กลไกการล็อคโหลดและความสามารถในการดึงออกขั้นสูงสุด ( 𝑄 𝑢 ): ฟิสิกส์ของการเคลื่อนตัวของดินและกรวยในจุดยึดดินเพอร์คัชชัน

กลไกการล็อคโหลดและความสามารถในการดึงออกขั้นสูงสุด (𝑄𝑢): ฟิสิกส์ของการเคลื่อนตัวของกรวยดินในการกระทบสมอโลกs

ในการออกแบบธรณีเทคนิคที่มีภาระสูง สายรัดหลังการขุดเจาะชั่วคราว หอคอยที่มีระบบส่งกำลัง และระบบฐานรากโครงสร้าง การติดตั้งพุกดินแบบกระทบเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของสมการทางวิศวกรรม การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญจากแท่งเจาะแบบขับเคลื่อนไปเป็นองค์ประกอบแรงดึงที่มีความจุสูงเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการล็อคโหลด
เมื่อมีการขับเคลื่อนพุกแผ่นให้ทิปในตอนแรก จะมีหน้าตัดที่แคบและมีความต้านทานต่ำเพื่อตัดผ่านชั้นดิน อย่างไรก็ตาม เมื่อเข้าถึงความลึกของการออกแบบที่ฝังและใช้แรงดึงพิสูจน์แนวแกน พุกจะหมุน 90 องศาโดยหมุนไปใต้ดินจากรูปแบบการขับเคลื่อนในแนวตั้งไปยังแผ่นแบริ่งแนวนอนที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์โหลด
การทำความเข้าใจฟิสิกส์ธรณีเทคนิคพื้นฐานของการเคลื่อนตัวของกรวยดินและการคำนวณความสามารถในการดึงออกสูงสุด (𝑄𝑢) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการระบุจุดยึดดินผ่านกลศาสตร์ของดินที่แปรผัน

 

1. ฟิสิกส์ธรณีเทคนิคของการระดมพลดิน-กรวย
เมื่อหมุนจนสุดในทิศทางที่มีการล็อคน้ำหนักแล้ว พุกไม่ต้องอาศัยการเสียดสีที่ผิวหนังตามแท่งแคบๆ มันทำหน้าที่เป็นแผ่นแบริ่งกลลึก เมื่อความตึงเครียดเพิ่มขึ้น แผ่นจะเคลื่อนกรวยกลับหัวหรือปิรามิดที่ถูกตัดทอนของดินพื้นเมืองไว้เหนือแผ่นนั้นโดยตรง
ตื้นและลึกสมอโลกโหมดความล้มเหลว:

พฤติกรรมสมอตื้น (𝐻/𝐷<(𝐻/𝐷)𝑐𝑟𝑖𝑡): At shallow embedment depths (𝐻), the mobilized soil cone extends all the way to the ground surface, resulting in a visible surface heave and a failure surface governed by the classic Terzaghi earth pressure theory.

พฤติกรรมของพุกลึก (𝐻/𝐷 มากกว่าหรือเท่ากับ (𝐻/𝐷)𝑐𝑟ร่างกาย𝑡): ที่อัตราส่วนการฝังลึก (โดยทั่วไปเมื่อความลึก 𝐻 มากกว่า 5 ถึง 8 เท่าของความกว้างของเพลท 𝐷) โหมดความล้มเหลวจะเปลี่ยนเป็นการเจาะรูแบบเฉพาะจุด สนามความเค้นจะสร้างโซนพลาสติกที่ถูกบีบอัดเหนือแผ่นโดยไม่กระทบต่อพื้นผิวดิน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการยึดเกาะอย่างมาก

 

2. การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของความสามารถในการดึงออกขั้นสูงสุด (𝑄𝑢) ความสามารถในการจับยึดสูงสุด (𝑄𝑢) ของพุกเพอร์คัชชันแบบล็อคโหลดได้รับการคำนวณโดยใช้พารามิเตอร์กำลังรับแรงเฉือนของดินที่ได้มาจากเกณฑ์ความล้มเหลวของ Mohr-Coulomb:

𝑄𝑢=𝐴𝑝⋅(𝑐⋅𝑁𝑐+𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞+0.5⋅𝛾⋅𝐷⋅𝑁𝛾)

 

โดยที่:𝐴𝑝= พื้นที่ผิวที่มีประสิทธิภาพของแผ่นแบริ่งพุกที่หมุนแล้ว

𝑐= การทำงานร่วมกันของดินไม่ระบาย
𝛾= น้ำหนักหน่วยที่มีประสิทธิผลของเมทริกซ์ดินโดยรอบ
𝐻= ฝังความลึกไว้ที่กึ่งกลางของแผ่นพุก
𝐷= ลักษณะความกว้าง/เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นพุก
𝑁𝑐, 𝑁𝑞,𝑁𝛾= ปัจจัยความสามารถทางธรณีเทคนิคที่กำหนดโดยมุมเสียดทานภายใน (𝜙) ของดินและอัตราส่วนการฝังตัว (𝐻/𝐷)

ในดินเหนียว (ดินเหนียว) ความจุจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดย 𝑐⋅𝑁𝑐 ในขณะที่ในดินที่ไม่เกาะกัน (ทรายและกรวด) แรงดันดินเกิน (𝛾⋅𝐻⋅𝑁𝑞) จะกำหนดความต้านทานแรงดึงทั้งหมด

 

3. การทดสอบการพิสูจน์และการเพิ่มประสิทธิภาพระยะห่างของที่นั่ง
ในระหว่างการติดตั้งภาคสนาม การทดสอบการพิสูจน์จะตรวจสอบทั้งการคำนวณความจุทางทฤษฎีและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของฮาร์ดแวร์พุก:

ค่าเผื่อระยะห่างของที่นั่ง: ในระหว่างการดึงแรงดึงครั้งแรก แผ่นยึดจะเคลื่อนที่เป็นระยะทางสั้น ๆ ผ่านดินที่เรียกว่าระยะห่างของที่นั่ง เพื่อหมุน 90 องศาจนสุดในตำแหน่งล็อคน้ำหนัก ขึ้นอยู่กับความสามารถในการอัดตัวของดิน ระยะห่างของที่นั่งโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 1
คูณด้วยความยาวของตัวพุก

ปัจจัยการตรวจสอบและความปลอดภัย: การทดสอบภาคสนามใช้ภาระการพิสูจน์เท่ากับ 1.2 ถึง 1.5 เท่าของภาระการออกแบบการทำงาน วิธีนี้จะล็อคการบีบอัดดินล่วงหน้าและกำจัดการทรุดตัวเบื้องต้นก่อนการเชื่อมต่อโครงสร้างขั้นสุดท้าย ทำให้มั่นใจได้ถึงปัจจัยด้านความปลอดภัยในระดับสูง (𝐹𝑠 มากกว่าหรือเท่ากับ 2.0) ต่อโหลดการปฏิบัติงานแบบไดนามิก

ถาม: อะไรคือการเปลี่ยนแปลงทางกลไกหลักที่เกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการล็อคโหลดของเครื่องเพอร์คัชชันสมอดิน?คำตอบ: การล็อคการรับน้ำหนักจะใช้แรงตึงตามแนวแกนเพื่อบังคับตัวพุกที่ฝังไว้ให้หมุน 90 องศาจากเวคเตอร์การขับเคลื่อนที่แคบไปยังการวางแนวลูกปืนที่กว้าง โดยกระทบต่อมวลดินที่อยู่เหนือแผ่นเพลทโดยตรง

ถาม: อะไรคือความแตกต่างระหว่างโหมดความล้มเหลวของสมอแบบตื้นและแบบลึก?A: พุกแบบตื้นจะเคลื่อนกรวยดินที่ไปถึงพื้นผิวพื้นดิน ส่งผลให้พื้นผิวมีการยกตัว พุกลึก (𝐻/𝐷 มากกว่าหรือเท่ากับ 5–8) ทำให้เกิดความเสียหายจากแรงเฉือนพลาสติกเฉพาะจุดภายในเมทริกซ์ใต้ดิน ให้ความต้านทานการยึดเกาะที่สูงขึ้นอย่างมากโดยไม่กระทบต่อพื้นผิวดิน

ถาม: ระยะห่างของที่นั่งส่งผลต่อการติดตั้งสนามพุกอย่างไร

ตอบ: ระยะห่างของการนั่งคือระยะการกระจัดเชิงเส้นที่จำเป็นสำหรับพุกในการหมุนจนสุด 90 องศาใต้ดินในระหว่างการทดสอบแรงตึงเบื้องต้น การแยกตัวประกอบระยะห่างนี้เข้ากับความลึกในการติดตั้งทำให้มั่นใจได้ว่าพุกจะสิ้นสุดที่ความลึกของการฝังที่ออกแบบมาอย่างแม่นยำ

 

#กลศาสตร์การล็อคโหลด, #สูตรความสามารถในการดึงออกขั้นสูงสุด, #การเคลื่อนตัวของกรวยดิน, #วิศวกรรมสมอเอิร์ธเพอร์คัชชัน, #อุตสาหกรรมโลหะแห่งศตวรรษซานซี