Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Transkript

1 Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Zakládání staveb Vlastnosti zemin při zatěžování doc. Dr. Ing. Hynek Lahuta CZ.1.07/2.2.00/ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

2 VLASTNOSTI ZEMIN PŘI ZATĚŽOVÁNÍÍ DEFORMAČNÍ CHARAKTERISTIKY a) laboratorní zkoušky - OEDOMETR Obr.1. Schéma postupu a vyhodnocení oedometrické zkoušky z stlačitelnosti E OED - TRIAXIÁL a) polní zkoušky - zatěžovací Obr.2. Schéma postupu a vyhodnocení polní zatěžovací zkoušky E DEF d S 2 1 pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

3 moduly: - počáteční - dotykový - sečnicový - presiometrické Obr.3. Princip a vyhodnocení presiometrické zkoušky důležité 4 body: A, B, C, M E P 2 1 V r V m V praxe: E přepočet P E EDEF OED E OED pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

4 VLIV OPAKOVANÉHO ZATÍŽENÍ v oedometru - postupné zatěžování do a odlehčení do d 0 Obr.4. Vliv opakovaného zatížení na deformaci zeminy v oedometru zůstatek - pouze pružná část p odpovídající. Modul pružnosti zeminy: E p význam důležitý pro podloží různých konstrukcí (cyklicky vyprazdňované nádrže, komunikace) E modul smykového přetvoření zeminy G 2 1 PROSEDAVOST Změna struktury zeminy, kterou nevyvoláá změna napětí, ale změna vlhkosti, u nesoudrž. zemin dynamické namáhání, zmrzlé půdyy zvýšení teploty, apod. Prosedavéé zeminy jako základové půdy způsobují nerovnoměrné sedání a poruchy objektů. Obr.5. Křivky stlačitelnosti prosedavosti zeminy a) metoda jedné křivky b) metoda dvouu křivek pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

5 i m - souč. poměrné prosedavosti 001. Obr.6. - kritérium HOLTZ-HILF (1966) Obr.6. Rozlišení prosedavosti spraší pomocí objemovéé tíhy a meze tekutosti KONSOLIDACE Představa nasyceného vzorku v oedometru. a přetvoření způsobují efektivní napětí. počátek, průběh, konec Obr.7. Proces konsolidace zeminy v oedometru znázorněný izochronami pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

6 h stlačení h E OED A E E OED v čase t A ht E ef eod stupeň konsolidace U - vyjadřuje stlačení v určitém čase časový faktor. (TERZAGHI 1923) Obr.8. Stupeň konsolidace U a časový faktor T pro konstantní napětí n ve vrstvě zeminy h při vytláčení vody k oboum povrchůmm TAYLORovo zobrazení Obr.9. Primární a sekundární konsolidace při oedometrické zkoušce stlačitelnosti pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

7 pomocí bodu B určíme t 90 a podlee obr.8 tomu odpovídající T 90 Primární konsolidace stlačování v důsledku vytlačování vody z pórů Sekundární konsolidace dlouhodobé plastické tečení Reologické procesy přetvoření závislé na čase Součinitel filtrace. c v 2 T h h 2 t t pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

8 PEVNOSTNÍ CHARAKTERISTIKY Zeminy se nejčastěji poruší v důsledku překročení pevnosti ve smyku. s a) laboratorní zkoušky - čelisťové Obr.10. Schéma čelisťového smykového přístroje, vyhodnocení zkoušky Coulombova čára nedostatek - triaxiální Obr.11. Schéma triaxiálního přístroje, postupp a vyhodnocení smykové zkoušky pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

9 doplněk - dráhy napětí Obr.12. Dráhy napětí (1, 2, 3) při triaxiální zkoušce a převody - sin tg c cos - prostý tlak - pravé triaxiály Obr.13. Napětí a přetvoření vzorku l při zkoušce v pravém triaxiálním přístroji počítá se: 1) poměrné délkové přetvoření 2) objemové přetvoření 3) poměrné smykové přetvoření (maximální) 4) hodnota pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

10 Obr.14. Charakteristické výsledky smykových zkoušek nesoudržné zeminyy v pravém triaxiálu Jednotlivé úhly vnitřního třeníí závisí od stavu napjatosti a platí pro odpovídající stav přetvoření, charakterizovaný jen určitou hodnotou smykového přetvoření b) polní zkoušky - čelisťové - vrtulkové Obr.15. Principiální schémata polních zkoušek pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

11 - penetrační 1) DYNAMICKÁ - spec. dynamický odpor koncovky q dyn 2 G h h GG 1 s A 2) STATICKÁ - q st V A v optim. podmínkách -, c, výhody SMYKOVÁ PEVNOST NESOUDRŽNÝCH ZEMIN ovlivňuje hutnost POČÁTEČNÍ PEVNOST Obr.16. Čáry pevnosti kyprého a hutného písku KRITICKÉ ČÍSLOO PÓROVITOSTI Obr.17. Kritické číslo pórovitosti při porušení nesoudržné zeminyy smykem pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

12 VRCHOLOVÁ A REZIDUÁLNÍ PEVNOST Obr.18. Vrcholová a reziduální pevnost nesoudržné zeminy SMYKOVÁ PEVNOST SOUDRŽNÝCH ZEMIN normálové napětí - úplné nasycení vodou normálové napětí - částečné nasycení vodou: voda u w BISHOP ef u 1 u w a vzduch u a smyk. pevnost pro nasycené a nenasycenéé SKEMPTON u B 3 A 1 3 A, B- parametry pro stanoveníí změny pórových tlaků: B závisí na celkovém napětí, A na přírůstku. B se týká pouze invariantu (závisí na stupni nasycení), A závisí na deviatorické části (stupeň překonsolidace). Existuje přírůstek pórového tlaku od změny napjatosti, jež je popsán v základním tvaru dvěma bezrozměrnými parametry, tzv. Skemptonovými součiniteli nebo koeficienty. (laboratorně prokázána závislost těchto součinitelů především na stupni nasycení, tuhosti skeletu, překonsolidaci, poloze na dráze efektivních napětí) Vliv rychlosti zkoušek předpoklad - triaxiál, nasycená, soudržná - UU parametry u, - CD parametry e cu - CU parametry α ef f, a ef, dráhy napětí ef, cef pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR

13 Obr.19. Vliv rychlosti zkoušekk na parametry pevnosti soudržných zemin Podmínky konsolidace bez konsolidace konsolidace izotropní konsolidace anizotropní Podmínky smykání neodvodněný s měřením pórového bez měření pórového tlaku tlaku UU - CIU CIUP (CIP) CAU CAUP (CAP) Tab. 1. Označení typů zkoušek odvodněný - CID CAD pro studenty bylyy vytvořeny v rámci projektu: studijního oboru geotechnika financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR