GT-TRADE d.o.o.  
  Graditeljstvo • Trgovina • Export-Import  
 

Posljednja promjena: 08. svibanj 2009

 
     
  Aplikacije  
   
   
> GT-TRADE

>

Proizvodi
>

Funkcije

>

Aplikacije

  > Izgradnja deponija
  > Primjeri upotrebe geosintetika za prekrivanje deponija
  > Priručnik za izgradnju vodonepropusnog objekta upotrbom bentonita
  > Pokrivanje kosine deponije (zemljanog nasipa)  GCLom     
> Tehnički podaci
> Povijest
> Info
> Reference
> Novosti
   
   
     > POKRIVANJE KOSINE DEPONIJE (ZEMLJANOG NASIPA)  geosintetičkim  glinenim prekrivačem - GCL
    1. Uvod

Bentofix® je geosintetički glineni prekrivač za brtvljenje, industrijski je proizveden od kompozitnih materijala, kombiniranih od bentonita koji bubri i geotekstila. Nizak nivo ovlaživanja stavlja kut trenja samog bentonita u sredinu opsega vrijednosti (vršna vrijednost je približno 9°, a ostatak je između 4° i 5°), a to se postiže bušenjem iglama (slika 1) svih komponenata koje stvaraju jednoliki napon smicanja, a kojeg onda prenosi geosintetički glineni prekrivač. Bentofix® – geosintetički glineni prekrivač – se primjenjuje širom svijeta duže od dva desetljeća. On se koristi kao zamjena ili se dodaje slojevima kompaktnih prekrivača od gline. Hidraulička provodljivost je u području 5 x 10-11m/s. Jedna od glavnih prednosti iglama izbušenog geosintetičkog glinenog prekrivača je mogućnost postavljanja na strme kosine nasipa (npr. Bentofix® se može postaviti na 45 m dugoj kosini na strmini 2:1 (26,6°) kad se koristi u prekrivci odlagališta). Za takvu primjenu značajno je proračunati međusobni napon smicanja geosintetičkog glinenog prekrivača i dokazati da je unutarnji napon smicanja geosintetičkog glinenog prekrivača (GCL) dovoljan za ispunjavanje zadanog kriterija. 

  2. Teoretska pozadina i dijagram za projektiranje

Iz teorije je poznato da približno 2,5 milijuna vlakana po m2 ojačava sloj bentonita kad se iglama izbuše pokrivači i nosivi geotekstil. Iglama izbušena vlakna imaju čvrstoću na vlak (zatezanje) od 40 cN tako da ojačavanje može stvoriti kratkotrajno posmičnu silu (naprezanje na smicanje) od približno 1000 kN/m2. Pod pretpostavkom da su sva ojačana vlakna međusobno spojena potpuno, onda se mora uzeti u razmatranje sigurnosni faktor na puzanje polimera. Koristeći se sigurnosnim faktorom - 4, teoretski dugotrajna posmična sila iznosi 250 kN/m2.

U nekoliko stotina provjera interna posmična sila Bentofix®-a – geosintetičkog glinenog prekrivača – je procijenjena nakon prethodnog vlaženja u trajanju od 24 sata bez pritisaka stiskanjem radi simuliranja loših uvjeta instalacije ili instalacije pod vodom. Bentofix® - geosintetički glineni prekrivač (GCL) ponaša se raznoliko u kontroli kvalitete i vrijednosti ljuštenja. Zbog toga rezultati posmične sile trebaju biti prikazani u dijagramu prema vrijednosti ljuštenja pretvarajući posmičnu silu u ograničeni tlak (gustoća sloja zemlje za pokrivanje iznosi 20 kN/m3) i nagib kosine (slika 2). Prekinuta kohezija nije uzeta u razmatranje pa su dobijene vrijednosti na strani bez promjena. 

Na slici 2 se može vidjeti da postoji veza između vrijednosti ljuštenja i ograničenog tlaka. Ravnina smicanja se nalazi van Bentofix®-a – geosintetičkog glinenog prekrivača (GCLa) – ako je data vrijednost čvrstoće na ljuštenje iznad odabranog nagiba kosine za odabranu debljinu sloja zemlje za pokrivanje odlagališta. Vrijednost A na slici 2 pokazuje da se unutarnja greška neće dogoditi za Bentofix® NSP 4900 na kosini od 1,5:1 (33,7°) sa ograničenim tlakom od 4 m debelog sloja zemlje za pokrivanje odlagališta (nasipa) (80 kN/m2) ali mogla bi se dogoditi sa 5 m debelim slojem zemlje za pokrivanje odlagališta (nasipa).

Može se vidjeti da vrijednost ljuštenja dostignuta kontrolom kvalitete u procesu proizvodnje za Bentofix® – GCL – zadovoljava projektne potrebe za većinu oblasti primjene sa niskim ograničenim tlakom. 

  3. Opće ponašanje smicanja geosintetičkog prekrivača sa glinom

Radi provjere općeg ponašanja smicanja geosintetičkih glinenih prekrivača (GCL-a) u stanju ovlaženosti, obavljena su testiranja različitih tipova geosintetičkih prekrivača u laboratorijima tvrtke Naue GmbH & Co. KG u Njemačkoj, i to nakon 24 sata vlaženja u vodoravnom položaju bez ograničenja tlaka. Na stol (1 m x 1 m) sa automatskim naginjanjem, stavljeni su geosintetički glineni prekrivači (GCL-i). Kao što se vidi na slici 3 tada su opterećeni sa 30 cm debelim slojem šljunka (približno 6 kN/m2). Kutija je napravljena tako da se ravnina smicanja može uspostaviti između jedne od geomembrana i geosintetičkog pokrivača ili unutar geosintetičkog prekrivača. Nakon kratkotrajne konsolidacije koja je trajala 0,5 sati, nagibni stol se počeo naginjati brzinom od 1° za minutu. Neki postignuti rezultati testiranja su prikazani u tabeli 1.

struktura

ravnina smicanja kut smicanja
5 kg bentonita između 2 geotekstila (bez ojačavanja) interno
5 kg bentonita između 2 geotekstila (fiksiranih sa ljepilom topivim u vodi) interno
4,5 kg bentonita između 2 geotekstila iglama izbušenim sa 8 N/10 cm jačinom ljuštenja interno 18°
4,5 kg bentonita između 200 g/m2 netkanog i 100 g/m2 tkanog,  iglama izbušenog sa 65 N/10 cm jačinom ljuštenja

vanjsko

(tkani sloj)

22°
4,5 kg bentonita između šivanjem povezana dva netkana geotekstila (200 g/m2)

vanjsko

29°
4,5 kg bentonita između  dva netkana geotekstila 300 g/m2, iglama izbušeni sa jačinom ljuštenja 30 N/10 cm

vanjsko

33°

Rezultati testova na nagibnom stolu radi određivanja općeg ponašanja GCL-a (geosintetičkih prekrivača sa glinom)

Ovi rezultati ističu dva značajna faktora u ponašanju GCL-a (geosintetičkih pokrivača sa glinom):

a)      Jačina ljuštenja iglama izbušenog geosintetičkog glinenog prekrivača ima odlučujući utjecaj na ponašanje u smicanju.

b)      Pri dovoljnom prijenosu interne čvrstoće na smicanja, izbor susjednog geosintetičkog glinenog prekrivača je značajan, za prijenos smicanja sa jednog na drugi. Lagani, mehanički spojeni netkani (200 g/m2) i tkani geotekstil pokazuju niže kuteve smicanja nego deblji mehanički spojeni netkani geotekstil (približno 300 g/m2).

  4. Primjeri međusobnih utjecaja  vrijednosti smicanja

Nakon izbora geosintetičkog glinenog prekrivača važno je odrediti ojačano unutarnje naprezanje na smicanje i njihovo međusobno ponašanje. Za prvo približavanje, odnos tangesa kutova trenja slojeva geotekstila i trenja zemlje prema sloju geotekstila može se prihvatiti (prema Grettu), ali se ne mogu zamijeniti testovi sila smicanja sa zemljištem na gradilištu. Primjeri su pokazani u tabeli 2.

 

iglama izbušeni netkani geotekstil

tkani geotekstil

glina

oko 0,92

oko 0,84

fini pijesak

oko 0,92

oko 0,80

grubi pijesak

oko 0,95

oko 0,83

Tabela 2. Prihvaćeni međusobni odnosi frikcija (trenja) između geotekstila i zemlje

Direktni testovi smicanja sa zemljom na gradilištu trebaju biti obavljeni čim prije bude moguće sa uvjetima na gradilištu, uključujući u to npr. ograničen tlak i ovlaživanje geosintetičkog prekrivača. U tabeli 3 su prikazani sumarni podaci o opsezima kutova smicanja koji su dostignuti u raznim testovima međusobnih sila smicanja prema  geosinteticima i prema zemlji. Oni jasno pokazuju da tkani geotekstil u geosintetičkim glinenim prekrivačima dostižu manje kuteve trenja nego netkani geotekstil u geosintetičkim prekrivačima.

Susjedni geosintetik

opsezi kutova trenja

 ili zemlja

tkani geotekstil

netkani geotekstil

glatka geomembrana

8° do 12°

8° do 12°

hrapava (gruba) geomembrana

10° do 25°

18° do 35°

sloj zemlje na vrhu nasipa

18° do 28°

21° do 32°

pijesak

21° do 28°

24° do 32°

šljunak

23° do 28°

25° do 34°

Tabela 3. Procjenjeni kutevi smicanja

 

5. Dugotrajno ponašanje smicanja u laboratoriju

Radi dokazivanja dugog trajanja iglama izbušenih geotekstila u tvrtki Naue su projektirane kutije za provjeru dugotrajnosti smicanja (slika 4) i obavljeno je ispitivanje dugotrajnog ponašanja smicanja Bentofix®-a (3,500 g/m2 prirodne sode bentonita u iglama izbušenom, netkanom geotekstilu 300 g/m2) na kosini nagiba 2.1:1 (25°) sa ograničenim tlakom 30 cm debelog sloja tucanika (6 kN/m2) i sa čeličnom pločom sa opterećenjem (25 kN/m2). Geosintetički glineni prekrivač je ovlaživan sa 10 litara vode dnevno i samo je donji – nosivi – geotekstil bio fiksiran za gornji rub kutije za provjeru dugotrajnosti smicanja, radi sigurnosti da je sila smicanja zaista prenijeta ojačanim vlaknima. Prva provjera je izvedena 3.10.1993. godine i u prvih 10 dana dogodilo se pomicanje za manje od 2 cm. Od tog vremena nije se dogodilo daljnje pomicanje, iako je proteklo više od oko 46 000 sati rada (ožujak 1999. godine). 

Druga provjera (Bentofix® BFG 5000, standardna vrijednost ljuštenja 60 kN/10 cm) je instalirana u travnju 1994. godine, a završena u studenom 1998. godine. Rezultati direktne čvrstoće smicanja pod normalnim opterećenjem od 25 kN/m2 pokazali su da je posmična sila narasla na 64,7 kN/m2 nakon prethodnog vlaženja od 48 sati i bez ograničenog tlaka. Ni puzanje ni pogoršanje se nije dogodilo nakon 4 godine trajanja te provjere.

  6. Studija o dugotrajnosti tla

Ova sposobnost dugoročnog smicanja iglama izbušenog Bentofix®-a u geosintetičkom glinenom prekrivaču je potvrđena u studiji o stabilnost na odlagalištu EPA u Cincinnatiu (slika 5) gdje su, među ostalim geosintetičkim prekrivačima, ovi Bentofix®-i instalirani na kosinama 2:1 (26°) i 30 m dugim. Ovi geosintetički glineni prekrivači – Bentofix® – nisu popustili ni interno ni međusobno. Jedan geosintetički prekrivač koji nije bio ojačan, popustio je interno u sloju bentonita zbog vlaženja bentonita. U druga dva, sloj zemlje za pokrivanje, mreža za odvodnjavanje (drenažu) i geomembrana, složeni iznad geosintetičkog glinenog prekrivača, skliznuli su zbog slabog međusobnog utjecaja – trenja između tkanog geotekstila u geosintetičkom prekrivaču i hrapave geomembrane. U direktnom provjeravanju smicanja ustanovljeno je da se ovaj međusobni odnos pojavljuje samo ako je kut trenja približno 20° do 24° što je premalo za nagib kosine 2:1. Na kosini nagiba 3:1 (18,4°) ili strmije preporučuje se primjena iglama izbušen geosintetički prekrivač sa iglama izbušenim netkanim geotekstilom sa obje strane.

Kratak pregled sadržaja

Bentofix® – geosintetički glineni prekrivači pokazuju mnogo tehničkih prednosti.  Pored niske hidrauličke provodljivosti, sposobnosti da sam brtvi i svojstava izduživanja, vrijednost ljuštenja i čvrstoća na smicanje su značajni kriteriji za dugoročnu efikasnost geosintetičkih glinenih prekrivača. Zahtjev za minimalnom vrijednošću jačine ljuštenja je potreban za svaku primjenu na kosini. To je značajan dokaz da je dugoročna stabilnost provedena. Da bi se postigao potreban kut trenja prema susjednim slojevima (npr. hrapave geomembrane ili zemlje) mehanička savijanja netkanog geotekstila su naročito prikladna. Sa masom od približno 300 g/m2 postiže se dobra uzajamna čvrstća na smicanje.

Postojeća provjeravanja (ispitivanja) dugoročne sposobnosti Bentofix®-a pokazuju da su geosintetički prekrivači sa glinom predvidivi za brtvljenje (kao prepreka fluidima)  i pružaju dugotrajnu stabilnost.

 

 

 

> Pokrivanje kosine deponije (zemljanog nasipa)  geosintetičkim glinenim prekrivačem - GCL

 

Shematski presjek iglama izbušenog Bentofix®-a, geosintetičkog glinenog pokriivača - GCL

Slika -1-

 

Korelacije (međusobni odnosi) ljuštenja Bentofix®-a za projektiranje

Slika -2-

 

Automatski nagibni stol sa kutijom za provjeru smicanja

  Slika -3-

 

Dugotrajno promatranje ponašanja smicanja kod  Bentofix®-a geosintetičkih glinenih prekrivača

  Slika -4-

 

Studija EPA o stabilnosti prekrivača na kosini 2:1

  Slika -5-