5.1. Cause di
fallimento di cantine e cavità
5.1.1. cause naturali di fallimento
5.1.2. cause umane
5.1.2.1. tecnologia
inadeguata utilizzata nel design della cantina
5.1.2.2. cambiamento del
carico superficiale sopra le cavità, comparsa di sovraccarico.
5.1.2.3. effetti
dinamici
5.1.2.4. la ritenzione
idrica minima
5.1.2.5. costruzione
sopra cavità
5.1.2.6. abbandonando
cantine e cavità senza esperienza
5.1.2.7. mancanza di
controllo di cantine e cavità.
5.2. Il processo di fallimento
5.2.1. brevemente sulla meccanica
rock del fallimento
5.2.2. occorrenza e corso del
fallimento nello spazio sotterraneo
5.2.2.1. danni ai
fianchi
5.2.2.2. danno al
soffitto della cavità,
5.2.2.3. fallimento del
pavimento
5.2.3. danni alle cavità
vicine
5.2.4. incroci, incroci
5.2.5 il problema delle strutture
che corrono verso la superficie
________________________________________
5.1. Cause di fallimento di cantine e
cavità
Possono esserci cause
naturali e artificiali per la distruzione di cantine e cavità. Questi
ultimi sono quasi sempre dovuti all'attività umana (intervento o loro
mancanza).
5.1.1. Cause naturali di fallimento
La causa più comune di origine naturale
è il deterioramento delle rocce tra cui cantine e cavità nel
tempo.
La ragione di ciò è che creando
cantine e cavità artificiali, lo rimuoviamo dal corpo roccioso
naturale, che ha diverse conseguenze:
- le condizioni di carico sono riorganizzate,
- cambiamenti negli impatti sulla massa rocciosa
precedentemente indisturbata (ad es. flusso di acque sotterranee)
- effetti chimici e biologici,
- l'aria arriva al corpo roccioso
precedentemente intatto
- altri effetti naturali estremi
Nel sottosuolo ci sono sempre - anche oggi -
processi geologici che possono influenzare le cantine. Le fratture tettoniche
causano molti problemi. Le caverne che sono costruite in sedimenti o sabbia
dell'età moderna della Terra si trovano raramente, ma sono spesso
apparse in rocce formate centinaia di migliaia o milioni di anni fa.
Ad esempio, la sezione Táncsics Mihály Street
del sistema di cavità sotto il Castello di Buda, la cui frammentazione
è chiaramente la responsabilità dei movimenti tettonici. Tracce
delle fratture possono essere trovate in diversi punti del calcare del
calcare miocenico che circonda i sistemi seminterrati di Budafok e Kőbánya.
Principale scomposizione tettonica (Castello di
Buda)
Quando si esamina questa circostanza, si deve
sempre tener conto della posizione e della stratificazione della roccia che
circonda la cavità. La capacità portante delle rocce a strati
verticali e orizzontali è diversa.
Formazione della cantina e necessità di
rinforzo in caso
di vari strati rocciosi (Castello di Buda)
Le cantine e le
cavità alterano il flusso delle acque sotterranee, perché i passaggi
raccolgono l'acqua. Ci sono diverse possibili conseguenze: le pareti delle
cavità sono piene d'acqua e danneggiate e l'acqua che scorre
può trasportare materiali rocciosi naturali. In entrambi i casi, la
resistenza delle strutture è significativamente ridotta e può
persino essere completamente distrutta.
Cantine allagate con acqua sotto la cava
L'acqua nelle cantine e nelle cavità sta
causando e causando problemi in molti insediamenti ungheresi. A Eger, a Pécs,
nel Castello di Buda, nel sistema di cantine Kőbánya, i professionisti devono
fare i conti con molta acqua con diverse proprietà chimiche e fisiche.
All'ingresso delle cavità vicino alla
superficie, anche l'effetto del gelo è comune. Ciò è
causato dall'aria fredda che entra nella cantina durante il freddo clima
invernale, quando l'acqua sul soffitto si raffredda sotto 0 gradi e si
congela. All'inizio degli anni '90, abbiamo incontrato colonne di ghiaccio a
spessore polare all'ingresso del sistema di grotte sotto il Castello di Buda,
che ha reso temporaneamente inutilizzabile l'ingresso.
Il gelo distrugge strutture e rocce.
Colonne di ghiaccio all'ingresso di un tunnel
Lo scavo e l'uso della cavità possono
causare processi biologici e chimici che influenzano significativamente la
condizione. Ad esempio, la funzione più comune delle cantine è
la viticoltura: la muffa delle pareti ha un buon effetto sull'invecchiamento
del vino, ma non tanto sulle sue condizioni e sul mantenimento della forza.
Lo stesso vale per l'ingresso dell'aria:
l'umidità è sempre presente nell'aria, che può causare
agenti atmosferici nelle rocce. Strati di gas di combustione derivanti dalla
combustione di torce e candele, utilizzati per l'illuminazione, sono stati
utilizzati per distruggere le rocce con un'azione chimica aggressiva sulle
pareti di cantine e cavità.
Calcare d'acqua dolce cotto con tracce di torcia
Fortunatamente, le influenze sismiche
(terremoti), che sono rare in Ungheria, possono influenzare la condizione
delle cavità sotterranee. Questo è tipicamente un problema
negli insediamenti altrimenti minacciati dai terremoti, ma esiste un tipo di
roccia, vale a dire loess, che può essere danneggiato, anche da
piccoli terremoti non umani.
Il rapporto tra il crollo della cantina e gli
effetti sismici non è stato ancora studiato in Ungheria. L'autore di
questo sito Web ha iniziato queste analisi, che hanno portato a risultati
molto interessanti.
"... ogni cantina crolla una volta ... una
su 600 anni, l'altra domani mattina ...
5.1.2. Cause di danni alla cantina dovuti
all'attività umana
Le cause artificiali accelerano e intensificano
sempre i processi naturali e questo porta ad una rapida e rapida distruzione
di cantine e cavità.
Tali motivi possono includere:
- difetti nella costruzione della cantina,
- sovraccarichi,
- carichi dinamici, ad es. carico su strada,
vibrazioni,
- cantine artificiali in cantine vicine,
- Scarico idrico insufficiente e drenaggio
- difetti nelle strutture sopra le cavità
- abbandono e chiusura impropri di cantine non
utilizzate
- mancato controllo delle cantine
5.1.2.1.
Le cause comuni di danni
alla cantina includono una tecnologia di costruzione inadeguata e
l'installazione di strutture inadeguate
Gli scantinati erano spesso scolpiti da persone
che non erano a conoscenza dei metodi e delle tecnologie adeguati applicabili
al particolare ambiente roccioso. È anche un grave problema che ai
vecchi tempi il dimensionamento delle possibili strutture di rinforzo e di
sostegno e le regole della loro costruzione non erano adeguatamente
elaborati, quindi sono stati costruiti sulla base dell'esperienza.
Arco in rovina (Kőbánya – Óhegy-Park)
Un tipico problema con i rinforzi integrati
è la connessione formata in modo errato tra strutture artificiali e
roccia naturale. Abbiamo spesso incontrato volte, pareti laterali, dietro le
quali lo spazio non era pieno o non eseguito correttamente. Di conseguenza,
la struttura di rinforzo non contatta fisicamente la roccia naturale, non la
supporta.
Fare uno spazio regolare dietro l'arco
Ciò ha due conseguenze: la roccia
può essere spostata e sbilanciata da vari effetti e anche l'acqua tra
la roccia e il muro ha un effetto dannoso (pressione, ammollo, cambiamenti
chimici).
Questi difetti di solito si verificano in un
breve periodo di tempo dopo la progettazione del seminterrato, quindi possono
verificarsi riparazioni del basamento, riparazione del progetto difettoso o
persino vicino al tempo di costruzione. Altrimenti - e ne troviamo frequenti
esempi - rimane la cantina danneggiata, che al giorno d'oggi può
causare seri problemi.
5.1.2.2.
La seconda causa più
comune di danno alla cantina è una variazione del carico superficiale
sopra le cavità o la comparsa di sovraccarico. Questo di solito si
verifica quando si eseguono due diligence, prove meccaniche del suolo o
lavori di costruzione inadeguati su un nuovo edificio. È anche un
problema se le cavità sotto il cantiere non sono note.
Fino agli anni '70 (fino alla comparsa dei
problemi di cantina in Pécs ed Eger) questo problema non era sufficientemente
affrontato dai professionisti. Al fine di prevenire i problemi che si verificano
in quel momento, le normative locali nella maggior parte dei nostri comuni
colpiti hanno già criteri specifici per le aree minacciate da cantine
e cavità artificiali.
5.1.2.3.
Oltre al carico statico, gli
effetti dinamici sulle rocce circostanti delle cantine non sono neppure
insignificanti. Il più comune di questi è l'impatto causato dai
trasporti. In Ungheria, il 20-25% delle cantine rotte si trova sotto il
vialetto. Per cavità vicine alla superficie, il carico di vibrazione
può causare danni particolarmente gravi.
Anche i terreni senza coesione (sabbia,
ciottoli) falliscono, causando versamenti lenti ma continui, che possono
portare al collasso, al distacco e anche più di una volta.
Non proprio noto, ma i carichi dinamici
rappresentano anche una minaccia per le cantine e le cavità scavate
nella roccia dura.
Le misurazioni delle vibrazioni eseguite nel
Castello di Buda nel 2004 hanno dimostrato che il calcare fragile e duro
(travertino) conduce molto bene le vibrazioni superficiali e le trasmette
alle cantine e alle strutture.
Misurazione delle vibrazioni nel Castello di
Buda
- La sonda di misurazione in
via Országház 16
Il risultato della misurazione
5.1.2.4.
L'acqua è la causa più comune di
danni ai sistemi di cantina e cavità negli insediamenti.
Secondo le esperienze degli esperti di
protezione delle cantine, la maggior parte dell'acqua (90-95% in alcuni
insediamenti) entra nelle cantine sotto l'influenza dell'attività
umana, da lì nelle cantine e nelle cavità. Ci sono due ragioni
principali per questo: condizioni inadeguate di condotte idriche, condotte
fognarie e mancanza di drenaggio.
Il danno maggiore e il pericolo maggiore per le
aree sotterranee sono i difetti delle linee di servizio difettose (servizi
idrici).
Linee di utilità realizzate in passato,
principalmente nel XX. I tubi di ghisa posati nella prima metà del 20
° secolo e i tubi di cemento amianto utilizzati negli anni '50 e '70 sono
molto rigidi nella loro capacità di assorbire i movimenti del terreno
circostante. Di conseguenza, si muovono sotto tensione a causa di pochissimi
movimenti e si verificano incrinature e fratture alle articolazioni.
Dall'infortunio minore, l'acqua fuoriesce, lavando il condotto sotterraneo,
che spesso sfocia nella cantina sottostante. Il tubo non è più
supportato e dopo un po 'questa parete rigida del tubo non può
più essere colmata, esplode improvvisamente e l'acqua in pressione
inonda il terreno e la cavità lì. Non solo il deflusso
dell'acqua inonda la cavità sottostante, ma provoca spesso la rottura
della superficie lavando il terreno.
Danni a cantine e cavità
Ciò è accaduto nel 1994 a Pécs,
nel castello di Buda, nel luglio 1998 e nell'ottobre 2004. Nel 1998, un tubo
di cemento-amianto sotto Piazza Dísz si è rotto, provocando centinaia
di metri cubi di acqua che hanno inondato il sistema di cantina lungo 700
metri. L'afflusso di acqua spazzò via le strutture di rinforzo, i
materiali e le opere di rinforzo che erano in corso e aprì un'altra
grotta, precedentemente sconosciuta sul lato sud della piazza.
Fortunatamente, non è stato vittima dell'incidente.
Conseguenze tubo scoppio durante ‘Dísz-tér’
nel Castello di Buda (1997)
Nel 2004, la ruota posteriore destra di un
autobus che attraversava il Castello cadde in un incidente a Vienna Gate
Square a causa di una rottura del tubo, il bus doveva essere sollevato dai
vigili del fuoco.
Crollo della cantina in ‘Bécsi-kapu tér’
nel Castello di Buda (2004)
A seguito del disastro di Pécs, le mostre del
famoso museo minerario, molto frequentato, furono sommerse e riaperte solo
anni dopo.
In molti insediamenti ungheresi, il drenaggio
delle acque reflue nelle fognature non è ancora completo o completo:
in questi luoghi, le acque reflue che entrano negli alberi di schiarimento
immergono le cantine. Laddove la rete fognaria è di scarsa
qualità o invecchiata, anche le acque reflue possono raggiungere la
superficie. E maggiore è la differenza nel numero di proprietà
con acqua corrente e relativo drenaggio, più questo processo diventa
evidente. L'Ungheria ha compiuto passi significativi in questo
settore negli ultimi due decenni, ma ci sono ancora insediamenti in cui una
parte significativa delle abitazioni non è collegata al sistema
fognario, ma il sistema di approvvigionamento idrico è stato
completamente completato.
Il danno causato dalle acque reflue è
aggravato dal fatto che l'acqua scaricata dalle fognature è molto
aggressiva. Pertanto, dissolve e danneggia le rocce di delimitazione, che
sono danneggiate più velocemente del possibile.
A causa di quanto sopra, gli
esperti hanno ritenuto importante la ricostruzione delle reti di
approvvigionamento idrico e fognario oltre alla prevenzione dei rischi di
cantina in numerosi insediamenti. In questo modo le reti fognarie e idriche
di Eger, Pécs e il Castello di Buda sono state completamente rinnovate.
Anche il drenaggio superficiale inadeguato è un problema. In
innumerevoli insediamenti del nostro paese questo non è risolto
correttamente e, di conseguenza, le acque sotterranee causano gravi danni
alle cavità sotterranee. Dall'inizio delle attività
istituzionali di risposta alle emergenze nelle cantine, vale a dire quattro
decenni fa, molti comuni hanno riscontrato questo problema, che spesso si
traduce in catastrofi, che generalmente fanno eco nella consapevolezza del
pubblico.
5.1.2.5.
Quasi tutte le ragioni sopra descritte si verificano a seguito di una
speciale attività umana. Quando in costruzione, minacciata dalle
cantine, la negligenza umana spesso provoca danni alle strutture sotterranee
a causa di un sovraccarico statico o dinamico della muratura, dei soffitti o
dell'acqua dalla superficie.
Un evento del genere ha probabilmente portato al crollo della cantina Rákóczi
a Sárospatak nel 2009, quando sono iniziati i lavori di scavo dei terreni
argillosi sopra la cantina e quindi di lasciare la fossa a lungo aperta. La
fossa era inzuppata dallo strato frammentato di tufo sottostante, quindi le
sue proprietà fisiche cambiarono: si verificarono gli agenti
atmosferici e diminuirono l'attrito tra pezzi più piccoli e più
grandi. Questo alla fine portò ai pezzi incastrati incapaci di
trattenersi, collassando con gli strati sopra di essi.
Sárospatak
La fossa di lavoro fradicia che potrebbe aver contribuito al danno al seminterrato
di Rákóczi
Schema esplicativo del fallimento
5.1.2.6.
È noto ai professionisti sin dall'inizio del lavoro di prevenzione dei
pericoli in cantina che le nostre cantine e le caverne sotterranee sono state
abbandonate e smantellate nel corso dei secoli passati senza alcuna
esperienza. Ancora oggi, questo fatto rende difficile proteggere dai danni. A
metà degli anni '90, i professionisti che lavorano in questo campo
potrebbero affermare che sono noti il 90-95% dei sistemi di
cantine domestiche. Sfortunatamente, questo tasso non è migliorato
molto negli ultimi due decenni: nonostante l'enorme quantità di
lavoro, scavi e recenti indagini, ci sono sempre nuove cavità
sconosciute e si presentano nuovi insediamenti. Le nostre grandi città
- i distretti di Eger, Pécs e Budapest - sono state in grado di sacrificare
storici, mappe e documenti per programmi di risposta alle emergenze su larga
scala, ma le scarse risorse finanziarie dei piccoli insediamenti non lo hanno
reso possibile. E la verità è che questi documenti non sono
scritti molto bene per insediamenti più piccoli ...
Mappa del XIX. secolo centenaria della cava calcarea
antica cava calcarea e sistema
di cantina
5.1.2.7.
Un problema simile è la
mancanza di ispezione e monitoraggio regolari di cantine e cavità. In
insediamenti più grandi il controllo e il azione supplementare sono
risolti. Ma i piccoli insediamenti non possono prestare sufficiente
attenzione a questo, in parte a causa della mancanza di risorse materiali e
in parte a causa della mancanza di specialisti.
C'è anche una mancanza di soluzione sistematica per la gestione e la
manutenzione dei sistemi di cantina, che in molti casi porta al verificarsi
di eventi di avaria.
5.2. Il processo
di fallimento
Nell'investigare il danno delle cantine, applichiamo soluzioni di ingegneria
rocciosa nel settore minerario e ingegneria civile.
5.2.1. brevemente
sulla roccia componenti meccanici del guasto
I minerali e le strutture cristalline che compongono la roccia subiscono i
cambiamenti fisici (frattura, spostamento, assorbimento d'acqua) e chimici
(argillosi, composizione chimica) descritti nel capitolo precedente. Questi
cambiamenti portano a un deterioramento delle loro proprietà di
resistenza esistenti, portando a danni alle cantine.
Questo è trattato in una disciplina separata di estrazione mineraria e
geotecnica. Una delle materie più difficili in ingegneria mineraria,
formazione geologica, centinaia e centinaia di colleghi sudano negli esami di
ingegneria rock presso i nostri istituti tecnici di istruzione superiore.
Nella vita pratica, pochi possono dire agli stessi specialisti della materia,
anche se sarebbe la base per qualsiasi attività sotterranea.
Questo sito è destinato principalmente a coloro che sono interessati
all'argomento o che hanno tali problemi. Coloro che sono generalmente laici
... quindi ho cercato di approfondire i dettagli quanto necessario per capire
i processi che ci interessano.
C'è un detto cinese: un disegno dice più di mille parole.
Pertanto, come introduzione al capitolo, presento qui una figura evidenziata
dal materiale di una società leader specializzata nel campo della
meccanica mineraria, le aree minerarie, che presenta nient'altro che la
distribuzione degli stress che si verificano nel sottosuolo. Farò
riferimento a questo disegno molte volte dopo ...
Distribuzione della tensione attorno
a una sezione quadrata in pietra calcarea
5.2.2. il
processo di distruzione di cantine e cavità artificiali
Cantine e cavità non esistono da sole - la loro condizione è
determinata dalle rocce che le circondano. Durante il loro esame, dovrebbero
avere lati separati, soffitti separati e piani separati.
Conseguenze della distruzione delle rocce:
sulle pareti laterali
- sputare
- comparsa di crepe
- distacchi del disco
- rottura di blocchi
- Scappare poi cadere
- intrusione di acqua
sul soffitto
- comparsa di crepe
- distacchi del disco
blocchi di blocchi
- collasso
- rottura
- ammollo, intrusione di acqua
sul pavimento
- inondazioni
- gonfiore della suola
È chiaro che il fallimento delle pareti laterali e del soffitto
è simile, ma le loro cause sono molto diverse.
Dato che la maggior parte dei processi sopra descritti si susseguono, il
danno è descritto di seguito.
5.2.2.1.
Vedi 5.2.1 per danni ai
fianchi. può essere causato da uno qualsiasi degli effetti elencati
nella sezione.
Durante la progettazione di cantine, i nostri antenati hanno prestato molta
meno attenzione alla sicurezza dei fianchi rispetto al soffitto. Le
pericolose cantine venivano generalmente realizzate senza parete laterale
incorporata. solo una piccola percentuale di muratura costruita. Ciò
è in parte giustificato poiché la cantina è già scolpita
nel materiale che si ferma da solo. Tuttavia, gli effetti descritti sopra
hanno danneggiato i fianchi e i soffitti della cantina, anche se spesso non
sono così spettacolari.
Esistono due tipi di pressione sui fianchi: la pressione verticale può
causare la flessione della massa rocciosa naturale (ovviamente, ciò
significa chinarsi verso lo spazio della cantina), oppure possono apparire
crepe o fratture.
Nel caso di pareti laterali, è imperativo notare che la pressione
orizzontale è sostenuta dalle rocce fino a quando non sono inferiori
alla loro resistenza alla trazione. Se questo valore viene superato, il muro
oi suoi elementi si sposteranno. Ciò appare raramente nello
spostamento dell'intera superficie del muro, ma piuttosto nel distacco di
singoli pezzi. A seconda della qualità della parete e
dell'entità della forza di compressione, la separazione può
essere a piastra o a blocco. Il distacco di rocce sarà concavo e la
roccia rimanente si sposterà verso l'interno di un pilastro, blocco di
roccia, fino a raggiungere una profondità in cui lo stress da frattura
è maggiore della forza di frattura.
Il processo è notevolmente accelerato da una varietà di effetti
fisici e chimici (bagnatura, pressione dell'acqua, gelo, sostanze chimiche da
acqua e aria, ecc.).
Il gonfiore del pavimento di argilla sotto le pareti laterali può
causare la pressione del muro e tentare di aggirarlo. Questo processo
è noto dalle miniere ma si verifica anche nelle cavità vicine
alla superficie. Se i blocchi di roccia (strati di terreno) sopra la parete
laterale sono di plastica o non pesanti, la pressione sulla parete laterale
aumenterà gli strati sopra di essa, o possibilmente la superficie
sopra il basamento stesso. A profondità maggiori o quando si
trasportano carichi pesanti sulla parete laterale (ad es. Archi), la parete
laterale si piega verso la superficie libera, che appare anche sotto forma di
teli.
Distribuzione dello stress su fianchi e suole
di un tipico profilo di cantina
Il processo comporta una riduzione significativa della capacità
portante della parete laterale e, se viene spostato, riduce anche la
stabilità delle strutture di rinforzo collegate. La caduta del
materiale roccioso è spesso pericolosa, poiché spesso provoca
un'improvvisa separazione esplosiva del materiale roccioso dalla parete laterale
o dal soffitto. C'è una miniera di carbone conosciuta in cui alcune
cave sono state abbandonate perché i minatori non erano in grado di lavorare
a causa dei pezzi fossili di roccia.
La relazione tra il danno alla parete laterale e il crollo del soffitto sopra
è chiaramente osservata sotto il Castello di Buda.
Buda marna sopra la trapunta di
calcare d'acqua dolce
Castello di Buda, Dísz tér 15.
La marna di Buda è un materiale volatile di buona resistenza, ma
quando gli viene data acqua, la sua consistenza diventa insaponata, la sua
capacità diminuisce al 30-35% della sua capacità originale. Uno
dei principali danni al sistema di cantine sotto il Castello di Buda sono
state le acque naturali e l'acqua dei servizi pubblici per lungo tempo. A
seguito dell'irrigazione, la marna che formava i fianchi delle cavità
soffito distrutta e grandi pezzi di roccia si staccarono.
Il processo è stato intensificato nel XX. Nel 20 ° secolo, il
traffico stradale è aumentato, portando significativi carichi dinamici
sul fondo. Come risultato di questi effetti, le dimensioni della larghezza
interna delle cavità aumentarono e la campata del calcare che
sosteneva il soffitto della cavità divenne più grande. Dopo un
po ', il calcare non era più in grado di assorbire la risultante forza
di flessione, causando crepe e lacerazioni. Nella seconda metà degli
anni '80, il danno era diventato tale che le restrizioni al traffico dovevano
essere introdotte nel Castello di Buda. A quel tempo, gli autobus con carichi
pesanti sulla strada e sul terreno furono sostituiti, e da allora nessun
altro veicolo pesante è stato autorizzato ad entrare nel Castello.
5.2.2.2. Danni ai soffitti di cantine e cavità
artificiali.
Le rocce sotterranee sono a riposo e la meccanica delle
rocce lo definisce uno stato primario. In qualsiasi momento, esaminiamo la
massa così formata e scopriamo che è carica del peso della
massa della terra, la massa della roccia. Questo peso è molto elevato,
a seconda del materiale e delle condizioni della roccia, può essere
1,6-2,8 tonnellate per metro cubo.
Poiché le rocce, anche le rocce più dure,
non sono completamente rigide, producono una certa quantità di
compressione o tensione.
Rottura del soffitto
Quando una cavità si forma in una roccia,
questa tensione appare sul soffitto della cavità, cercando di spostare
il suo materiale verso lo spazio aperto, cioè la cavità.
La massa di roccia che forma la lapide fa da
ponte alla cavità e quindi, ad un certo spessore, funge da supporto a
due gambe. Nella staffa a due gambe, si verifica una sollecitazione di
flessione, che, come è noto, significa che una forza di trazione viene
applicata nella parte superiore (cinghia della pressa).
Cintura tirata e pressata di supporto piegato
La resistenza alla trazione di varie rocce è molto inferiore alla
resistenza a compressione. Ci sono materiali con poca o nessuna coesione, che
hanno poca o nessuna capacità di assorbire le forze di flessione e
trazione.
La resistenza a tali effetti non è
influenzata solo dalla qualità della roccia. Gli strati sopra la
cavità, quando le sollecitazioni applicate ad essi sono superiori alle
loro tensioni al contorno, vengono distrutti. L'errore si verifica quando le
due tensioni sono della stessa entità. È noto che nelle staffe
a due supporti (travi, lastre) che fungono da struttura portante, la massima
sollecitazione si verifica al centro del supporto (vedi diagramma di
tensione).
In caso contrario, si allenteranno e
collasseranno gli aggregati con poca o nessuna coesione (ad es. Rocce
granulari). Generalmente, il processo inizia immediatamente dopo il
ripiegamento ed è relativamente veloce in condizioni invariate.
Nel caso di rocce coesive, lo sforzo di trazione
fa sì che il distacco sia stratificato (a piastra) o a forma di
blocco. I blocchi divorziati cadono nel tempo e il loro corso nel tempo
è difficile da prevedere: in alcuni casi, le masse rocciose distaccate
rimangono sul posto per molto, molto tempo e talvolta, spesso in uno stato
incline agli incidenti, questo processo si verifica rapidamente.
Distacco del piatto in pietra calcarea
Quanto sopra dipende da una serie di fattori
come il materiale della cucina, la distanza a ponte, la dimensione e la
velocità dei carichi sulla paletta e così via.
Idealmente, anche in un blocco di roccia solido
e non coeso, questo processo noto come rottura dura fino a quando una
superficie inclinata o arcuata, solitamente delimitata da un piano
parabolico, si forma nel sito delle porzioni che cadono, vicino al confine
naturale della roccia. può trattenere gli strati sopra di esso. Questo
tipo di rottura è indicato in molti modi, il più noto in
Ungheria è la "copertura della bara".
Disegno teorico della rottura principale
Tuttavia, le rotture raramente si fermano in questo
stato. La situazione diventa grave quando la rottura continua verso la
superficie, raggiungendo uno strato o uno strato con auto ritenzione
insufficiente. In questo caso, il soffitto rotto insieme agli elementi
naturali e artificiali (elementi incorporati) sopra di esso collassa nella
cavità danneggiata, causando gravi danni.
Il processo sopra descritto si verifica
particolarmente rapidamente quando il materiale roccioso che forma la pietra
tombale viene incrinato.
I due processi si sommano, la cantina, il
soffitto della cavità si rompe e si verifica il collasso. Questo
processo di solito si svolge in un periodo di tempo molto breve ed è
significativamente influenzato dai vari effetti discussi nella sezione
precedente, come il carico dinamico o l'effetto di dissoluzione o abrasione
delle rocce delle acque sotterranee.
Non proprio studiato e trattato, ma simile a
quello descritto nel cedimento del terreno argilloso. Nel caso dei soffitti
in argilla, si può supporre che il blocco a ponte del blocco sia un
supporto a due pilastri avente la stessa altezza dello strato di argilla. Ma
l'argilla e i suoi processi sollevano diversi problemi che non possiamo
affrontare con soluzioni convenzionali nella meccanica del suolo, la
petrologia.
1. lo sforzo di taglio dell'argilla non è chiaramente definito
(dipende anche dal ristagno e dal gonfiore o dalla velocità di carico)
2. i blocchi di materiale argilloso presentano
proprietà completamente diverse allo stato secco e allo stato umido, a
volte con proprietà contrastanti,
3. lo stress da taglio costante dovrebbe essere
previsto anche quando il terreno si muove lentamente,
4. non solo l'attrito ma anche l'adesione
può verificarsi nella massa argillosa, causando, in alcuni casi,
effetti contrari ai processi meccanici generali delle rocce
5. restringimento e separazione delle fessure
nel blocco di argilla e le sue forze di cambiamento superficiale che sono
molto difficili da prevedere in anticipo
6. se l'argilla assorbe acqua, la pressione di
rigonfiamento può causare un aumento della pressione del suolo diverse
volte rispetto alla sua dimensione originale.
7. il contenuto di umidità delle argille
può cambiare in direzioni positive e negative per un periodo di tempo
molto breve, con conseguente cambiamento temporale di quanto sopra
Il blocco di argilla agisce quindi come una
testa di ponte sopra la cavità aperta, un supporto a due pilastri.
Come per i vari effetti sopra menzionati, subisce il danno maggiore a
metà della luce. C'è una crepa in esso, che provoca la flessione.
La deflessione nel mezzo sarà massima. Allo stesso tempo, a causa
della plasticità, alcune forze interne possono essere riorganizzate,
ad esempio, l'acqua scorrerà verso la parte in pendenza e il grado di
espansione della crepa potrebbe anche spostarsi in una direzione negativa
(cioè, la crepa potrebbe chiudersi).
In questi casi, lo strappo, il collasso,
è imprevedibile e può verificarsi il flusso del blocco: l'acqua
raccolta come una lente sullo strato di argilla piastrellata può
immergere l'argilla sottostante, portando a un cambiamento di consistenza e
irrompendo nello spazio della cantina. Questo processo, noto come chiusa di
fango, è stato la causa di numerosi incidenti in miniera in passato.
Fango svolazzante in una cantina spezzata
Castello di Buda, Dísz tér
Prevedere la rottura del sistema di
riscaldamento e il calcolo applicato
Molti ricercatori hanno sviluppato una serie di
metodi per prevedere lo spostamento dei corpi rocciosi sopra le rocce formate
nelle rocce. Il metodo di calcolo più semplice nella pratica
ingegneristica è quello utilizzato nella costruzione di tunnel basato
sulla teoria Protodyanokov sviluppata durante la costruzione della
metropolitana sovietica.
Protodjanokov, che ha sviluppato la sua teoria
sui terreni granulari, presume che una cavità aperta formerà
una volta circondata da archi parabolici. L'altezza della volta può
essere calcolata come segue:
Disegno della teoria di Protodjanokov
Se il piano del soffitto della cavità
rientra in questo valore di "h", si prevede che si rompa in
superficie.
Il metodo deve essere applicato tenendo conto:
- dobbiamo presumere che il trasferimento
avverrà,
- per i terreni stratificati non è
necessario calcolare i parametri della volta separatamente per ogni strato,
devono essere considerate solo le proprietà dello strato direttamente
sopra la cavità,
- si prevede anche il rigonfiamento dell'argilla
nei terreni argillosi,
- la pratica ha dimostrato che la teoria
può essere ben applicata a profondità comprese tra b / 2tgf <H <b / tgf.
Crollo del soffitto
In larga misura, il processo di rottura sopra
descritto può anche portare a un crollo del soffitto della cantina
dall'alto. È facile vedere che l'alzavola assottigliata non
sarà in grado di trattenere la massa sopra di essa, quindi il suo peso
porterà al suo crollo.
Anche l'eccessivo assottigliamento della testa,
che può derivare dallo smantellamento del corpo roccioso sopra la
cavità (ad esempio a causa di lavori di costruzione), porta al
collasso.
L'esame delle crepe superiori è simile ai
test nel campo delle strutture di supporto, le direzioni delle forze e dei
supporti possono essere registrate secondo il metodo utilizzato lì,
tranne per il fatto che la qualità e le condizioni del terreno devono
sempre essere prese in considerazione. Le procedure seguite qui sono nel
campo della meccanica del suolo e la letteratura e la pratica dell'ingegneria
civile le affrontano in quantità inesauribile.
Soffito a volta
I suddetti processi non compaiono solo nel soffitto
dello stato naturale (non supportato) delimitato dalla lastra piana. In molti
punti i soffitti erano già arcuati. Non dappertutto perché, ad
esempio, dove l'estrazione di materiali da costruzione era la ragione del
taglio delle cantine, non lo fecero perché avrebbe significato meno materiale
da estrarre. Ad ogni modo, si riteneva che la pietra da costruzione dura e
utilizzabile si sarebbe fermata su un piano inferiore orizzontale. In
effetti, gli estrattori di minatori di faggi credevano esplicitamente che il
soffitto della cavità non dovesse essere scolpito, perché lo
indebolirebbe.
I soffitti a volta sono deformati in un'ellisse
dagli effetti descritti sopra: la parte superiore è premuta, le due
estremità appoggiate sulla parete laterale si spostano orizzontalmente
verso l'esterno. Questo perché l'asse minore dell'ellisse sarà
più piccolo del diametro originale e l'asse maggiore sarà
più piccolo.
Nel primo caso, fintanto che la tensione al
contorno della roccia è maggiore della tensione dall'alto, l'arco si
ferma in posizione. Tuttavia, se questo limite viene superato, l'arco
verrà prima danneggiato (simile a quelli descritti sopra), inizieranno
i distacchi dal fondo e quindi, se la tensione non viene ridotta,
collasserà.
Lo spostamento del supporto laterale degli archi
fa muovere i fianchi e l'altezza dell'arco stesso diminuisce. Ciò
riduce anche la sua capacità di carico: i due processi si rinforzano
l'un l'altro fino a quando l'arco non viene completamente distrutto.
5.2.2.3. danni alla base della cantina
Nel caso delle cantine e delle aree di deposito vicine
alla superficie, non dobbiamo aspettarci gonfiore o guasti simili alle mine
da miniera. La causa del processo è la tensione sul pavimento, che lo
fa muovere verso lo spazio aperto, vale a dire lo spazio tagliato. Di
conseguenza, il pavimento si piega al centro e si frattura. Non solo i
terreni argillosi, ma anche la sabbia o anche i solidi (come il calcare)
possono causare questo danno.
Nel caso di cavità vicine alla
superficie, le stesse forze sono esercitate sulla suola delle miniere. Questo
può essere ben osservato nello schema di tensione presentato sopra.
Tuttavia, questa forza è
significativamente inferiore rispetto al caso delle miniere sotterranee, ma
la situazione cambia quando l'ambiente roccioso è bagnato e la
cavità è bagnata.
La presenza di acqua nelle rocce e nelle
strutture aumenterà sicuramente le sollecitazioni al suo interno.
Nel caso di cantine e cavità domestiche
è comune affermare che anche nel caso di cantine tagliate in roccia
solida, il pavimento stesso è di materiale morbido, molto spesso
argilla o qualche sua variazione (ad es. Marna). Come è noto, questi
materiali subiscono cambiamenti significativi al momento della bagnatura. Da
un lato, la loro forza è ridotta e, dall'altro, questi materiali
tendono a gonfiarsi. Entrambi gli effetti possono portare a un aumento
significativo della pavimentazione.
Nelle miniere sotterranee, questo fenomeno
provoca non solo un problema statico, ma ostacola, ad esempio, il traffico e
il trasporto di materiale.
Nelle cantine e nelle cavità, questo
processo è particolarmente problematico perché fa muovere i fianchi e
le strutture di supporto integrate, senza perdere di rado la loro
stabilità.
Ulteriori danni alla pavimentazione sono dovuti
alla presenza fisica dell'acqua: è difficile che l'argilla assorba
l'umidità e l'acqua nello spazio chiuso della cantina rimarrà
per molto tempo, anche per anni, senza misure adeguate. Ciò comporta
danni a lungo termine al materiale roccioso che circonda la cavità,
alle strutture incorporate e persino alle strutture correlate (ad esempio
sopra la cantina).
Era ben consapevole dei problemi delle cantine
che erano state allagate a Eger, Pécs o persino Kőbánya per anni.
Le cantine e le grotte allagate nel castello di
Buda dopo le rotture delle tubature dell'acqua menzionate in precedenza nei
capitoli non erano accessibili per molto tempo e il lavoro in esse poteva
essere svolto solo dopo un pompaggio di settimane.
5.2.3. danni alle cantine chiuse
Le caverne sotterranee dei nostri insediamenti
sono caratterizzate dal fatto che le caverne sotterranee sono state create
nel corso dei secoli senza alcun sistema o competenza. Di conseguenza, la
corsa dei passaggi della cantina, sia in orizzontale che in altezza, è
irregolare e spesso non soddisfa gli standard di sicurezza di base.
In molti dei nostri insediamenti si può affermare che durante la
realizzazione dei rami della cantina, i produttori non hanno tenuto conto
delle cantine e dei passaggi esistenti. Anche quando uno specialista faceva
questo lavoro, non era facile rimanere vicini a due passaggi, ma dove
lavorava il non specialista o i proprietari cercavano di espandere una
cantina esistente, il pericolo era ancora maggiore. In Eger, Budafok, così
come in Pécs, i rami del seminterrato che corrono da proprietà
diverse, affiancati o uno dietro l'altro, corrono senza alcun sistema, non di
rado separati da pareti o soffitti di pochi decimetri. Soffitti e pareti
laterali indeboliti non possono sostenere il carico sopra di essi e collassi
e crepe sono comuni.
I rami e le cavità della cantina
ravvicinati minacciano la stabilità delle strutture al contorno della
cavità adiacente.
I danni alle cavità adiacenti si
verificano in tre modi:
a, il supporto orizzontale dei fianchi della
cantina viene eliminato, il che alla fine porta alla loro caduta
b, in casi più gravi - e ne abbiamo
spesso visto esempi - il blocco che separa i due spazi diventa così
sottile che non è più in grado di sostenere il peso della roccia
sopra di esso: collassa (cade, crolla). In poche parole, esiste un certo
limite minimo per lo spessore di ciascun materiale roccioso entro il quale
può sostenere i carichi che sta trasportando. Questo indicatore
dipende dalle sue caratteristiche naturali (tensione limite, coesione, ecc.),
Dal carico su di esso e, ultimo ma non meno importante, dalla sua altezza
libera. La stabilità dei confini creati ignorandoli non è
sufficiente per adempiere alla loro funzione.
c, la rottura precedentemente descritta delle
corone degli spazi adiacenti si sovrappone (aggiunge), con la quale la
permeazione naturale sulle cavità diventa molto più grande e
raggiunge l'esterno prima.
Distribuzione della tensione nel campo roccioso
attorno ai rami della cantina paralleli
Il problema dei rami della cantina sopra e sotto l'altro è
più difficile da scoprire. La ragione di ciò è che oltre
alle frequenti rotture e perforazioni della roccia causate da un lavoro
incurante, il danno è causato da effetti fisici della roccia molto
complessi e difficili da osservare.
Nel caso di rami e cantine chiusi verticalmente,
le pareti laterali e i soffitti dell'oggetto sopra possono causare gravi
danni alle strutture dello spazio sottostante.
La ragione di ciò è che i carichi
dalla cantina principale della cantina superiore non sono distribuiti
uniformemente, ma le pareti forniscono un carico concentrato e lineare alla
massa rocciosa sottostante. Mentre il carico distribuito può essere
sostenuto dalle strutture della cavità inferiore, tale carico
concentrato non è più certo.
5.2.4. incroci
Per incroci e incroci, si verificano processi simili.
Non solo intersezioni nel senso tradizionale, ma anche casi in cui una
sezione si imbatte o inizia da un cameriere più grande.
Nel punto di contatto di due o più
cavità, la capacità di auto-ritenzione delle strutture viene
ridotta e i carichi vengono concentrati.
Se gli schemi di tensione delle sezioni,
mostrati sopra, sono disposti giustapponendoli (o il loro schema
semplificato), è facile vedere che le sollecitazioni sui fianchi si
sommano sia per il carico laterale che per quello principale.
Il grado di danno non dipende solo dai soliti
parametri: più piccoli sono gli angoli delle cavità incrociate
o toccati, maggiore è il tasso di fallimento.
Questo fenomeno si verifica in genere attorno al
punto di connessione sulle pareti laterali. In Ungheria non esiste quasi
alcun sistema di cantina sotterranea in cui i nostri specialisti non
avrebbero riscontrato questo fenomeno.
Nel caso di giunti e incroci, anche i danni ai
soffitti sono comuni. Le forze che agiscono l'una sull'altra, come una
sull'altra, sono anch'esse concentrate, causando il loro danno.
I nostri antenati erano più o meno
consapevoli di questo fatto. Durante lo scavo del sistema della cantina sotto
il Parco Óhegy di Kőbánya, è stato scoperto che nel sistema di
passaggio realizzato senza supporto artificiale, si evitava l'intersezione
delle sezioni, in modo che nella sezione principale non vi fossero due giunti
di sezione.
Né è il caso che i soffitti delle
cavità siano arcuati: in questo caso, si verifica una tensione anulare
negli archi intermedi, che sposta il materiale roccioso verso lo spazio
libero delimitato dagli archi - cioè, nel primo passaggio, compaiono
distacchi e quindi rotture.
Intersezione ad arco (Kőbánya, Óhegy Park)
Costruzione di supporto per arco all'incrocio
5.2.5. il problema delle strutture che corrono verso la
superficie
Le corna di superficie che un tempo fungevano da prese
d'aria o pozzi contribuiscono notevolmente al pericolo di alcuni dei nostri
quartieri e città storici.
Nel castello di Buda ci sono più di 120
di questi ex pozzi.
Le grotte del castello furono utilizzate
dall'uomo del Medioevo come fonte primaria di acqua. Sollevò l'acqua
sul fondo delle cavità e la usò in casa. Ciò è
stato particolarmente importante durante l'assedio: l'istituzione e
l'insediamento del Castello di Buda erano in realtà dovuti all'acqua
nelle grotte della Collina del Castello. IV. Il re Béla non stabilì la
sua nuova capitale sulla collina Gellért molto più alta e più
difendibile dopo l'invasione tartara perché non c'era acqua essenziale per la
vita della città.
I corni sono stati usati dall'uomo per secoli.
Quando il livello dell'acqua diminuì a causa dell'installazione, i
pozzi furono seguiti dai pozzi, quindi si formarono le grotte esistenti sul
fondo delle grotte del castello. Successivamente, durante lo stoccaggio e la
funzione di fuga delle grotte, le corna che portavano in superficie venivano
utilizzate per la ventilazione, ma non di rado per il traffico.
Durante la costruzione delle strade di traffico
e la costruzione di edifici, l'apertura superiore dei camini era murata e
coperta. Tuttavia, nel XX. L'aumento del peso del 20 ° secolo ha portato alla
distruzione di chiusure negligentemente costruite.
Quasi ogni anno dall'inizio degli anni '90,
c'è stata una rottura del corno, ci sono stati anni in cui ce ne sono
stati di più.
Una simile rottura ha portato, ad esempio, alla
scoperta di grotte in Vienna Gate Square o diverse in Trinity Square.
Ma simili camini di sfiato a Budafok, Eger e
Pécs hanno causato e stanno causando molti problemi.
