako poliesterne geomreže prenašajo obremenitve. Pri grobozrnatih tleh, kot sta pesek in gravel, je delovanje odvisno od treh medsebojno povezanih mehanizmov:

• Spleten : Ostrorobi gravelni delci se zaklenejo v odprtine geomreže in s tem ustvarijo mehansko oviro, ki zavira stransko premikanje.
• Trenje : Peskovni delci ustvarjajo strižno odpornost vzdolž površin geomreže – najvišja meja trdnosti na meji med geomrežo in tlemi nastopi pri relativni gostoti 30–40 %, kot določa standard ASTM D6706.
• Vgradnja pri kohezivnih glinah georešetke temeljijo na lepljenju z zemljo in konfinirnem tlaku; vendar lahko zasičenost zmanjša mejo trdnosti na meji do 60 % zaradi zmanjšanega učinkovitega napetostnega stanja in nabiranja tlaka v porah.

Zakaj kotnost delcev in vsebina drobnih delcev določata učinkovitost sidranja poliesterne georešetke

Oblika delcev in količina drobnih delcev (finih delcev) resnično vplivajo na to, kako dobro ostanejo stvari zazidane. Če primerjamo kotne agregate z zaobljenimi, opazimo izboljšanje odpornosti proti izvleku za približno 40–50 %, saj ostri robovi bolje mehansko »zajamejo«. Nasprotno pa se pri vsebini ilovice in gline nad 15 % zmogljivost precej hitro začne zmanjševati. Pri približno 20 % vsebine finih delcev se trenje med materiali dejansko zmanjša za približno tretjino, saj ti fini delci delujejo kot mazivo in zmanjšujejo neposredne stične točke med delci in georešetkami. Za najboljše rezultate večina inženirjev cilja največ 12 % finih delcev v kombinaciji z dobro mešanico delcev različnih velikosti po celotnem materialu. To pomaga ohraniti ustrezno interakcijo skozi vse odprtine ter enakomerno porazdelitev obremenitev. Prav tako ne pozabimo na vsebino gline – prekomerne količine lahko povzročijo postopne ločitvene težave, še posebej ob ponavljajočih se obremenitvenih ciklih, kar pomeni, da morajo oblikovalci pri delu z materiali, ki vsebujejo veliko drobnih zrn, predvideti dodatne varnostne faktorje.

Odpornost poliesterne georešetke proti izvleku: preskusne ugotovitve po standardu ASTM D6706

Standard Ameriškega društva za preskušanje in material (ASTM) D6706 zagotavlja strogen in ponovljiv okvir za ocenjevanje odpornosti geosintetikov proti izvleku – s tem omogoča inženirjem povezavo med lastnostmi tal in obnašanjem poliesterne georešetke pri realnih obremenitvenih razmerah.

Povezava med vrsto tal in izmerjeno odpornostjo proti izvleku ter načinom odpovedi

Zmožnost odpornosti proti izvleku se precej spreminja glede na vrsto tal, za katera govorimo. Zrnate materiale, kot so dobro razvrščeni ostri pesek in gramoz, ponavadi ponujajo največjo odpornost zaradi tega, kako se delci med seboj zaklepajo in ustvarjajo trenje. Nasprotno pa pri zasičenih glinastih tleh zmogljivost znatno upade, saj se vezi med delci oslabijo in na mejah med njimi pride do več drsenja. Raziskave so pokazale, da lahko delci s kotastimi oblikami povečajo trdnost proti izvleku približno za 40 odstotkov v primerjavi z okroglimi delci, kar resnično poudarja, kako pomembno je izbrati ustrezne agregate pri gradbenih projektih. Kar se tiče vzorcev porušitve, pri zrnastih tleh običajno opazimo postopen izvlek brez velike deformacije, medtem ko se pri drobnih tleh pred dosežkom največje nosilne zmogljivosti lahko nenadoma razpadejo ali prekomerno raztegnejo. Razumevanje teh razlik je bistveno za sprejemanje pametnih odločitev pri načrtovanju zadrževalnih sten, gradnji strmejših pobočij ali okrepljanju nasipov.

Občutljivost na vlago: učinki zasičenja na strižno trdnost meje med poliesterom georešetkami in zemljo

Količina prisotne vlage igra ključno vlogo pri delovanju meja pod obremenitvijo. Pri drobnih zemljah dosežemo običajno zasičenje, kar zmanjša odpornost proti izvleku približno za 20 % do celo za 50 %. To se zgodi predvsem zato, ker zemlja izgubi učinkoviti navor hkrati pa se znotraj nje poveča notranji vodni tlak. Tudi zrnate zemlje niso nepoškodljive, čeprav ohranjajo nekaj trenja tudi v mokrem stanju, še posebej, če se voda dovolj hitro odteče. Največje težave pa se s časom pojavijo v primerih, ko materiali ostanejo vlažni več časa. Cikli mokrega in suhega stanja pospešujejo procese polimernega počasnega teka in postopoma podkopavajo strukturno celovitost. Za vse, ki jih zanima dejansko delovanje v praksi, postanejo ustrezni sistemi za odvodnjo bistveni, poleg tega pa je potrebno v načrt vključiti dodatne varnostne faktorje. To je najbolj opazno pomembno v območjih, kjer se redno pojavljajo težave z vlažnostjo, tveganjem poplav ali sezonsko zasičenostjo.

Dolgoročna zmogljivost poliesterske georešetke v različnih vrstah tal: počasno deformiranje, trajnost in varnostni faktorji pri načrtovanju

Zmogljivost proti počasnemu deformiranju v kohezivnih in zrnastih tleh pod stalno obremenitvijo

Dolgoročna zmogljivost poliesterne georešetke se precej razlikuje glede na vrsto zemlje, v katero je nameščena. Ko je nameščena v zasičenih glinastih tleh, visoka vlažnost dejansko pospeši molekularno gibanje znotraj polimernega strukturnega materiala. To povzroči, da se strižna trdnost na meji zmanjša za približno 40 % s potekom časa. Nasprotno pa pri delu z dobro razvrščenimi kotnimi peski obstaja veliko boljša mehanska zaklepanja med delci. Te peskovite zemlje običajno kažejo manj kot 3 % deformacije celo v okviru predvidenega življenjskega cikla 50 let. Laboratorijski preskusi so pokazali, da zemlje, ki vsebujejo 15 % ali manj drobnih delcev, ohranijo več kot 90 % svoje izvirne sidrilske moči tudi po 10.000 ciklih obremenitve. Za inženirje, ki delajo z lepljivimi tlesi, ki se pod vplivom konsolidacije deformirajo in reagirajo na spremembe vlažnosti, je smiselno vključiti varnostni faktor najmanj 1,8. Pri zrnati zemlji pa večina projektov uspešno uporablja varnostne faktorje med 1,5 in 1,6 brez kakršnih koli težav.

Pogosta vprašanja

V: Kako vpliva kotnost delcev na zmogljivost poliesterne georešetke?
O: Kotni delci izboljšajo mehansko zaklepanje z odprtinami georešetke in povečajo odpornost proti izvleku za 40–50 % v primerjavi z zaobljenimi delci.

V: Kaj se zgodi z zmogljivostjo georešetke, ko vsebnost drobnih delcev preseže 15 %?
O: Vsebnost drobnih delcev nad 15 % povzroči hitro zmanjšanje zmogljivosti, saj ti delci delujejo kot mazivo in zmanjšujejo trenje ter učinkovitost sidranja.

V: Zakaj je vlažnost tal pomembna za poliesterne georešetke?
O: Vlažnost zmanjša strižno trdnost na meji, kar znatno vpliva na odpornost proti izvleku in lahko pospeši polimerni počasni tečaj, kar s časom ogroža strukturno celovitost.