Mechanika zemin I 6 Konsolidace



Podobné dokumenty
Mechanika zemin I 3 Voda v zemině

Mechanika zemin I 4 Stlačitelnost

Mechanika zemin I 5 Pevnost

Mechanika zemin II 1 Kritické stavy CSSM

Stlačitelnost a konsolidace

Mechanika zemin II 8 Zhutňování. 1. Zlepšování 2. Zhutňování laboratorní křivka: hustota vs vlhkost 3. Kontrola zhutnění

Mechanika zemin I 3 Voda v zemině

Konsolidace zemin Stlačení vrstev zeminy je způsobené změnou napětí v zemině např. vnesením vnějšího zatížení do zeminy

Mechanika zemin II 2 Chování zemin in situ; parametry pro praxi

Mechanika zemin II 6 Plošné základy

Mechanika zemin II 5 Zemní tlaky, opěrné konstrukce

Mechanika zemin I 1 Popis a klasifikace zemin. 1. úvod 2. popisné (indexové) vlastnosti 3. stavové vlastnosti 4. zatřídění

Mechanika zemin I 2 Základy mechaniky

Mechanika zemin II 7 Piloty

KONSOLIDACE ZEMIN. Pod pojmem konsolidace se rozumí deformace zeminy v čase pod účinkem vnějšího zatížení.

Mechanika zemin II 3 Metody pro výpočet únosnosti. 1. Plastické teorémy 2. Metody mezní rovnováhy 3. Příklady jednoduchých použití



UŽITÍ DERIVACÍ, PRŮBĚH FUNKCE


Osnova kurzu. Základy teorie elektrických obvodů 1


PROCESY V TECHNICE BUDOV 3

Vedení tepla v MKP. Konstantní tepelné toky. Analogické úlohám statiky v mechanice kontinua

+ ω y = 0 pohybová rovnice tlumených kmitů. r dr dt. B m. k m. Tlumené kmity

15 s. Analytická geometrie lineárních útvarů

4. Tenkostěnné za studena tvarované prvky. Návrh na únavu OK.

Řešení: ( x = (1 + 2t, 2 5t, 2 + 3t, t); X = [1, 2, 2, 0] + t(2, 5, 3, 1), přímka v E 4 ; (1, 2, 2, 0), 0, 9 )

Nerovnice s absolutní hodnotou


2.8.9 Parametrické rovnice a nerovnice s absolutní hodnotou

STANOVENÍ PARAMETRŮ PRO NUMERICKÉ MODELY POMOCÍ KONVENČNÍCH LABORATORNÍCH ZKOUŠEK. Vybrané kapitoly z geotechniky (VKG)

Systém vozidlo kolej Část 2

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

VOLBA TYPU REGULÁTORU PRO BĚŽNÉ REGULAČNÍ SMYČKY

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

Funkce zadané implicitně

1 Statické zkoušky. 1.1 Zkouška tahem L L. R = e [MPa] S S

ELEKTROTECHNICKÁ MĚŘENÍ PRACOVNÍ SEŠIT 2-3

Elektrické vlastnosti pevných látek

Obsah. Zpracoval Ctirad Novotný pro matmodel.cz.

Konsolidace zemin Stlačení vrstev zeminy je způsobené změnou napětí v zemině např. vnesením vnějšího zatížení do zeminy

1141 HYA (Hydraulika)

MECHANIKA HORNIN A ZEMIN

FAKULTA STAVEBNÍ NELINEÁRNÍ MECHANIKA. Telefon: WWW:

MODEL MECHANISMU STĚRAČE SE TŘENÍM. Inženýrská mechanika a mechatronika Martin Havlena

Zvyšování kvality výuky technických oborů


Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Úlohy 22. ročníku Mezinárodní fyzikální olympiády - Havana, Cuba

Modely diskrétní náhodné veličiny. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie, FVL, UO Brno kancelář 69a, tel

Základy pedologie a ochrana půdy

Sada 2 - MS Office, Excel

2.cvičení. Vlastnosti zemin

Úvod. Analýza závislostí. Přednáška STATISTIKA II - EKONOMETRIE. Jiří Neubauer

Kvadratické rovnice pro učební obory

PODKRITICKÝ RŮST TRHLINY VE SVAROVÉM SPOJI MEZI KOMOROU A PAROVODEM KOTLE VÝKONU 230 T/H. Jan KOROUŠ, Ondrej BIELAK BiSAFE, s.r.o.

STEREOMETRIE. Vzdálenost bodu od přímky. Mgr. Jakub Němec. VY_32_INOVACE_M3r0113


VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.



TERMOKINETIKA PŮDNÍ POVRCHOVÉ VRSTVY Thermokinetics of Surface Soil Layer

Pingpongový míček. Petr Školník, Michal Menkina. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

9. Lineárně elastická lomová mechanika K-koncepce. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

plynu, Měření Poissonovy konstanty vzduchu

( ) Kreslení grafů funkcí metodou dělení definičního oboru I. Předpoklady: 2401, 2208

M - Rovnice - lineární a s absolutní hodnotou

Aerodynamika. Tomáš Kostroun

3.2.4 Podobnost trojúhelníků II

2.8 Zobecnění vztahů mezi zatížením a vnitřními silami prutu (rovinný prut zatížený v rovině) df x =f x.ds df z =f z.ds. M+dM x. ds=r.dϕ.



Mechanika zemin II 4 Stabilita svahů

Jakub Kákona,

NÍZKOFREKVENČNÍ ZESILOVAČ S OZ

Praktikum II Elektřina a magnetismus

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

Měření tlakové složky potenciálu půdní vody tenzometrem UMS T8 a vlhkosti půdy vlhkostním čidlem TMS2

PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 4

POROVNÁNÍ V-A CHARAKTERISTIK RŮZNÝCH TYPŮ FOTOVOLTAICKÝCH ČLÁNKŮ

Měření základních vlastností OZ

Mechanika hornin. Přednáška 2. Technické vlastnosti hornin a laboratorní zkoušky

Projekty do předmětu MF

Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu

Zakládání staveb 5 cvičení

(a) = (a) = 0. x (a) > 0 a 2 ( pak funkce má v bodě a ostré lokální maximum, resp. ostré lokální minimum. Pokud je. x 2 (a) 2 y (a) f.

CREATION OF THE STABLE ELASTIC LOOP

Základní chemické pojmy a zákony

Nelineární systémy a teorie chaosu

Sylabus 19. Zlepšování zemin proctorova zkouška

Část 3. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič, MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

KIV/ZI Základy informatiky. MS Excel maticové funkce a souhrny

Strojírenské výpočty. Technická zpráva č. 2

Teorie měření a regulace

Úloha č. 6 Stanovení průběhu koncentrace příměsí polovodičů

MECHANIKA HORNIN A ZEMIN

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Transkript:

Mechanika zemin I 6 Konsolidace 1. definice - konsolidace vs stlačení 2. teorie jednoosé konsolidace 3. součinitel konsolidace, stanovení 4. aplikace - sedání 1

Konsolidace neodvodněné zatížení Δu u = u0 + Δu hydraulický gradient proudění objemové změny změna efektivního napětí Δσ' v čase Δu klesá, klesá H.G., zpomaluje se objemová deformace......u = u0 = konec konsolidace (pozn.:...průběh deformace v čase není lineární, jak ukáže terorie...) 2

Konsolidace obecně konsolidace v 3D zvláštní případ velká plocha, relativně malá hloubka 1D: 3

Konsolidace [2] Δu hydraulický gradient proudění objemové změny změna efektivního napětí 4

Konsolidace 1. Konsolidace disipace pórových tlaků 2. Konsolidace je sdružený proces: proudění + objemová změna (εv 0; εv >0, <0) 5

Jednoosá konsolidace 1D konsolidace - analogie s pružinou pro oboustrannou drenáž: průběhy napětí (σ, u...) v různých časech t1, t2...: izochrony 6

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi Teorie 1D konsolidace Terzaghi Předpoklady: 1. Zemina je nasycená (S=1) 2. Voda i zrna zeminy jsou nestlačitelné 1. a 2.: platí princip efektivních napětí 3. Platí Darcyho zákon ( v = ki, k = konst.) 4. Zemina je homogenní, lineárně pružná; deformace jsou malé 5. 1D stlačení i proudění 6. Zvláštní případ oboustranná drenáž 7

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi Jak postoupila konsolidace ve vrstvě zeminy v různých hloubkách? Stupeň konsolidace Uz Uz = (objemová změna v hloubce z v čase t) / (celková objemová změna v hloubce z) Uz = (e e1) / (e2 e1) = (σ' - σ1') / (σ2' - σ1') = (σ' - σ1') / Δσ' = (u1-u) / u1 = 1- u / u1 8

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi Jaký je průměrný stupeň konsolidace ve vrstvě U (Uavg)? 9

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi hydraulický gradient v hloubce z: iz = (u/γw) / z = 1/γw u / z hydraulický gradient v hloubce z+dz: iz+dz = 1/γw u / z + 1/γw 2u / z2 dz Darcy: dq = k i dx dy dt dqven = k 1/γw u / z dx dy dt dqdovnitř = k 1/γw ( u / z + 2u / z2 dz) dx dy dt Změna objemu: dqven - dqdovnitř = - k 1/γw 2u / z2 dz dt (dx dy = 1) 10

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi Změnu objemu lze určit také ze stlačitelnosti: např. z čísla stlačitelnosti: av= - de / dσ'= - Δe / Δσ' sednutí: s = Δε H1= - Δe / (1+e1) H1 s Δdz = - de / (1+e1) dz = av dσ' / (1+e1) dz = mv dσ' dz = 1/Eoed dσ' dz konstantní totální napětí (Δσ = 0): Δσ' = - Δu sednutí Δdz = - 1/Eoed du dz du = u / t dt Δdz = - 1/Eoed u / t dt dz 11

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi dqven dqdovnitř= - k / γw 2u / z2 dz dt Δdz = - 1 / Eoed u / t dt dz k Eoed / γw 2u / z2 = u / t cv 2u / z2 = u / t rovnice 1D konsolidace, kde cv = k Eoed / γw je součinitel konsolidace 12

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi u / t = cv 2u / z2 Řešení rovnice řadou Výsledek závisí na počátečních a okrajových podmínkách Např.: pro t = 0: Δu = u1 = Δσ = Δσ' = σ2' σ1' ; pro z = 0 a z = 2H: Δu = 0 ; a zároveň u konstantní nebo lineárně proměnné s hloubkou u = Δσ' 4/(2(n+1)π) sin((2n+1)/2 π z / H) exp-((2n+1)2/4 π2 cv t / H2) Obecně řešení řadou ve tvaru u = Δσ' (f1(z) f2(t)) Z = z / H (bezrozměrná hloubka) T = cv t / H2 (bezrozměrný čas = časový faktor) pro stupeň konsolidace řadou: Uz = 1- u / u1 = 1 - (f1(z) f2(t)) 13

Teorie 1D konsolidace - Terzaghi Uz = 1- u / u1 = 1 - (f1(z) f2(t)) V praxi se pro Uz zpravidla řada nepočítá, ale používá se grafické zobrazení (podle Taylora, 1948): [1] 14

1D konsolidace Příklad: vrstva jílu o mocnosti h = 6m a cv = 6 10-8 m2s-1 je oboustranně drénována. Kolik je stupeň konsolidace 1 rok po (neodvodněném) zatížení vrstvy v ½, ¼, ¾ 1/20 mocnosti? T = cv t / H2 = 6 10-8 365 24 3600 / 9 = 0,21 0,2 (h = 2H) v hloubce ½ h: Z = z / H = H / H = 1 Uz 0,25 = 25% v hloubce ¼ h: Z = z / H = (¼ 2H) / H = 0,5 Uz 0,45 = 45% v hloubce ¾ h: Z = z / H = (¾ 2H) / H = 1,5 Uz 0,45 = 45% v hloubce 1/20 h: Z = z / H = (1/20 2H) / H = 0,1 Uz 0,9 = 90% 15

1D konsolidace Pro průměrný stupeň konsolidace řadou: U % = 100 (1 - f (T)) řešení se v literatuře uvádí (a v praxi používá) ve formě tabulky nebo grafu (v závislosti na okrajových a počátečních podmínkách...): Pozn: pro U < 60% T π/4 U2 (parabola) [1] 16

1D konsolidace Příklad: vrstva jílu o mocnosti h = 6m a cv = 6 10-8 m2s-1 je oboustranně drénována. Kolik je stupeň konsolidace 1 rok po (neodvodněném) zatížení vrstvy v ½, ¼, ¾ 1/20 mocnosti? a) Jaká část sednutí proběhla 1 rok po zatížení? b) Kdy dojde k 95% konečného sednutí? [3] a) T = 0,2 U = 50% (viz graf pro U vs T), tj proběhlo 50% konsolidace U = objemová změna v čase / celková (konečná) objemová změna = s(t) / scelkové Za 1 rok proběhlo 50% konečného sednutí b) T = cv t / H2 t = T H2 /cv U = 0,95 T 1,2 U = 0,95 t 1,2 32 / (6 10-8) = 1,8 108 s 6 let 17

1D konsolidace stanovení cv Stanovení cv z experimentu z oedometru: log t - Casagrande v semilog. zobrazení se určí začátek sekundárního stlačení (creepu), tj. 100% konsolidace, z něj bod 50% konsolidace (T50 = 0,197) [1] 18

1D konsolidace stanovení cv Stanovení cv z experimentu z oedometru: t - Taylor zobrazení sednutí : t parabola přímka v počáteční části (do cca U 60%); bod 90% konsolidace lze na teoretickém řešení i na experimentálních datech stanovit z této přímky (T 90 = 0,848) [1] 19

1D konsolidace stanovení cv Postup s tanovení cv z experimentu: [3] 20

1D konsolidace stanovení cv Typické hodnoty cv Jíl n 10-8 m2s-1 např tégl: (20-40) 10-8 m2s-1 výsypkový jíl SHR: (1-10) 10-8 m2s-1 Silt n 10-4 m2s-1 popílky, spraš, ± kaolin při cvičení 1 10-8 m2s-1 0,3 m2 / rok 21

Literatura pro předmět MZ1 a 2 Základní http://natur.cuni.cz/~bohac/ Atkinson, J.H. (2007) The mechanics of soils and foundations. 2 nd ed. Taylor & Francis (v knihovně geologické sekce je několik exemplářů) Doporučená rozšiřující literatura (omezeně dostupná na oddělení IG) Feda, J. (1977) Základy mechaniky partikulárních látek. Academia, Praha. (Případně anglická verze: Feda, J. (1982) Mechanics of particulate materials, Academia-Elsevier.) Mitchell, J.K. and Soga, K (2005) Fundamentals of soil behaviour. J Wiley. (Případně starší vydání, bez druhého autora: 1973; 1993.) Wood, D.M. (1990) Soil behaviour and critical state soil mechanics. Cambridge Univ.Press. Bolton, M. (1979) A guide to soil mechanics. Macmillan Press, ISBN 0-33318931-0. Craig, R.F. (2004; existují různá vydání, první 1974) Soil mechanics. Spon Press. Holtz, R.D. and Kovacs, E.D. (1981) An introduction to geotechnical engineering, Prentice-Hall, ISBN 0-13484394-0 Atkinson, J.H and Bransby, P.L. (1978) The mechanics of soils. McGraw-Hill, ISBN 0-07-084077-2. Částečně lze použít: Myslivec, A., Eichler, J. a Jesenák, J. (1970) Mechanika zemin. SNTL, Praha. Šimek, J. et al. (1990) Mechanika zemin (1990). SNTL, Praha. Vaníček, I. (2000; existují různá vydání) Mechanika zemin, skriptum FSv ČVUT 22

Literatura použitá v prezentaci (odkazy u použitých obrázků) [1] Taylor, D. W. (1948) The fundamentals of mechanics of soils. John Wiley & Sons. [2] Terzaghi, K. (1943) Theoretical soil mechanics. John Wiley & Sons. [3] Holtz, R.D. and Kovacs, E.D. (1981) An introduction to geotechnical engineering, Prentice-Hall, ISBN 0-13-484394-0 23