SE459190B

SE459190B - MAKE A CONTROL OF A FILLING MATERIAL'S MOVEMENT

Info

Publication number: SE459190B
Application number: SE8703504A
Authority: SE
Inventors: R Massarsch
Original assignee: Pieux Armes Int
Priority date: 1987-09-09
Filing date: 1987-09-09
Publication date: 1989-06-12
Also published as: SE8703504L; EP0377628A1; WO1989002500A1; EP0377628B1; AU2328988A; DE3870458D1; SE8703504D0; BR8807693A; ZA886736B

Description

459 190 kan utgöras av i jord applicerade geotextilier, nät, band eller liknande. En dylik armering går så till att väv, nät eller liknande material anbringas i olika skikt i jorden under återfyllnadsfasen. Avsikten år att armeringen i _ sträckt tillstånd skall ta upp de krafter med vilka jord- lagret belastar stödkonstruktionen ifråga. Därigenom skulle konstruktionen kunna göras styv. Hittills har man emeller- tid inte kunnat fullt utnyttja effekterna av jordarmeringen eftersom denna många gånger av praktiska skäl ej blivit tillräckligt spänd. För att i möjligaste man få armeringen spänd accepterar man även här en viss flexibilitet hos kon- struktionen ifråga. Med andra ord krävs en viss deformation av konstruktionen för att mobilisera dragkraften i armer- ingen. Eftersom dessa rörelser, både hos jorden och hos konstruktionen ifråga, ej lätt kan kontrolleras är risken stor att armeringens belastningsupptagande förmåga helt upphör. Även när blir slutresultatet en icke önskvärd rö- relse i konstruktionen och i dess skarvar. Av dessa anled- ningar har man ej alltid kunnat utnyttja armeringens last- reducerande verkan på stödkonstruktionen. 459 190 may consist of geotextiles, nets, bands or the like applied to soil. Such reinforcement involves the application of fabric, nets or similar materials in different layers of the soil during the backfilling phase. The intention is that the reinforcement in the stretched state will absorb the forces with which the soil layer loads the support structure in question. This would make the construction rigid. So far, however, it has not been possible to make full use of the effects of the earth reinforcement, as this has often not been sufficiently tense for practical reasons. In order to get the reinforcement as tight as possible, a certain flexibility of the construction in question is also accepted here. In other words, a certain deformation of the structure is required to mobilize the traction force in the reinforcement. Since these movements, both in the soil and in the structure in question, cannot be easily controlled, there is a great risk that the load-bearing capacity of the reinforcement ceases completely. Even when the end result is an undesirable movement in the construction and in its joints. For these reasons, it has not always been possible to utilize the load-reducing effect of the reinforcement on the support structure.

Föreliggande uppfinning avser att avhjälpa ovannämnda nack- delar. Uppfinníngen avser ett sätt att kontrollera ett fyllnadsmaterials eller liknande materials rörelser i an- slutning till en styv konstruktion varvid ett eftergivligt skikt skapas i fyllnadsmaterialet i nära anslutning till nämnda konstruktion, varigenom trycket mot konstruktionen reduceras. Det för uppfinningen kännetecknande är att en jordarmering anordnas i anslutning till nämnda eftergivliga skikt, vilken armering under nämnda kontrollerade rörelse tillåtas intaga en förutbestämd grad av förspänning.The present invention aims to remedy the above-mentioned disadvantages. The invention relates to a method of controlling the movements of a filling material or similar material in connection with a rigid structure, wherein a resilient layer is created in the filling material in close connection with said construction, whereby the pressure against the construction is reduced. It is characteristic of the invention that a ground reinforcement is arranged in connection with said resilient layer, which reinforcement is allowed to assume a predetermined degree of prestress during said controlled movement.

Med fyllnadsmaterial eller liknande material avses, som tidigare omnämnts, jord, sten, slagg, olika slag av livs- medel etc. 459 190 Ovan angivna och ytterligare kännetecken framgår av de efterföljande patentkraven.By filling material or similar material is meant, as previously mentioned, soil, stone, slag, various kinds of foodstuffs, etc. 459 190 The above-mentioned and further features appear from the following claims.

Uppfinníngen skall nu beskrivas mer i detalj i anslut- ning till bifogade ritningar på vilka figurerna 1 till 3 illustrerar hur icke-kontrollerbara rörelser hos ett jord~ skikt påverkar konstruktioner och/eller jordarmeringar under det att figurerna 4 till 7 illustrerar hur kontrol- lerbara rörelser hos ett liknande jordskikt inverkar på liknade konstruktioner och/eller jordarmeringar.The invention will now be described in more detail in connection with the accompanying drawings, in which Figures 1 to 3 illustrate how uncontrollable movements of a soil layer affect structures and / or soil reinforcements, while Figures 4 to 7 illustrate how controllable movements of a similar soil layer affects similar structures and / or soil reinforcements.

Sålunda avser: Figur 1 en stödkonstruktion mot en jordfyllning; figur 2 jordtryckets variation som funktion av stödkon- struktionens rörelse; figur 3 en stödkonstruktion enligt figur l med icke spänd jordarmering; figur 4 en stödkonstruktion med i anslutning till denna anbringat eftergivligt skikt före genomförd volymminsk- ning och utan jordarmering; figur 5 konstruktionen enligt figur 4 efter genomförd volymminskning; figur 6 en enligt figurerna 4~5 liknande stödkonstruk~ tion med tillhörande jordarmering före genomförd volym- minskning av det eftergivliga skiktet; och figur 7 konstruktionen enligt figur 6 efter genomförd 459 190 volyminskning.Thus: Figure 1 refers to a support structure against a soil fill; figure 2 the variation of the earth pressure as a function of the movement of the support structure; figure 3 shows a support structure according to figure 1 with untensioned earth reinforcement; Figure 4 shows a support structure with a resilient layer applied in connection with it before the volume reduction has been carried out and without earth reinforcement; Figure 5 shows the construction according to Figure 4 after carrying out a volume reduction; Figure 6 shows a support structure similar to Figures 4 to 5 with associated earth reinforcement before the volume reduction of the resilient layer has been carried out; and figure 7 the construction according to figure 6 after carried out 459 190 volume reduction.

Figur 1 visar en konventionell stödkonstruktion mot jord, samt dess möjliga rörelser från viloläget.Figure 1 shows a conventional support structure against the ground, as well as its possible movements from the rest position.

Figur 2 åskådliggör det välkända sambandet mellan en stödkonstruktions rörelseriktning och jordtrycket mot densamma. När väggen tillåts röra sig från jordmassan minskar det s.k. vilojordtrycket mot det aktiva jordtrycket. När väggen pressas mot jordmassan ökar trycket till det passiva. En ökning av jordtrycket kan också uppstå om jordmassan bakom stödkonstruktionen packas genom t.ex. vibrering eller stampning. En annan vanlig orsak till höga jordtryck är att vatten fryser i jordmassan och därigenom åstadkommer en volymökning.Figure 2 illustrates the well-known relationship between the direction of movement of a support structure and the earth pressure against it. When the wall is allowed to move from the soil mass, the so-called the resting earth pressure against the active earth pressure. When the wall is pressed against the soil mass, the pressure increases to the passive. An increase in the soil pressure can also occur if the soil mass behind the support structure is packed by e.g. vibration or stomping. Another common cause of high soil pressures is that water freezes in the soil mass and thereby causes a volume increase.

Pâ figur 1 visas en känd styv stödkonstruktion 1, här avsedd att stödja ett bakomliggande jordskikt 2 till följd av jordskiktets rörelser kommer jordens belastning på konstruktionen 1 att bli så stor att risken för sprickbildning 3 i denna är överhängande.Figure 1 shows a known rigid support structure 1, here intended to support an underlying soil layer 2 as a result of the movements of the soil layer, the load on the soil on the structure 1 will be so great that the risk of cracking 3 in it is imminent.

För att söka avlasta konstruktionen är det idag brukligt att armera jordskiktet med en eller ett flertal armeringsorgan 4. På figur 3 visas sålunda ett tidigare känt sätt att armera jord vid en stödkonstruktion, här illustrerad genom en stödmur 5. I jorden 6 har i samband med àterfyllnaden armeringen 4 installerats, företrädes- vis horisontellt. Armeringen kan antingen fästas direkt till konstruktionen, såsom visas vid 7, eller läggas fritt i jorden såsom visas vid 8. Pà figur 3 visas armeringen efter installationen men innan den hunnit sträckas i följd av jordens belastning. Tanken är att den lösa jorden nu skall tillåtas röra sig mot stödkonstruk- 459 190 tionen så pass att armeringen blir sträckt, varigenom pàkänningen till följd av jordens belastning kan tas upp av armeringen. Resultatet blir en deformation av stöd- konstruktionen 5 innan armeringen 4 hunnit förspânnas tillräckligt. Vissa typer av jordarmeringar, som nämnda textilier, uppvisar dessutom krympningsegenskaper, som medför att de aldrig kan fullt utnyttja sin kapacitet som jordarmering. Till följd av dåligt förspänd armering eller armering som uppnått flytgränsen kan i detta fall en överbelastning av stödmuren uppkomma. Med en kon- trollerad rörelse av jordskiktet skulle ovannämnda pro- blem kunna undvikas.In order to try to relieve the structure, it is today customary to reinforce the soil layer with one or more reinforcement members 4. Figure 3 thus shows a previously known way of reinforcing soil in a support structure, here illustrated by a retaining wall 5. In the soil 6, in connection with the backfill reinforcement 4 is installed, preferably horizontally. The reinforcement can either be attached directly to the structure, as shown at 7, or laid freely in the ground as shown at 8. Figure 3 shows the reinforcement after installation but before it has been stretched due to the load on the ground. The idea is that the loose soil should now be allowed to move against the support structure so that the reinforcement is stretched, whereby the stress due to the load on the soil can be absorbed by the reinforcement. The result is a deformation of the support structure 5 before the reinforcement 4 has had time to be sufficiently prestressed. In addition, certain types of soil reinforcement, such as the textiles mentioned, exhibit shrinkage properties, which means that they can never fully utilize their capacity as soil reinforcement. As a result of poorly prestressed reinforcement or reinforcement that has reached the yield strength, an overload of the retaining wall can occur in this case. With a controlled movement of the soil layer, the above-mentioned problems could be avoided.

På figurerna 4 och 5 illustreras hur ett fyllnadsmate- ríals rörelser kan kontrolleras vid en styv konstruktion och utan jordarmeríng. Som fyllnadsmaterial har här valts ett jordskikt, men det inses, att även andra slag av material är tillämpliga exempelvis de tidigare omnämnda materialen. Även andra typer av konstruktioner kan komma ifråga. På figur 4 visas nu en stödkonstruktion 9 liknande den i figur 1 visade stödkonstruktíonen 1. I samband med âterfyllnad av ett jordskikt 10 skapas ett eftergivlígt skikt ll i jordskiktet företrädesvis i anslutning till och utmed stödkonstruktionens 9 vertikala vägg 12. Nämnda eítergivliga skikt 11 har formen av ett eller ett flertal mediefyllda höljen 13.Figures 4 and 5 illustrate how the movements of a filling material can be controlled in a rigid construction and without earth reinforcement. An earth layer has been chosen here as filling material, but it will be appreciated that other types of material are also applicable, for example the previously mentioned materials. Other types of constructions may also be considered. Figure 4 now shows a support structure 9 similar to the support structure 1 shown in Figure 1. In connection with backfilling of a soil layer 10, a resilient layer 11 is created in the soil layer, preferably adjacent to and along the vertical wall 12 of the support structure 9. Said resilient layer 11 has the shape of one or more media-filled enclosures 13.

Det skall påpekas att med hölje eller höljen avses rent defínitionsmässigt en eller ett flertal celler som består av ett eller ett flertal skikt. Ett hölje som består av ett flertal, i anslutning till varandra anordnade celler, kan bestå av en sammanhängande madrass med åtskilda eller 459 19Û inbördes förbundna celler. Det medium som nämnda celler fylls med kan lämpligen vara en vätska, en gas, ett skummaterial eller liknande. Höljet eller höljena anord- nas sâlunda i jorden i nära eller direkt anslutning till den stödkonstruktion vars deformationer skall kontrolleras 0Ch enligt uppfinningen i nära anslutning till i jorden be- fintlig armering såsom kommer att-beskrivas i det följande.It should be pointed out that by envelope or envelopes is defined by definition one or more cells which consist of one or several layers. A casing consisting of a plurality of cells, arranged in connection with each other, may consist of a continuous mattress with separated or interconnected cells. The medium with which said cells are filled may suitably be a liquid, a gas, a foam material or the like. The casing or casings are thus arranged in the ground in close or direct connection to the support structure whose deformations are to be checked according to the invention in close proximity to reinforcement existing in the ground as will be described in the following.

Med hjälp av det i anslutning till väggen 12 anordnade mediefyllda höljet kan jordens rörelse mot konstruktionen nu kontrolleras genom att man låter nämnda höljen genomgå en volymminskning på sätt som kommer att beskrivas mer i detalj i anslutning till figurerna 5 och 7. Resultatet av nämnda volymminskning blir ett mer eller mindre saman- pressat hölje varigenom belastning mot stödkonstruktionen minskas, jämför Figur 2. På figur 5 visas höljet 13 helt sammanpressat men det inses att höljet efter nämnda kontrollerade volymminskning ej behöver inta ett helt sammanpressat tillstànd.By means of the media-filled casing arranged in connection with the wall 12, the movement of the earth towards the construction can now be controlled by allowing said casings to undergo a volume reduction in a manner which will be described in more detail in connection with Figures 5 and 7. The result of said volume reduction is a more or less compressed casing whereby load against the support structure is reduced, cf. Figure 2. Figure 5 shows the casing 13 completely compressed, but it is understood that the casing after said controlled volume reduction does not have to assume a fully compressed state.

På figur 6 visas en liknade stödmur 14 som uppstödjer ett jordlager 15 försedd med armering 16, företrädesvis horisontellt eller lutande anordnad. Nämnda armering kan bestå av en geotextil, en annan väv, band, nät eller liknande. I nära anslutning till både armeringen och till stödmuren har applicerats ett eftergivligt skikt i form av ett eller ett flertal höljen 17 liknande de ovan beskrivna höljena 13, vilka är fyllda med ett medium. Nämnda höljen kan lämpligen anordnas i jorden antingen före eller i direkt anslutning till jordens àterfyllnad. Den i jorden anordnade armeringen 16 är ännu ej helt spänd och har ej uppnått sitt kraftupptagande tillstànd. På figur 6 visas höljet 17 i form av ett antal till varnadra förbundna celler. Höljet har här en längd 459 190 som i stort sett motsvarar stödmurens alternativt arme- ringens höjd. Det är givetvis tänkbart inom uppfinningens ram att anordna separata höljen eller celler i anslutning till vart och ett av de enskilda armeringarna. För att nu få armeringen förspänd utan att stödmuren deformeras låter man höljena genomgå en volymminskning. Nämnda volymminskning kan ske genom att vätska, gas eller liknande tíllàtes evakuera helt eller delvis ur höljet.Figure 6 shows a similar retaining wall 14 which supports a soil layer 15 provided with reinforcement 16, preferably arranged horizontally or inclined. Said reinforcement may consist of a geotextile, another fabric, strip, net or the like. In close connection to both the reinforcement and to the retaining wall, a resilient layer has been applied in the form of one or more covers 17 similar to the covers 13 described above, which are filled with a medium. Said casings can suitably be arranged in the soil either before or in direct connection with the backfilling of the soil. The reinforcement 16 arranged in the ground is not yet fully tensioned and has not reached its force-absorbing state. Figure 6 shows the housing 17 in the form of a number of cells connected to each other. The casing here has a length of 459,190, which largely corresponds to the height of the retaining wall or the reinforcement. It is of course conceivable within the scope of the invention to arrange separate envelopes or cells in connection with each of the individual reinforcements. In order to now have the reinforcement prestressed without the retaining wall being deformed, the casings are allowed to undergo a volume reduction. Said volume reduction can take place by allowing liquid, gas or the like to be evacuated completely or partially from the casing.

Med evakuering avses här rent definitionsmässigt en uttömning eller utrymning av mediet. Vid en delevakuering tillåtas därvid en viss, förutbestämd mängd av mediet att stanna kvar i höljet. Sagda evakuering kan verkställas antingen genom att ventiler i anslutning till höljet öppnas, varigenom evakueringsgraden kan kontrolleras, eller att höljets medíefyllda utrymme punkteras. Vidare kan mediet ifråga tillåtas diffundera ut genom höljets väggar. Ett resultat av sagda evakuering blir att jorden kan röra sig mot stödkonstruktionen utan att den i sin tur deformeras. Nämnda rörelse kommer att initiera en sträckning av armeringen så att denna kan ta upp belastningen från jorden. Därigenom förhindras en överbelastning av stödkonstruktionen.By evacuation is meant here, by definition, an emptying or evacuation of the medium. In the case of a partial evacuation, a certain, predetermined amount of the medium is allowed to remain in the housing. Said evacuation can be effected either by opening valves adjacent to the housing, whereby the degree of evacuation can be checked, or by filling the media-filled space of the housing. Furthermore, the medium in question can be allowed to diffuse out through the walls of the housing. A result of said evacuation is that the soil can move towards the support structure without it in turn being deformed. Said movement will initiate a stretching of the reinforcement so that it can take up the load from the ground. This prevents an overload of the support structure.

Pa figur 7 visas det i detta fall helt evakuerade, i stort sett tíllplattade höljet schematiskt i anslutning till den förspända jordarmeringen.Figure 7 shows in this case the completely evacuated, largely tiled casing schematically in connection with the prestressed earth reinforcement.

Förutom evakuering av höljet är det inom uppfinningens ram tänkbart att installera ett hölje, vilket uppvisar ett sådant inre tryck att nämnda hölje under inverkan av det yttre jordtrycket tillátes sammanpressas så mycket att armeringarna förspännes. Mediet är i detta fall ett kompressibelt medium. Även i detta fall genomgår höljet en volymminskníng i ett inledningskede till följd av 459 190 jordens sättningsrörelser.In addition to evacuating the casing, it is conceivable within the scope of the invention to install a casing, which has such an internal pressure that said casing is allowed to be compressed so much under the influence of the external earth pressure that the reinforcements are prestressed. The medium is in this case a compressible medium. Also in this case, the casing undergoes a volume reduction in an initial stage as a result of 459 190 soil settling movements.

Inom uppfinningens ram är det även möjligt att anordna ett kompressibelt medium mot horisontella, lutande eller böjda konstruktioner, såsom tunnlar eller andra konstruktioner i jord eller berg. Sarnma effekt erhålls också om det tryckutjämnande skiktet anordnas i silos eller behållare som fylls med jord eller annat material, exempelvis olika slag av livsmedel såsom tidigare nämnts.Within the scope of the invention, it is also possible to arrange a compressible medium against horizontal, inclined or curved structures, such as tunnels or other structures in soil or rock. The same effect is also obtained if the pressure-equalizing layer is arranged in silos or containers which are filled with soil or other material, for example different types of food as previously mentioned.

Den enligt ovan beskrivna volymminskníngen av höljet eller höljets celler bidrar sålunda till en kontrollerad rörelse av jorden, vilken har effekten dels att jordtrycket mot konstruktionen ifråga minskas vare sig jorden är försedd med armering eller ej, dels effekten att en kontrollerad spänning eller förspänníng uppnås av armeringen då en sådan är anordnad i jordskiktet ifråga.The volume reduction of the casing or casing cells described above thus contributes to a controlled movement of the earth, which has the effect that the earth pressure against the structure in question is reduced whether the earth is provided with reinforcement or not, and the effect that a controlled tension or prestress is achieved by the reinforcement when one is arranged in the soil layer in question.

Claims

10 15 20 25 30 35 459 190 PAEEQIERAV.

A method of controlling the movements of a filling material (10,15) or similar material in connection with a rigid structure (9,14J, wherein a resilient layer (11) is created in the filling material (10,1SJ in close proximity to said cone). structure (9, 14), whereby the pressure against the structure (s, 14) is reduced, characterized in that a ground reinforcement (16) is arranged in connection with said resilient layer (11), which reinforcement (16), during said controlled movement allowed to assume a predetermined degree of bias.

2. A method according to claim 1, characterized in that said resilient layer (11) is created by applying one or more media-filled needles (13,17) in the filling material (10,1S) along the structure (9,14).

3. A method according to claim 2, characterized in that said casing or nozzle (13, 17) is allowed to undergo a volume reduction during the deformation of the filling material (10,15).

4. A method according to claim 3, characterized in that the volume reduction takes place by completely or partially evacuating the medium in said casing or casings (13,17).

5. S. A method according to claim 4, characterized in that the medium is evacuated slightly or partially via the needle or needles <13,17) close valve means.

6. A method according to claim 4, characterized in that the medium is evacuated by puncturing the casing or casings (13,17).

7. A method according to claim 4, characterized in that the medium is evacuated by diffusion via the walls of the housing (13, 17). . 459 190 / Û B. method according to claim 3, characterized in that said volume change takes place by compressing a medium applied in the housing (13,17>.