GEOTECHNOLOGIE. resp. Příklady výzkumu mechanického chování zemin na PřF: 1. Výsypky severočeských dolů. 2. Cementační vazby v jílu

Transkript

1 GEOTECHNOLOGIE resp. Příklady výzkumu mechanického chování zemin na PřF: 1. Výsypky severočeských dolů 2. Cementační vazby v jílu 3. Tégl napjatost, překonsolidace 1/45

2 Geotechnologie = studijní obor PřF v bakalářském programu Geologie Geotechnology = aplikace přírodovědných a technických postupů při využívání přírodních zdrojů Geotechnologie = HG, IG, GF aplikovaná při výstavbě hospodaření s vodou Geotechnika 2/45

3 Laboratoř mechaniky zemin 3/45

4 Severočeské povrchové doly nadložní jíly / jílovce Plocha zabraná výsypkami: 4/45

5 5/45

6 6/45

7 7/45

8 Degradace sypaniny (cca 6 měsíců po nasypání) 8/45

9 9/45

10 Jíly s vysokou plasticitou wl= 56 až 62% wp= 27 až 31% Index koloidní aktivity jílové frakce IA= cca 0,9; (0,77-1,03) Dvojí pórovitost sypaniny Mezerovitost = intragranulární pórovitost cca 40% Pórovitost hrud = intergranulární pórovitost cca 45% počáteční celková pórovitost až 70% postupná degradace struktury vliv na kvalitu základové půdy 10/45

11 11/45

12 Problémy se stabilitou výsypek 12/45

13 Problémy se stabilitou výsypek zpětné výpočty pevnosti zeminy z pozorovaných sklonů svahů...: (Dykast, 1993)... takové parametry ale závisejí na hladině vody v tělese výsypky a řadě stavových proměnných... potřeba lepších řešení 13/45

14 Představa o vlivu vody na sypaninu a její budoucí chování (Dykast, 1993) 14/45

15 drenáž na 'podložce' výsypky (Dykast, 1993) 15/45

16 16/45

17 17/45

18 18/45

19 ETH Curych: zkoušky v geotechnické centrifuze a 'minicentrifuze' (Najser, 2010) 19/45

20 ETH Curych: zkoušky v geotechnické centrifuze 20/45

21 ETH Curych: zkoušky v geotechnické centrifuze (Pooley, 2013) 21/45

22 Jednoosé stlačení Pevnost 22/45

23 ...jeden z praktických výsledků zkoušek v centrifuze: suché sypání, po něm rychlé nasycení nejnižší stlačitelnost výsypky (Najser, 2010) 23/45

24 Hypoplastický numerický model sedání pokusných násypů vliv degradace struktury výsypky v podloží (Najser, 2010) 24/45

25 Sací tlaky v tělese rekultivované výsypky (Pokrok, Bílina) modrá = hloubka 0,5 m, červená 1 m, zelená 2 m (Kostkanová, 2011) Kapilární sání ovlivňuje pevnost, stlačitelnost, propustnost....prosedavost výsypky...atd...a opět: výsypka, která si zachová původní otevřenou strukturu (je chráněna před vlivem vody), bude prosedavější (nasycená neprosedá) 25/45

26 Shrnutí: Chování výsypek lze dobře charakterizovat obvyklými postupy i předpovídat, pokud jsou respektovány základy mechaniky zemin a správně interpretováno polní a laboratorní chování Podstatné rysy: dvojí pórovitost a její degradace počáteční nenasycenost a její degradace 26/45

27 2. Cementace jílovité zeminy laboratorní model Neporušené vzorky cementační vazby se zpravidla poruší pokus modelovat cementační vazby v laboratoři příměsí portlandského cementu (4%) kaolin s vodou kaolin s vodou + 4% cementu 27/45

28 2. Cementace jílovité zeminy laboratorní model Stlačitelnost (Trhlíková, 2013) 28/45

29 2. Cementace jílovité zeminy laboratorní model Pevnost (Trhlíková, 2013) 29/45

30 2. Cementace jílovité zeminy laboratorní model Smykový modul (Trhlíková, 2013) 30/45

31 2. Cementace jílovité zeminy laboratorní model Shrnutí Přírodní cementační vazby lze dobře modelovat v laboratoři pomocí portlandského cementu. Modelový materiál vykazuje analogické chování k přírodním vzorků. Byla objasněna závislost smykového modulu v pružné oblasti na cementaci (chování látky) a po porušení vazeb na napětí (partikulární látky) Chování cementované zeminy bylo úspěšně modelováno numericky. 31/45

32 2. Cementace jílovité zeminy propustnost 32/45

33 2. Cementace jílovité zeminy - propustnost Minerální těsnění - polní zkouška zhutnění 1%CaO, 1 pojezd frézy 1%CaO, 2 pojezdy frézy 33/45

34 2. Cementace jílovité zeminy - propustnost Hydraulická vodivost hutnící zkouška na skládce - vliv příměsi vápna 34/45

35 2. Cementace jílovité zeminy - propustnost Zhutnitelnost zeminy vliv příměsi vápna 35/45

36 2. Cementace jílovité zeminy - propustnost Změny v pórovém prostoru po přímísení vápna vliv nově tvořených minerálů v čase (8%CaO) 36/45

37 2. Cementace jílovité zeminy propustnost Shrnutí 'Technologické' vápnění vede ke zvětšení pórovitosti a - kromě jiného - např. hydraulické vodivosti. S časem, s vývojem hydratovaných křemičitanů a hlinitanů vápenatých, pórovitost při dostatečném počátečním obsahu CaO opět klesá. 37/45

38 3. Napjatost a překonsolidace téglu Motivace: výstavba Královopolských tunelů v brněnském třetihorním jílu průzkum, modelování, chování zeminy. (Pavlík et al., 2004) 38/45

39 3. Napjatost a překonsolidace téglu In situ napjatost je potřebná pro modelování (predikci) výrubu. Zpravidla se uvažuje σh' = K0 σv' V překonsolidovaných zeminách ale nelze K0 snadno stanovit. (Svoboda, 2011) 39/45

40 3. Napjatost a překonsolidace téglu...v překonsolidovaných zeminách nelze K0 snadno stanovit: 40/45

41 3. Napjatost a překonsolidace téglu...v překonsolidovaných zeminách nelze K0 snadno stanovit... zpětná analýza deformací měřených v kruhové rozrážce: (Pavlík et al., 2004) 41/45

42 3. Napjatost a překonsolidace téglu...v překonsolidovaných zeminách nelze K0 snadno stanovit... zpětná analýza deformací měřených v kruhové rozrážce: (Rott a Mašín, 2013) 42/45

43 3. Napjatost a překonsolidace téglu...v překonsolidovaných zeminách nelze K0 snadno stanovit... zpětná analýza deformací měřených v kruhové rozrážce: K0 (Rott a Mašín, 2013) 43/45

44 3. Napjatost a překonsolidace téglu Shrnutí.K0 je nesložitějším parametrem, se kterým jsme se zatím v laboratoři mechaniky zemin PřF potýkali... 44/45

45 Děkuji za pozornost 45/45