Sylabus 16
se určuje pomocí krabicové zkoušky. Schema krabicové zkoušky dle [1] Krabicová zkouška slouží ke stanovení parametrů zemin, které se projeví při usmyknutí zeminy (např. při vzniku sesuvu po smykové ploše). Základem zkoušky je vzorek uložený v krabici (rozměry např. 60 x 60 mm s výškou 40 mm). Tato krabice je v půlce rozpůlená a umožňuje pohyb vrchní poloviny krabice vůči spodní polovině krabice při smýkání vzorku uvnitř. Zkouška začíná zatížením vzorku uvnitř krabice (tzv. normálové napětí). Po svislém zatížení se zahájí posouvání krabice v rozpůlené části za měření potřebné síly ke smýkání (tzv. smykové napětí). Vzorek je dále osazen měřidlem svislého posunu. V průběhu smýkání je sledována změna výšky. V průběhu smýkání je měřeno vodorovné napětí nutné ke konstantnímu smýkání (τ) a svislý tlak na vzorek (σ).
určená krabicovou smykovou zkouškou Starší smykový přístroj s přípravou na 4 vzorky Novější smykový přístroj pro 1 vzorek Výhodou zkoušky je její relativní jednoduchost a relativně nízká cena oproti jiným zkouškám, které stanovují stejné parametry. Nevýhodou je předurčená smyková plocha (v místě rozpůlení krabice), která nemusí být vždy smykovou plochou nejméně bezpečnou. Nevýhodou je rovněž obtížně proveditelná zkouška plně vodou nasyceného vzorku.
určená krabicovou smykovou zkouškou Pracovní diagram na obrázku zobrazuje průběh smykového napětí při smýkání při stejném normálovém napětí vzorku. Je vidět, že původně ulehlá zemina vykazuje vrcholové chování (τ max ) a následně smykové napětí klesá (modrá čára). Zároveň je zde vidět dilatantní chování zeminy (po krátkém stlačení dochází ke zvyšování specifického objemu) původně kyprá zemina nevykazuje vrcholové chování, ale plynulé zvyšování smykového napětí (τ) (zelená čára). Zároveň je zde vidět kontraktantní chování zeminy (dochází ke snižování specifického objemu)
určená krabicovou smykovou zkouškou Standardně se vyhodnotí krabicová smyková zkouška pomocí bodů v grafu (τa σ). Není zřejmé, zda se jedná o vrcholové chováni zemin. Výsledkem je obálka pevnosti popsaná směrnicí přímky dle [1]
určená krabicovou smykovou zkouškou Alternativně lze pro popis zeminy použít stav, kdy dochází ke smykovému přetváření za konstatního objemu t.j. KRITICKÝ STAV a jeho parametry použít pro výpočty. Pokud je vynesen graf závislosti (τa σ) ze zkoušek, které vykazují vrcholové chování, bude možné určit vrcholový úhel vnitřního tření ϕ p ale i kritický úhel vnitřního tření ϕ c
určená triaxiální zkouškou Triaxiální zkouška je relativně obtížná a náročná na přesné provádění. Zároveň je to zkouška, která nejlépe vystihuje zatěžování zemin vpřírodě. Vzorek zeminy válcového tvaru průměru 36 mm a výšky 76 mm je postaven na podstavu a uložen do nepropustné membrány. Vzorek je umístěn ve válcové komoře průměru cca 150 mm a výšky cca 300 mm. Válcová komora je následně napuštěna vodou a natlakována (díky nepropustné membráně se do vzorku nedostane voda).
určená triaxiální zkouškou Natlakováním vody se vzorek dostane do vnějšího napětí ve kterém byl vpůvodní zemině. Následně je vzorek zatěžován svisle až do porušení vzorku. Zkušební vzorek musí být válcového tvaru sprůměrem alespoň 35 mm a výškou 1,85 až 2,25 krát větší než průměr vzorku. Pokud je vzorek osazen, tak je aplikován komorový tlak a po konzolidaci může začít smýkání. Vprůběhu smýkání musí být udržován konstantní komorový tlak a musí být zatěžován do porušení vjeho svislém směru. Vprůběhu zkoušky je zaznamenáván komorový tlak, osové zatížení a osové stlačení. Značnou výhodou zkoušky je, že smyková plocha se ve vzorku vyvine vnejnepříznivější ploše. Další výhodou je možnost provádění zkoušky i vplně vodou nasycených vzorcích (chování zemin pod hladinou vody). Nevýhodou je značná pracnost a relativně vysoká cena. Druhy zkoušek: CD konzolidovaná a odvodněná (v průběhu smýkání dochází ke změně specifického objemu) CU konzolidovaná a neodvodněná (specifický objem je v průběhu zkoušky konstantní) UU nekonzolidovaná a neodvodněná
určená triaxiální zkouškou Zkoušky jsou provedeny v několika komorových tlacích. Výsledkem pro každou zkoušku je dvojice napětí (σ 3 komorový tlak a σ 1 -maximální vertikální napětí). Po spojení kružnic vznikne obálka pevnosti s parametry (ϕ[ ]a c [kpa]).
určená triaxiální zkouškou Výsledky zkoušek jsou zobrazovány obvykle v drahách napětí (p-q diagram) p-q diagram dle [3]
parametry kritického stavu Z krabicové smykové zkoušky i ze zkoušky triaxiální lze získat parametry kritického stavu zemin. Čára NCL je zde pro porovnání a je to čára z edometrické zkoušky (sklon je Cc) čára CSL je čára kritických stavů
parametry kritického stavu Z triaxiální zkoušky lze získat parametry kritického stavu zemin dle obr z [2] Parametry kritických stavů jsou potom:
parametry kritického stavu Parametry M, Γ a λ jsou základní parametry a konstanty dané zeminy. Parametr λ byl použit při edometrické zkoušce Parametr Γ je obdobou parametru N, ale je obecnější Parametr M představuje zobecněnou pevnost zemin. zobrazení kritického stavu v prostoru q,p v dle [2]
parametry kritického stavu Zobrazení čáry kritikých stavů (CSL) v prostoru zobrazení kritického stavu v prostoru q,p v dle [2]
Použitá literatura: [1] Lamboj, L, Štěpánek, Z. (2005): Mechanika zemin a zakládání staveb. ČVUT v Praze [2] Atkinson, J. (2007): The mechanics of soil and foundation [3] Vaníček, I. (2000): Geomechanika 10 Mechanika zemin. ČVUT v Praze