Podklady WWW. ge_id=302

Transkript

1 Podklady WWW ge_id=302

2 Smyková pevnost zemin Se smykovou pevností zemin to není až tak jednoduché, zemina je třífázová, smykovou pevnost má pouze pevná fáze. Smyková pevnost se udává pomocí totálních či efektivních parametrů.

3 Smyková pevnost zemin ovlivňuje návrh všech základů, opěrných konstrukcí, výkopů, náspů a svahů Smyková pevnost je určena a) Smykovými zkouškami laboratorními či in-situ b) Aproximačně na základě obsahu vody, frakce, hustoty a penetračních zkoušek

4 Tření je obecně závislé na: dilatanci a kontraktanci soudržnosti rychlosti posunu odporem výstupků proti ulomení velikostí normálovéo zatížení

5 Coulombův vzorec smykové pevnosti τ = c + σ tgϕ σ normálové napětí τ smykové napětí c soudržnost zeminy ϕ úhel vnitřního tření zeminy

6 Laboratorní zkoušky Zásadně na neporušených vzorcích ty máme jen z jemnozrnných zemin, hrubozrnné zeminy jen v terénu Čelisťové přístroje krabicová zkouška Triaxiální smykové přístroje - pravý - nepravý Zkouška v jednoosém tlaku

7 Krabicová smyková zkouška Vzorek zeminy se poruš ve směru, který je dán konstrukcí přístroje a ne ve směru nejmenší smykové pevnosti. Je možné měřit jak vrcholové, tak i residuální parametry (při vysoké orientaci částic)

8 Schema krabicového ístroje ČSN krabice 60 x 120 mm

9 Vrcholová a reziduální pevnost A všesměrné uspořádání částic B vysoká orientace částic τ f maximální vrcholová pevnost většinou platí τ = τ f τ r reziduální pevnost ustálený odpor zemin

10 Vyhodnocení zkoušky Konsolidovaná odvodněná zkouška => efektivní parametry c ef, ϕ ef Vyrovnám pomocí MNČ přímkou a na ose pro τ odečítám c, sklon přímky určí ϕ (zásadně počítám a neodměřuji)

11 Nepravý triaxiál -schéma

12 Triaxiál pro velké vzorky

13 Deviátor napětí

14 Vyhodnocení

15 Vzorek ve tvaru válce se poruší ve směru, ve kterém má nejmenší pevnost, stav napjatosti ale většinou neodpovídá stavu napjatosti pod stavební konstrukcí. Úhel vnitřního tření závisí na stavu napjatosti a platí pro odpovídající stav přetvoření.

16 Pravý triaxiál

17 Dráhy napětí Dráhy napětí znázorňují stav napjatosti a v souřadném systému σ,τ spojují vrcholy Mohrových kružnic, používají se při konsolidované neodvodněné zkoušce CU

18 1 dráha napětí při nárůstu druhého hlavního napětí σ max 2 dráha napětí při poklesu menšího hlavního napětí σ min (komorového tlaku) 3 dráha napětí při poklesu menšího napětí σ min a nárůstu hlavního napětí σ max Výchozí stav je při rovnosti napětí

19 Typy zkoušek UU (unconsolidated Undrained) nekonsolidované neodvodněné také někdy Q (Quick) nasycený vzorek, voda neodtéká, po rychlém vyvození komorového tlaku σ min vzorek rychle porušíme při napětí σ max

20

21 CD (consolidated drained) Konsolidovaná odvnoněná V průběhu zkoušky ze vzorku odtéká voda (konsoliduje). Při pomalém zvětšování komorového tlaku σ min se i pomalu zvětšuje napětí σ max (druhé hlavní) až do porušení. Získáme efektivní parametry.

22

23 CU (consolidated undrained) konsolidované neodvodněné vzorek zeminy konsoliduje při komorovém tlaku σ min a při rychlém zvětšování napětí σ max (druhé hlavní napětí) se měří tlak vody v pórech zeminy u. Voda nemá možnost ze vzorku odtékat. Vyhodnocení zkoušky je přes dráhy napětí a parametry porušení dopočítám efektivní smykové parametry

24 Zkouška v jednoosém tlaku Pro měkké až tuhé soudržné zeminy Pevnost je dána soudržností c Úhel vnitřního tření ϕ = 0

25 Polní zkoušky V terénních podmínkách se používají zkoušky: - Čelistní - Vrtulkové - penetrační

26 Vrtulková zkouška Vhodná pro měkké až tuhé jemnozrnné zeminy Po zatlačení vrtulky do příslušné hloubky se moment M max při usmyknutí Vztah smykové pevnosti τ = c Soudržnost je určena vztahem: d průměr, h výška vrtulky f τ f = c = M max 2 π d d h + 2 3

27 Čelistní zkouška Univerzální, vhodná pro všechny zeminy, velikost čelistní se volí podle zrnitostního rozboru zeminy

28 Penetrační zkoušky Dynamická určuji dynamický penetrační odpor Statická vhodná pro klasifikaci, musím rozlišit typ zeminy pod kuželem se vyčerpá únosnost zeminy a zemina zplastizuje, určuji specifický penetrační odpor

29 Výsledky CPT

30 Klasifikace zemin podle SPT

31 Smyková pevnost hrubozrnných zemin Počáteční pevnost τ o vlivem zaklínění pórů zanedbám Mohu zanedbat vliv vlhkosti Musím uvažovat ulehlost

32 Smyková pevnost jemnozrnných zemin Z důvodu malé propustnosti pro nasycené zeminy V praxi zjednodušení

33 Vrcholová a reziduální pevnost

34 Vliv času na smykovou pevnost jemnozrnných zemin

35 Vliv historie zatížení

36 Prosedavost Prosedavost (propadnutí, kolaps) je způsobeno změnou struktury zeminy, nevyvolává ho zvětšení zatížení, popisuje se součinitelem poměrné prosedavosti i m Prosedají spraše (vlivem navlhčení se poruší vápnitý tmel) tedy S R <0,6 a n>41% hrubouzrnné zeminy pod dynamickýcm účinkem zmrzlé půdy vlivem nárůstu teploty jíly při zmenšení vlhkosti

37 Určení součinitele poměrné prosedavosti Dvojí způsob a) pomocí jedné křivky b) pomocí dvou křivek Prosedavé zeminy

38 Stlačitelnost zemin Závisí na stlačitelnosti zemin Zkoušky na neporušených vzorcích Stlačitelnost je způsobena svislým napětím

39 Edometr

40 Edometrický modul σef/ e = Eoed

41 Pokud nahradíme deformační křivku pro určitý interval blízkých napětí σ 1ef - σ 2ef sečnou, můžeme závislost považovat za lineární Edometrický modul přetvárnosti E oed je tedy sečnový modul, platný pro určitý interval napětí σ 1ef - σ 2ef na deformační křivce e = ( σ ef ): E oed = = σ σ σ ef 2, ef 1, ef ε ε ε 2 1

42 Přibližné odvození pokud nemáme k dispozici výsledky edometrické zkoušky E = E oed E def β 2 2υ kde β = 1 1 υ

43 Součinitel stlačitelnosti C Pokud vztah mezi efektivním napětím a poměrným stlačením zeminy znázorníme v semilogaritmickém měřítku, má tento vztah často podobu přímky. Sklon této přímky se považuje za charakteristiku deformačních vlastností zeminy při jednoosé deformaci a je charakterizován jako součinitel stlačitelnosti C: C σ 1 ln 2ef = ε σ 1ef

44 lnσ z1 lnσ z2 lnσ z,ef lnσ z ε z2 ε z1 ε 1 2 C = 10 C 2,3 ε z V inženýrské praxi se občas používá pro vynesení napětí sef místo přirozeného logaritmu (základ e) logaritmus desítkový (základ 10). V tomto případě je zvykem značit součinitel stlačitelnosti s dolním indexem 10: C 10.

45 Rozsahy součinitele stlačitelnosti C Zemina Součinitel stlačitelnosti C [-] Sprašová hlína Jíl podle konzistence Hlinité zeminy Středně ulehlé a ulehlé písky Písek se štěrkem > 250

46 Polní zkoušky Zatěžování deskou Presiometr

47 Centrifuga

48 Zatěžovací zkouška piloty