Stabilitet - Konstruktionseksempel

Eksempel 1: Dæmning over blød bund - vandret terræn 

En dæmning skal bygges over en blød bund, og følgende to løsninger skal undersøges:

  1. Dæmning med grus som fyldmateriale 
  2. Dæmning med Leca® letklinker som fyldmateriale og grus som dækningsmateriale

Beregningerne er udført med analyseprogrammet Slide. Programmet beregner den mest kritiske brudflade for konstruktionen, dvs. den laveste sikkerhedsfaktor.

I dette eksempel er den krævede sikkerhed faktor F ³ 1,5.

Tabel 1: Materialeegenskaber
  Densitet over GVS
γ
[kN/m3]
Densitet under GVS
γ’
[kN/m3]
Udrænet forskydningsstyrke
Su
[kPa]

Øget forskydningsstyrke ΔSu
[kPa/m]

Friktionsvinkel

φ

Kohæsion
c
[kPa]
Friktionsjord 20 10 - - 38 0
Ubundet ler 19 9 15 1 - -
Fast ler 19 9 50 5 - -
Leca® letklinker 4 0 - - 39 0

Løsning 1: Dæmning med friktionsjord 

Figur 15 viser profil af dæmningen og jordbundsforholdene. Dæmningen er 4 meter høj og 10 meter bred i toppen. Hældningsgradienten er 1:3, hvilket giver en samlet bredde af dæmningen på 34 m. Jordbundsforholdene består af et 4 m tykt lag ubundet ler over et 6 m tykt fast lerlag. Vandspejlet ligger i terrænniveau. Belastningen, der påføres på toppen af dæmningen, er en tillægslast. De væsentlige materialeegenskaber er vist i tabel 1.

Figur15
Figur 15: Profil for dæmning af friktionsjord


Figur 16 viser resultatet beregnet med Slide og angiver brudfiguren ned til det faste lerlag. Det er normalt, at et brud strækker sig ned til et fastere lag. Resultatet giver sikkerhedsfaktor F = 1.22, som dermed ikke opfylder F = 1,5.

Figur16
Figur 16: Brudfigur og sikkerhedsfaktor for dæmning af friktionsjord

 

Løsning 2: Dæmning med Leca® letklinker som fyldmateriale 
Ved at reducere forskydningsspændingerne i lerlaget kan sikkerhedsfaktoren øges. Dette kan gøres ved at skifte dele af friktionsmaterialet i dæmningen ud med Leca® letklinker 8-20 mm.

Figur 17 viser en mulig løsning med Leca® letklinker som fyldmateriale og grus som dækningsmateriale. 
Dæmningens udvendige dimensioner er de samme som for løsning 1. Belastningen, der påføres på toppen af dæmningen, er en tillægslast.

Figur17


Figur 18 viser resultaterne fra Slide og angiver en brudfigur som løsning 1. Men sikkerhedsfaktoren er steget betydeligt: F = 2,05. Dette opfylder kravene.

Figur18
Figur 18: Brudfigur og sikkerhedsfaktor for dæmning med Leca® letklinker

 

Eksempel 2: Dæmning over blød bund - skrånende terræn 

En dæmning skal bygges over en blød bund i skrånende terræn, og følgende to løsninger skal undersøges: 

  1. Dæmning med grus som fyldmateriale 
  2. Dæmning med Leca® letklinker som fyldmateriale og grus som dækningsmateriale
Tabel 2: Materialeegenskaber
  Densitet over GVS
γ
[kN/m3]
Densitet under GVS
γ’
[kN/m3]
Udrænet forskydningsstyrke
Su
[kPa]

Øget forskydningsstyrke ΔSu
[kPa/m]

Friktionsvinkel

φ

Kohæsion
c
[kPa]
Friktionsjord 20 10 - - 38 0
Ubundet ler 19 9 15 3 - -
Fast ler 19 9 50 5 - -
Leca® letklinker 4 0 - - 39 0

 

Løsning 1: Dæmning med grus som fyldmateriale 

Figur 19 viser profildæmningen og jordbundsforholdene. Dæmningen er 4,5 m høj og 9 meter bred øverst. Terrænets hældning er 1:6, og dæmningens hældning er 1: 1,5.
Jordbundsforholdene består af et ca. 4 m tykt lag af ubundet ler oven på et underlag af fast ler. Dæmningen er beliggende på bredden af en sø, der giver et grundvandsniveau som vist på figuren. Belastningen, der påføres på toppen af dæmningen, er en tillægslast. Væsentlige parametre er vist i tabel 2.
 

Figur19
Figur 19: Jordprofil for dæmning af grus i skrånende terræn


Figur 20 viser resultater beregnet med Slide og giver sikkerhedsfaktoren F = 1,15. Dette opfylder ikke kravene og er desuden meget tæt på brudlinjen.

Figur20
Figur 20: Brudlinje og sikkerhedsfaktor for grusdæmning

 

Løsning 2: Dæmning med Leca® letklinker som fyldmateriale 
Som i eksempel 1 vil en reduktion af forskydningsspændingerne øge sikkerhedsfaktoren. Dele af dæmningen er erstattet med Leca® letklinker, som reducerer den samlede vægt. Belastningen, der påføres på toppen af dæmningen, er en tillægslast. 

En mulig løsning er vist i nedenstående figur.

Figur21
Figur 21: Jordprofil for dæmning med Leca® letklinker i skrånende terræn


Figuren nedenfor viser resultaterne beregnet med Slide og giver sikkerhedsfaktoren F = 1,56. Resultaterne viser en betydelig stigning i sikkerhedsfaktor og opfylder kravene.

Figur22