likvefakcija tla

Likvefakcija tla

Uvjeti lokalnog tla imaju značajan utjecaj na oštećenja konstrukcija uzrokovana potresom. Različite vrste tla tijekom potresa na različite načine provode generirane seizmičke valove čiji utjecaj na konstrukcije stoga ovisi o samim karakteristikama temeljnog tla.
Mnogi potresi, poput onih koji su se dogodili u Japanu 1964. (Niigata) i 1995. godine (Kobe) naglasili su utjecaj i mogućnost pojave likvefakcije tla. Likvefakcija predstavlja jedan od najdramatičnijih fenomena i uzroka pojave šteta na konstrukcijama tijekom potresa.

 

likvefakcija tla

Slika 1. Shematski prikaz likvefakcije temeljnog tla

 

No, ne javlja se likvefakcija kao posljedica svakog jakog potresa, za njenu pojavu treba biti ispunjeno nekoliko uvjeta.
Glavni faktori koji utječu na pojavu likvefakcije jesu stupanj zbijenosti tla, veličina čestica te stupanj zasićenosti vodom.
Uzmu li se u obzir svi faktori, pokazalo se da su krupnozrnati materijali (pretežito pijesci) najviše podložni procesu likvefakcije. Razlog tomu je uobičajeno veća poroznost (količina šupljina u volumenu tla) nego kod sitnozrnastih tala. U slučaju da je takav materijal gotovo potpuno ispunjen vodom, prilikom udara seizmičkog vala može doći do potpunog gubitka posmične čvrstoće tla. Čestice tla tada se počinju slobodno kretati u vodi te se tlo ponaša kao gusta tekućina.

 

Opis pojave likvefakcije

 

Tijekom nanošenja bilo kakvog oblika opterećenja (statičkog ili dinamičkog), rahli materijali imaju tendenciju smanjenja volumena, odnosno zbijanja. Budući da je potresno opterećenje cikličko i brzo, tlo nema mogućnost dreniranja vode koja se nalazi u porama te dolazi do prirasta pornih pritisaka (Slika 2).

likvefakcija tla

Slika 2. Model likvefakcije pijeska: a) stanje mirovanja (čestice se međusobno dodiruju); b) djelomična likvefakcija; c) potpuna likvefakcija

 

S porastom pornih pritisaka dolazi do smanjenja efektivnih naprezanja u tlu. Kada porni pritisci dosegnu vrijednost ukupnih naprezanja, dolazi do gubitka krutosti i posmične čvrstoće tla, sukladno tome i potencijalnih slijeganja tla, odnosno tonjenja težih objekata.

likvefakcija tla

Slika 3. Shema diferencijalnog slijeganja konstrukcije uslijed likvefakcije temeljnog tla

 

likvefakcija tla

Slika 4. Posljedice likvefakcije nakon potresa u Christchurchu (Novi Zeland), 2011.godine

 

Određivanje potencijala likvefakcije

 

Da bi se dala procjena mogućnosti pojave likvefakcije na nekoj lokaciji tijekom jačeg potresa, potrebno je predmetnu lokaciju istražiti te napraviti geotehnički izvještaj koji treba sadržavati sljedeće podatke:

  • Položaj predmetne lokacije
  • Granulometrijski sastav tla na lokaciji (prisustvo čestica tla podložnih likvefakciji)
  • Zbijenost tla na lokaciji
  • Stupanj zasićenosti vodom
  • Zona seizmičke aktivnosti predmetne lokacije
  • Postojeći podaci o prethodnim pojavama likvefakcije na lokaciji

 

Mjere zaštite objekata u slučaju likvefakcije

 

Sprječavanje posljedica likvefakcije na postojeće objekte može se provesti na nekoliko načina:

– Izbjegavanjem gradnje objekata na tlu podložnom procesu likvefakcije

– Temeljenje konstrukcija prilagođeno tlu podložnom likvefakciji

– Poboljšanje ili zamjena tla podložnog likvefakciji prije izgradnje objekta

Najrašireniji način prevencije pojave likvefakcije predstavljaju metode poboljšanja temeljnog tla. Jedan od tipova poboljšanja jest zamjena podložnog tla odgovarajućom količinom šljunka. Na taj način dobiva se povoljniji oblik granulometrijske krivulje tla na užoj lokaciji.

Budući da je zasićenost vodom jedan od glavnih faktora koji utječu na pojavu likvefakcije, često se koriste i vertikalni šljunčani drenovi te i šljunčani stupnjaci koji radi svoje propusnosti omogućavaju brže dreniranje vode. Šljunčani stupnjaci predstavljaju jednu od najboljih metoda smanjenjenja potencijala likvefakcije. Budući da se izvode vibriranjem, oni s jedne strane povećavaju zbijenost temeljnog tla, a radi svoje vodopropusnosti omogućuju i brže dreniranje vode.
Također, postoje i metode kemijske stabilizacije tla pomoću cementa, no iste se ne koriste toliko radi ekonomske neisplativosti.

PRETPLATITE SE NA NAŠ NEWSLETTER!

Budite prvi koji će dobiti najnovije obavijesti i ekskluzivni sadržaj direktno u svoj inbox.