Karta předmětu prezenční studium

Transkript

1 Karta předmětu prezenční studium Název předmětu: Mechanika hornin a zemin (MHaZ) Číslo předmětu: Garantující institut: Garant předmětu: Institut hornického inženýrství a bezpečnosti Ing. Jindřich Šancer, Ph.D. Kredity: 5 Povinnost: povinný Úroveň studia: pregraduální Jazyk výuky: čeština Ročník: 1 Semestr: letní Odkaz na web: Určeno pro fakulty: HGF Určeno pro typ studia: bakalářské Způsob zakončení: zápočet+zkouška Rozsah výuky: 2+2 Prerekvizity: Korekvizity: Vyskytuje se v prerekvizitách: nemá nemá ne Výstupy z učení - student prokazuje znalosti: samostatného vyhodnocení laboratorních prací dle pracovního postupu a prezentovat výsledky své práce (odevzdání všech protokolů) výpočty základních vlastností hornin a zemin, přehled v jednotkách ( formou písemného testu ) teoretické znalosti v oblasti problematiky mechaniky hornin a zemin (ústní zkouška) - student umí: stanovit základní fyzikální a mechanické vlastnosti hornin a zemin v laboratoři dle platných norem a doporučených postupů zatřídit klasifikovat horský masív (resp. zeminu) na základě stanovení fyzikálněmechanických vlastností hornin a zemin - student je schopen: samostatné práce při stanovování základních vlastností hornin v laboratoři aplikovat nabyté vědomosti při klasifikaci horského masívu Orientovat se v hodnotách a jednotkách jednotlivých vlastností hornin a zemin

2 Metody výuky (zastoupení jednotlivých metod je třeba kvantifikovat v %) přednášky - 35 % cvičení - 35 % samostatná práce - 30 % Anotace V předmětu jsou posluchači nejprve seznámení se základními pojmy a významem předmětu mechanika hornin a zemin. Dále jsou probírány vlastnosti hornin a zemin, které jsou prezentovány v souborech fyzikálních vlastností, mechanických vlastností a technologických vlastností hornin včetně metod jejich určování. Znalosti vlastnosti hornin a zemin jsou dále aplikovány při objasnění hypotéz mezních stavů hornin a zemin, klasifikaci horského masívu a modelování v geomechanice. Povinná literatura Petroš, V., Šancer, J.: Mechanika hornin a zemin, VŠB TU Ostrava, 2009, ISBN Doporučená literatura Nároky na zabezpečení výuky Vybavená laboratoř mechaniky hornin (J162) a laboratoř zemin (J205) Metody průběžné kontroly znalostí během semestru Schopnost samostatně pracovat v rámci cvičení předmětu, průběžné odevzdávání protokolů z laboratorních cvičení, kontrolní otázky v rámci cvičení předmětu. Osnova přednášek 1) Úvod, význam MHaZ, základní pojmy, hornina, zemina, horninový masiv atd. Geneze hornin, rozdělení základních vlastností hornin a zemin. 2) Fyzikální vlastnosti popisné (hmotové a tíhové vl., pórovitost, hutnost, vlhkost, saturace, zrnitostní složení, klasifikace zemin atd.). 3) Fyzikálně-technické vlastnosti (propustnost, tepelné vl., vlastnosti využívané v geofyzice), 4) Fyzikálně-chemické vlastnosti (boptnavost,rozbřídavost, konzistenční stavy zemin, meze konzistence, index plasticity, konzistence ). 5) Mechanické vlastnosti hornin a zemin základní rozdělení mech. vlastností, pevnostní vlastnosti hornin a zemin. 6) Mechanické vlastnosti hornin a zemin přetvárné a reologické vlastnosti hornin (moduly pružnosti a přetvárnosti, Poissonovo číslo ). 7) Reologické modelování 8) Činitelé ovlivňující zjišťování mechanických vlastností, přepočet laboratorní pevnosti na pevnost masivu, mechanická anizotropie hornin. 9) Technologické vlastnosti hornin (zkypřitelnost, mezerovitost, stlačitelnost, vnější tření, abrazivnost, rozpojitelnost, tvrdost, odolnost proti otěru, mrazuvzdornost atd.) 10) Energetická charakteristika hornin. 11) Klasifikace horského masívu (metody RQD, RMR, SMR, Q systém, QTS, SMR )

3 12) Hypotézy mezních stavů hornin a horského masivu. 13) Modelování v mechanice hornin a zemin metody (fyzikální, matematické), software. 14) Prohlídka (akreditovaných) zkušebních laboratoří výzkumného centra hornin Osnova cvičení 1. Úvod do cvičení předmětu, školení bezpečnosti práce v laboratořích. 2. Pracovní postupy stanovení základních fyzikálních vlastností hornin a zemin. 3. Fyzikální vlastnosti hornin 1 - Měření měrné a objemové hmotnosti hornin (kámen, kamenivo). 4. Fyzikální vlastnosti hornin 2 - Měření měrné, objemové hmotnosti hornin (dokončení), + stanovení sypné hmotnosti kameniva, výpočet celkové a otevřené pórovitosti. 5. Fyzikální vlastnosti zemin 1 Stanovení konzistenčních mezí zemin mez tekutosti, mez plasticity, stanovení vlhkosti 6. Fyzikální vlastnosti zemin 1 Stanovení konzistenčních mezí zemin (dokončení) + granulometrický rozbor a zatřízení zemin. 7. Pracovní postupy pro stanovení pevnostních vlastností hornin a zemin. 8. Mechanické vlastnosti 1 Měření pevnosti hornin v prostém tlaku, příčném tahu (brazilská zkouška) a pevnosti v tahu za ohybu. 9. Stanovení pevnosti při tečném namáhání (metodou prostého střihu a smyku na skloněných matricích) 10. Stanovení pevnosti při objemovém namáhání metodou souosých roubíků - určení úhlu vnitřního tření z Mohrovy obálky kružnic. 11. Stanovení smykové pevnosti zemin na krabicovém smykovém přístroji. 12. Stanovení přetvárných vlastností hornin. 13. Terénní cvičení stanovení tlakové pevnosti hornin pomocí Schmidtova nárazového kladívka, stanovení mechanických vlastností zemin pomocí lehké dynamické penetrační soupravy. 14. Zápočtový týden doměření chybějících úloh, závěrečný test, udělování zápočtů). Otázky ke zkoušce 1. Význam předmětu MHaZ, rozdělení základních vlastností hornin a zemin 2. Hmotové a tíhové vlastnosti hornin. 3. Pórovitost, číslo pórovitosti, index ulehlosti, hutnost. 4. Zrnitost zemin, grafické znázorňování zrnitosti. 5. Vlhkost, nasákavost, stupeň nasycení. 6. Propustnost a ostatní fyzikálně-technické vlastnosti hornin. 7. Bobtnavost, rozbředavost a smrštitelnost hornin. 8. Konzistenční stavy zemin a jejich meze. 9. Sorpční vlastnosti hornin. 10. Pevnost v prostém (jednoosém) tlaku metodika zajišťování na pravidelných

4 vzorcích, pevnostní rovnice. 11. Ostatní metody zjišťování tlakové pevnosti hornin. 12. Pevnost hornin při objemovém stavu napjatosti. 13. Metody stanovení pevnosti v tahu. 14. Stanovení pevnosti hornin při tečném namáhání. 15. Mechanické vlastnosti zemin (smykový přístroj, dynamická penetrace ). 16. Závislost působící síly a přetvoření osové a objemové přetvoření. 17. Modul pružnosti a přetvárnosti hornin. 18. Poissonovo číslo a boční tlačivost hornin. 19. Reologické vlastnosti hornin. 20. Reologické modelování. 21. Činitelé ovlivňující zjišťování mechanických vlastností. 22. Přepočet laboratorní pevnosti na pevnost horského masívu. 23. Klasifikace horského masívu (RQD, RMR, Q systém). 24. Energetické vlastnosti hornin. 25. Stanovení stlačitelnosti hornin a zemin. 26. Vnitřní a vnější tření hornin, stanovení sypného úhlu. 27. Rozpojitelnost, abrazivnost a tvrdost hornin. 28. Stanovení součinitele nakypření a mezerovitosti. 29. Mrazuvzdornost, odolnost proti obrusu, odolnost proti drcení. 30. Podmínky mezních stavů hornin a zemin. Podmínky absolvování předmětu Název úlohy Typ úlohy Max. počet bodů (akt. za podúlohy) Min. počet bodů Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51 Zápočet Zápočet 33 (33) 17 Zkouška Zkouška 67 (67) 34 Písemná zkouška Písemná zkouška Ústní zkouška Ústní zkouška Údaje o předmětu v cizím jazyce Annotation In the subject the students will at first be familiarised with the basic terms and significance of the subject rock and soil mechanics. Rock and soil properties are also covered and presented in sets of physical properties, mechanical properties and technological properties of rocks, including methods for their designation.

5 A knowledge of rock and soil properties is then applied during the clarification of hypotheses of limit conditions for rocks and soils, classification of mountain massif and modelling in geomechanics. Outline of lectures 1. Introduction, significance of RaSM, basic terms, rock, soil, mountain massif etc. 2. Genesis of rocks, division of basic rock and soil properties. 3. Physical properties - descriptive (mass and gravimetric properties, porosity, density, 4. moisture content, saturation, granularity of composition, classification of soils etc.). 5. Physical-technical properties (permeability, thermal properties, properties 6. used in geophysics), 7. Physical-chemical properties (swelling capacity, slakeability, consistency states 8. of soils, consistency limits, plasticity index, consistency ). 9. Mechanical properties of rocks and soils - basic categorisation of mechanical properties, strength properties of rocks and soils. 10. Mechanical properties of rocks and soils strain and rheological properties of rocks (moduli of elasticity and strain, Poisson number ). 11. Rheological modelling 12. Factors influencing ascertaining of mechanical properties, conversion of 13. laboratory strength to strength of massif, mechanical anisotropy of rocks. 14. Technological properties of rocks (friability, voidage, compressibility, 15. external friction, abrasiveness, breaking characteristics, hardness, resistance to abrasion, resistance to frost etc.) 16. Energy characteristics of rocks. 17. Classification of mountain massif (methods RQD, RMR, SMR, Q system, QTS, SMR ) 18. Hypotheses of limit states of rocks and mountain massif. 19. Modelling in mechanics of rocks and soils methods (physical, mathematical), software. 20. Inspection of (accredited) test laboratories of rock research centre Outline of exercises 1. Introduction to exercises in subject, training in occupational safety in laboratories. 2. Working procedures for designating the basic physical properties of rocks and soils. 3. Physical properties of rocks 1 - Measuring the specific and volumetric weight of rocks (stone, aggregates). 4. Physical properties of rocks 2- Measuring the specific and volumetric weight of rocks (completion),+ designation of bulk weight of aggregates, calculation of total and open porosity. 5. Physical properties of soils 1 Designation of consistency limits of soils - limit of fluidity, limit of plasticity, designation of moisture content 6. Physical properties of soils 1 Designation of consistency limits of soils (completion) + granulometric analysis and classification of soils.

6 7. Working procedures for designating the strength properties of rocks and soils. 8. Mechanical properties 1 Measuring strength of rocks under simple compression, transverse tension (Brazilian test) and flexural tensile strength. 9. Designation of tangential stress strength (by method of simple slip and shear on angled matrices) 10. Designation of strength under volume stress using method of coaxial pins - designation of angle of internal friction from Mohr s envelope of circles. 11. Designation of shear strength of soils on shear box. 12. Designation of strain properties of rocks. 13. Field exercises designation of compression strength of soils using Schmidt rebound hammer, designation of mechanical properties of soils using light dynamic penetration set. 14. Credit week assigning of tasks not yet performed, final test, granting of credits). Exam question topics 1. Significance of subject RaSM, division of basic rock and soil properties. 2. Weight and gravimetric properties of rocks. 3. Porosity, porosity number, density index, compactness. 4. Granularity of soils, graphic depiction of granularity. 5. Moister content, absorbability, degree of saturation. 6. Permeability and other physical-technical properties of rocks. 7. Swelling capacity, slakeability and shrinkability of rocks. 8. Consistency states of soils and their limits. 9. Sorption properties of rocks. 10. Strength under simple (single-axis) compression methodology of ensuring on regular samples, strenght equations. 11. Other methods for ascertaining strength of rocks under compression. 12. Strength of rocks in volumetric state of tension. 13. Methods for designation of tensile strength. 14. Designation of strength of rocks under tangential stress. 15. Mechanical properties of soils (shear device, dynamic penetration...). 16. Dependency between acting force and strain - axial and volume strain. 17. Modulus of flexibility and strain of rocks. 18. Poisson number and lateral force of rocks. 19. Rheological properties of rocks. 20. Rheological modelling. 21. Factors influencing ascertaining of mechanical properties. 22. Conversion of laboratory strength to strength of mountain massif. 23. Classification of mountain massif RQD, RMR, Q system). 24. Energy properties of rocks. 25. Designation of compressibility of rocks and soils. 26. Internal and external friction of rocks, designation of angle of discharge.

7 27. Breaking characteristics, abrasiveness and hardness of rocks. 28. Designation of fragmentation and voidage factor. 29. Resistance to frost, resistance to wear, resistance to crushing. 30. Conditions of limits states of rocks and soils.