Klasifikace zemin
Popis zeminy 1. Konzistence (pro soudržné zeminy) měkká, tuhá apod. Ulehlost (pro nesoudržné zeminy) kyprá, hutná 2. Struktura (laminární) 3. Barva 4. Velikost částic frakc 5. Geologická formace
Výchozí klasifikační skupiny Horniny - symbol R Velmi hrubé zeminy balvany - symbol B kameny - symbol Cb Hrubé zeminy štěrk - symbol G písek - symbol S Jemnozrnné zeminy symbol F (po upřesnění rozlišujeme na: hlínu M a jíl C)
Jednotný systém klasifikace UCSCS pro zeminy do 60 mm Štěrk GW štěrk dobře zrněný GP štěrk špatně zrněný GM štěrk hlinitý GC štěrk jílovitý Písek SW písek dobře zrněný SP písek špatně zrněný SM písek hlinitý SC písek jílovitý
Jednotný systém klasifikace UCSCS pro zeminy do 60 mm JEMNOZRNNÉ Nízká plasticita w L <50 ML hlína s nízkou plasticitou CL jíl s nízkou plasticitou Vysoká plasticita wl>50 MH hlína s vysokou plasticitou CH jíl s vysokou plasticitou
Charakteristiky zemin a rozlišující znaky Index konzistence I c Index ulehlosti I d (index relativní hutnosti) Index plasticity Obsah frakcí Čára A v Cassagrandeho diagramu Vlhkost na mezi tekutost w L Číslo nestejnozrnitosti C u a křivost C c
ČSN 731001 Ze základního systému bylo vyčleněno 18 tříd F8 8 tříd jemnozrnných zemin S5 5 tříd písčitých zemin G5 5 tříd štěrkovitých zemin (R6) 6 tříd hornin
731001
Trojúhelníkový digram
Čára A
Klasifikace štěrkovitých zemin (podle ČSN 73 1001)
Dělení štěrků
Klasifikace podmínky zeminy Do podílu f 15% se upřesňuje charakter zrnitosti hrubých částic (např. GW štěrk dobře zrněný, GW M štěrk dobře zrněný s příměsí hlíny). Při podílu f 15% se upřesňuje plasticita (např. CL jíl nízké plasticity, CLG jíl nizké plasticity štěrkovitý, GCL štěrk jílovitý s nízkou plasticitou)
Klasifikace podmínky zeminy Symbol G nebo S i jejich název lze při podílu f 35 % upřesnit podle vzájemného podílu písčité (s) a štěrkovité (g) frakce v hrubích částicích (s+g): - Štěrk s příměsí písku s = 5 20 % (s+g) G-S - Štěrk písčitý s = 20 50 % (s+g) GS - Písek s příměsí štěrku s = 5 20 % (s+g) S-G - Písek štěrkovitý s = 20 50 % (s+g) SG
Klasifikace podmínky zeminy Přítomnost balvanité a kamenité frakce do obsahu (b+cb) 20 % celkové hmotnosti se popisuje jako příměs velmi hrubé frakce (symbol X-Cb, resp X-B). Kde X je název zeminy určené ze složek f_s_g uvažovaných za 100 % (např. GM Cb štěrk hlinitý s příměsí kamenů). Při podílu (b+cb) = 20 50 % z celkové hmotnosti se tento projeví přidáním za název zeminy (symbol X+Cb, resp. X+B. např. GM+Cb těrk hlinitý s kameny)
Klasifikace podmínky zeminy Vliv kamenité a balvanité příměsi na směrné normové charakteristiy se zanedbává do obsahu (b+cb) 20 %- Při obsahu (b-cb) = 20 50 % celkové hmotnosti se směrná hodnota modulu přetvárnosti E def zvětšuje o 10 %.
ČSN 72 1002 Silničáři vyházejí z ČSN 72 1002 Klasifikace zemin pro dopravní stavby, v roce 1993 již akceptovala symboly a názvosloví používané v ČSN 73 1001. Uvádí zařazení zemin podle vhodnosti pro podloží či podle vhodnosti do násypů, resp. Podle zhutnitelnosti.
ČSN 73 3050 ČSN 73 3050 Zemní práce zavádí dělení podle těžitelnosti. Dělí zeminy do 7 tříd. Zatřídění určuje těžební zařízení a ekonomické zhodnocení zemních prací-
Příklad U neporušeného vzorku o průměru 120 mm a výšce 30 mm byla zjištěna hmotnost m, hmotnost vysušeného vzorku m s, měrná hmotnost zrn ρ s, vlhkosti na mezi tekutosti w L a plasticity w P. Stanovte objemovou hmotnost přirozeně vlhké (ρ) i vysušené (ρρ d ) zemi-ny, vlhkost (w), pórovitost (n), číslo pórovitosti (e), stupeň nasyce-ní (S r ), číslo plasticity (I P ), stupeň konzistence (I C ), plasticitu a konzistenci. m [g] 690 m s [g] 647 ρ s [kg/m3] 2650 w L [%] 35,8 w p [%] 20,8
průměr [mm] objem vzorku [mm 3 ] výška [mm] hmotnost [g] suchá hmotnost [g] měrná hmotnost zrn [kg/m 3 ] tekutá vlhkost [%] plastická vlhkost [%] 120 30 690 647 2650 35,8 20,8 objemová hmotnost [kg/m 3 ] suchá objemová hmotnost [kg/m 3 ] vlhkost pórovitost číslo pórovitosti stupeň nasycení 339292,007 2033,646495 1906,912003 6,65% 0,280410565 0,389681325 0,4519605 číslo plasticity stupeň konzistence plasticita konzistence saturovaná objemová hmotnost [kg/m 3 ] objemová tíha pod vodou [kn/m 3 ] zatřídění dle ČSN 0,15 1,943596084 střední pevná až tvrdá 2187,322568 11,87322568 jíl písčitý
Pórová napětí Pórové napětí (neutrálné) voda v pórech tvoří souvislé těleso, jež přenáší napětí a umožňuje proudění vody. Pokud je voda v klidu, nepřenáší smyková napětí Pascalův princip
Pórové napětí závisí na výšce vodního sloupce a objemové tíze vody a ne na tvaru tělesa Stevinův princip p = γ w d
V případě, že voda v zemině neproudía tvoří souvislou oblast, platí zákony hydrostatiky.
Efektivní napětí Terzaghiho princip deformace zrn 10-6, deformace zeminy jako celku 10-3 až 10-2 Voda nepřenáší smyk, smyková napětí τ jsou stejná efektivní i totální
Efektivní napětí se vyjadřuje někdy s použitím pórovitosti Efektivní napětí určují deformace
Hydrostatika
Svislá napětí Průběh napětí v zemině homogenní oblast
Kapilarita h c kapilární výška Sání pomocí povrchových napětí
Vliv kapilarity
Vliv poklesu HPV bez kapilarity
Darcyho zákon Rychlost vody v zemině se řídí Dracyho zákonem: v = k i k - koeficient filtrace (propustnosti) [m/s] i- hydraulický sklon Platnost jilévé zeminy až štěrky
q průsak celkovou plochou A k koeficient filtrace H hladina celkových výšek DL celková dráha i hydraulcký sklon (>1 ztekucení) q = A k H L
Proudový tlak Zemina klade odpor proudění vody (pohybu vodní částice), směr proudového tlaku je vždy ve směru proudu p = i γ V Je- li proudění proti gravitaci, může nastat stekucení v w
Rozsahy součinitele propustnosti v m/s Velmi propustné 10-1 10-3 Propustné 10-3 10-5 Středně až málo propustné 10-5 10-7 Málo až velmi málo propustné 10-7 10-8 Nepropustné < 10-8
Měření koeficientu propustnosti -Laboratorní zkoušky - Polní zkoušky (in-situ) -Zrnitostní křivka -Výpočet z průběhu konsolidace Házen k=116*d 10 2 Jáky k =200*d 202 *e 2 Terzaghi k=100*d 50 2
Zkouška propustnosti s konstantním hydraulickým spádem ČSN 72 10 20 Laboratorní stanovení propustnosti zemin Voda se přivádí spodem ke vzorku zeminy délky l a průřezové plochy A, kterým směrem vzhůru prosakuje po určitou dobu t. Prosáklá voda se odvádí do nádoby, kde se odměří její objem Q. Tlak vody je sán rozdílem hladin h. součinitel propustnosti je dán vztahem: Q = A v t Q = A k h t l Q l k = A h t
Polní zkoušky
Výpočet průsaku za využití Darcyho zákona Volná voda zaplňuje souvisle póry pod hladinou podzemní vody, její pohyb je určen gravitační silou. Částice vody se pohybuje v pórech zeminy, mění směr rychlost a místo, což není možné popsat analyticky. V praxi se proto používá pojem průsaková rychlost: Q v = Q - průsakové množství A plocha prosakované zeminy A
Darcyho zákon Rychlost vody v zemině se řídí Dracyho zákonem: v = k i k - koeficient filtarce (propustnosti) [m/s] i- hydraulický sklon