Mechanika hornin a zemin Cvičení Marek Mohyla LPOC 315 Tel.: 1362 (59 732 1362) marek.mohyla@vsb.cz homel.vsb.cz/~moh050 geotechnici.cz
Podmínky udělení zápočtu: docházka do cvičení 75% (3 neúčasti), docházka do laboratoří 100% (možnost nahrazení), včasné odevzdání (do 14 dnů od zadání) správně vypracovaných programů, získání minimálně 18. bodů.
Bodové hodnocení: 5 programů - 10 b, testy: ze cvičení: 15 b, z laboratoří: 10 b, CELKEM: 35 bodů
Náplň cvičení: základní fyzikální a popisné vlastnosti zemin, klasifikace zemin dle ČSN (731001) resp. 736133 a ČSN EN ISO 14688, geostatická napjatost, stlačitelnost a konsolidace zemin, stabilita svahu, laboratorní měření.
Laboratorní měření: stanovení zrnitosti zeminy, stanovení měrné hmotnosti zeminy: pyknometrická zkouška, stanovení konzistenčních mezí: w P, w L, Proctorova zkouška zhutnění (Proctor Standart), oedometrická zkouška stlačitelnosti, stanovení pevnostních parametrů zeminy: smyková krabicová zkouška.
Základní popisné a fyzikální vlastnosti zemin
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Objemová hmotnost [kg m -3 ] - přirozeně vlhké zeminy = m / V - vysušené zeminy d = m d / V - skeletu (měrná hmotnost, zdánlivá hustota pevných částic) s = m d / V s s > d - saturovaná (zemina plně nasycen vodou) sat = (1-n) s + n* w - zeminy pod HPV (Archimédův zákon) su = (1-n)*( s - w ) Objemová tíha [kn m -3 ] (popisná vlastnost) = * g (pozor na dosazené jednotky) -> d, s, sat, su g=10 [m*s -2 ] w 10 kn m -3 su = ( sat - w ) (např.: 10,5 kn m -3 ) d např.: 17,5 kn m -3 např.: 19 sat = ( su + w ) (např.: 20,5 kn m -3 ) s např.: 26 kn m -3
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin V Pórovitost p n 100 [%] V Číslo pórovitosti V e V p s [...] e n 1 e n e 1 n Vlhkost w m m w s 100 [%] ( m m m s s ) Stupeň nasycení S r V V w p ( n n w )[%] Zrnitostní složení (následující cvičení)
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Pro nesoudržné zeminy (štěrky a písky) Index relativní ulehlosti emax e d max d d I D e e max min d d max min d min Pro soudržné zeminy (prachů a jílů) Index konzistence I C w w L L w w tvrdá pevná tuhá měkká kašovitá (tekutá) 0 w s w P w L w P I D Stav 0-0,33 Kyprý 0,33-0,67 Středně ulehlý 0,67-1 Ulehlý I C Konzistence < 0 Kašovitá až tekutá 0 0,5 Plastická měkká 0,5 1,0 Plastická tuhá > 1 Pevná >> 1 Tvrdá (w<w s ) I D Stav 0 až 15 Velmi kyprý 15 až 35 Kyprý 35 až 65 Středně ulehlý 65 až 85 Ulehlý 85 až 100 Velmi ulehlý Dříve Podle EN 14688 I C Konzistence < 0,25 Velmi měkké 0,25 0,5 Měkké 0,5 0,75 Tuhé 0,75 1 Pevné > 1 Velmi pevné Index plasticity Plasticita: plastická I P w Nízká Střední Vysoká Velmi vysoká Extrémně vysoká L w P
Mechanické vlastnosti zemin Pevnostní vlastnosti Úhel vnitřního tření [ ] Soudržnost zeminy c [kpa] Přetvárné vlastnosti Poissonovo číslo ( ) [-] Modul pružnosti a přetvárnosti E [kpa, MPa, GPa] Chemické vlastnosti zemin Rozbor vody Obsah jednotlivých částic (vápna uhličitanů, chloridů, síranů, ) Určení mineralogického složení
Příklad 1 Zadání: Určete: U neporušeného vzorku zeminy o průměru 120 mm a výšce 30 mm byla vážením zjištěna hmotnost m = 671g. Po vysušení při 105 C do stálé hmotnosti byla hmotnost suchého vzorku m z = m d = 558g. Měrná hmotnost zeminy je s = 2680 kg/m 3, objemová hmotnost v nejnakypřenějším uložení d,min = 1450 kg/m 3, objemová hmotnost v nejhutnějším uložení d,max = 1680 kg/m 3. - objemovou hmotnost v přirozeném uložení, - objemovou hmotnost sušiny, - pórovitost, - číslo pórovitosti, - vlhkost, - stupeň nasycení, - relativní ulehlost zeminy.
Příklad 2 Zadání: Určete: Zásobník o výšce 1 m je zcela zaplněn zeminou, jejíž pórovitost je 35 % a stupeň nasycení Sr = 42 %. Na tuto zeminu začalo pršet. Napršené množství vody, které se vsáklo do zeminy odpovídá výšce vodního sloupce 21,5mm. - stupeň nasycení po dešti.
Příklad 3 Zadání: Počáteční pórovitost vrstvy zeminy o tloušťce 4,5 m je 38%. Po stlačení vrstvy se pórovitost redukuje na 34%. Určete: - tloušťku vrstvy po stlačení.
Příklad 4 Zadání: Hmotnost odebraného porušeného vzorku zeminy z vytvořené jamky byla m = 2,287kg a po vysušení m d = 2,180kg. Do jamky byl nasypán suchý normový písek (pro volné uložení ρ d2 = 1600 kg.m 3 ) o hmotnosti m 2 = 1,947kg. V laboratoři byla stanovena hustota pevných částic zeminy ρ s = 2640kg.m 3, minimální pórovitost 28,5% a maximální pórovitost 41,5%. Určete: - objemovou hmotnost zeminy v přirozeném uložení, - index relativní ulehlosti zeminy v terénu.
Příklad 5 Zadání: V laboratoři byly pro vzorek zeminy stanoveny následující hodnoty objemových tíh: v přirozeném uložení; suché zeminy, skeletu (zrn zeminy). Zaznamenané hodnoty (25,0; 19,2; 17,0) nebyly však řádně označeny. Určete: - (přiřaďte) číselné hodnoty k příslušným objemovým tíhám, - názvy zbývajících dvou objemových tíh a vypočtete jejich hodnoty, - stanovte popisné parametry zeminy.
Příklad 6 Zadání: Zemina má objemovou hustotu ( ) 1910kg/m 3, vlhkost (w) 9,5% a objemovou hustotu zrn ( s ) 2670 kg/m 3. Určete: - číslo pórovitosti, - stupeň saturace, - efektivní objemovou hmotnost zeminy.