8. Geomehanicka Ispitivanja Objekata Od Zemljanih Materijala

8. Geomehanička ispitivanja objekata od zemljanih materijala

8. GEOMEHANIČKA ISPITIVANJA OBJEKATA OD ZEMLJANIH MATERIJALA

8.1. OPĆENITO O ZEMLJANIM OBJEKTIMA

Ovdje su pod pojmom materijala ili zemljanih materijala obuhvaćene sve vrste kamenih blokova, kamena drobljenca, kamene sitneži, šljunka, pijeska, gline, praha i njihovih mješavina. Danas se pored ovih prirodnih materijala koriste za izradu vještačkih objekata i industrijski otpadi, kao što su topionička zgura, pepeo i razni flotacioni materijali. Ovi materijali mogu biti prirodni i vještački, pripremljeni za određenu vrstu građevina, a pretežno se koriste kod:

(a) regulacije riječnih tokova i bujica, radi odbrane od poplava, osposobljavanja za plovidbu, uređenja zemljišta za vodoprivredne, poljoprivredne i industrijske svrhe, iskorištenje voda u višenamjenske svrhe itd.;

(b) izrade saobraćajnica, aerodroma, urbanih prostora i dr.;(c) akumuliranja voda izgradnjom velikih brana u svrhu regulisanja priro-

dnog režima tečenja, proizvodnje električne energije, akumuliranja vode za industriju, poljoprivredu, snabdijevanje naselja vodom i rekreacije.

Međutim, pod objektom od zemljanih (ili stjenovitih) materijala u širem smislu treba smatrati i pozajmišta, usjeke, zasjeke i kamenolome. Mnogi ovi objekti datiraju iz prošlih civilizacija, jer su najstarije organizovane zajednice nastale upravo uz rijeke, koje su korištene za egzistenciju. Ostatke ovakvih objekata nalazimo u Mezopotamiji, Egiptu, Indiji, Španiji i na mnogim drugim mjestima. Dosta starih nasipa, a i većih brana u nekim zemljama, služe i danas svojoj svrsi.

Današnji stepen nauke i tehnike izvođenja objekata od zemljanih materijala omogućio je izvođenje velikih nasipa i brana u relativno kratkom vremenu građenja, uz sve povoljnosti koje pružaju lokalni materijali i terenski uslovi.

U poprečnom presjeku nasipi su trapezastog oblika, a visina nasipa, širina u kruni i u temeljima nasipa ovisi o namjeni, vrsti materijala, načinu građenja, podlozi i o potrebnoj sigurnosti od sloma kosina i eroziji. Ispitivanja se provode kako za sam objekat, tako i za tlo na kojem će objekat biti temeljen.

U osnovi pod nasipima podrazumijevamo vrlo dugačke nasute objekte relativno male visine, a služe pri regulaciji vodnih tokova i izgradnji saobraćajnica. Nasute brane su obično kraći visoki nasipi, kojima se pregrađuju vodni tokovi i doline u cilju akumuliranja voda.

Mehanika tla 217

II Geomehaničke osobine, klasifikacije i metode ispitivanja tla

Sile koje djeluju na nasip su različite po vrsti, obimu i intenzitetu, a ovise o namjeni, načinu građenja i opterećenjima. U tom smislu bitno se razlikuju nasipi za saobraćajnice, aerodrome i urbana uređenja, od nasipa za odbranu od plavljenja ili nasipa – brana za usporavanje voda. Brane za akumuliranje voda od raznih zemljanih ili kamenih materijala dostižu danas visinu i preko 300 m u svijetu, a preko 100 m u našoj zemlji.

Na nasipe saobraćajnica djeluje stalno i pokretno opterećenje, a ponekad i hidrostatski pritisak sa hidrodinamičkim silama, ako se nasip nalazi s jedne ili obje strane pod usporom vode ili ako je za vrijeme velikih voda potopljen vodom.

Tijelo nasutih brana opterećeno je vlastitom težinom, hidrostatskim i hidrodinamičkim pritiskom vode, te seizmičkim silama od potresa. Nagib kosine ovisi o visini nasipa, vrsti materijala u nasipu i podlozi, koje treba provjeriti na sigurnost sloma i eroziju.

8.2. ISPITIVANJE, IZBOR I KARAKTERISTIKE MATERIJALA ZA ZEMLJANE OBJEKTE

Ispitivanje materijala za nasipe počinje rekognosciranjem mogućih pozajmišta u blizini građevine i preliminarnim ispitivanjem tla. Sondažne bušotine, raskopi ili druge ispitne jame rasporede se na takav način da se iz njih mogu dobiti reprezentativni neporemećeni i poremećeni uzorci i izvršiti klasifikacija tla. U laboratoriji se određuju osnovne klasifikacione osobine, kao i druge osobine koje su od značaja za dati objekat, kao što su čvrstoća, stišljivost, vodopropusnost i sl. Ovi podaci služe za zoniranje područja sa približnim osobinama i količina materijala za izgradnju zemljanih objekata.

Na osnovu preliminarnih istraživanja izaberu se najprikladnija pozajmišta i obrade idejna rješenja nasipa. Iz odabranih pozajmišta uzimaju se potrebni uzorci za detaljnija ispitivanja, koja u osnovi obuhvaćaju:

(a) Atterbergove granice plastičnosti;(b) granulometrijski sastav;(c) prirodni porozitet i sadržaj vlage na neporemećenim uzorcima;(d) sadržaj organskih materija, ukoliko se sumnja u njihovo prisustvo;(e) karakteristike zbijanja materijala – Proctorov opit;(f) čvrstoće smicanja vještački zbijenog materijala;(g) stišljivost i propusnost vještački zbijenog materijala;(h) opit CBR.Sva ova ispitivanja su objašnjena u prethodnim tačkama osim

karakteristika zbijanja materijala u laboratoriji i na terenu, koje su značajne za zemljane objekte, kao i opit CBR.

Mehanika tla218


8.3. KARAKTERISTIKE ZBIJANJA MATERIJALA

Zbijanje materijala je proces pri kojem se raznim mehaničkim sredstvima prisiljavaju čestice tla da se bolje slože, na račun smanjenja pora ispunjenih zrakom ili vodom. Posljednjih godina, razvojem geotehnike i izumom moćnih strojeva i alata za iskop, transport i nabijanje tla, postignut je značajan napredak u poznavanju i rješavanju ovih problema, tako da se masovni zemljani radovi mogu obavljati kvalitetnije, brže i ekonomičnije. Kontrolisanim sabijanjem pore se mogu svesti na minimum, čime se ujedno svode na minimum i promjene sadržaja vode. Kada su materijali dobro zbijeni moćnim sredstvima, odstupa se od starog pravila da se oni ostave izvjesno vrijeme da se slegnu pod vremenskim uticajem, jer su naknadna slijeganja savremeno izvedenih zemljanih objekata relativno mala.

Karakteristike ugrađenog materijala ispituju se na uzorcima zbijenog materijala u laboratoriji, vađenjem uzoraka iz izvedenog nasipa ili ispitivanjem ''in situ'', kao i prethodnim ispitivanjima na probnim poljima, prije početka gradnje. Kod većih objekata određuje se na tzv. probnim poljima, pored opštih karakteristika materijala i visine nasipanja slojeva, sa brojem prelaza sredstava za nabijanje, uz uslove potrebne zbijenosti i načina rada na ugradnji materijala za nasipe.

Zbijanjem se povećava gustoća ugrađenog materijala u nasip, a ona ovisi o sadržaju vode (vlažnosti) i veličine energije upotrebljene za zbijanje, odnosno moćnosti sredstava za zbijanje određene vrste materijala i pod odgovarajućim uslovima ugradnje. Materijali sa određenom vlažnošću povećanjem energije zbijanja imaju za posljedicu gušće slaganje čestica i povećanje gustoće sve dok sadržaj zraka u porama, koji je ostao u tlu, ne bude smanjen na toliku mjeru da daljnje zbijanje ne izaziva bitnije promjene u zapremini. Kombinacijama vlažnosti i utrošene energije zbijanja dobije se različita poroznost, odnosno gustoća koja dalje utiče na sve ostale fizičko – mehaničke osobine tla kao što su stišljivost, propusnost, otpornost na smicanje i dr.

Opiti, kojima se uspostavljaju odnosi između vlažnosti (sadržaj vode), jedinične (zapreminske) težine i utrošene energije, poznati su pod imenom Proctorovi opiti, po imenu R.R.Proctora, koji ih je prvi predložio, obradio i primijenio u praksi.

8.3.1. OPTIMALNI SADRŽAJ VODE PREMA PROCTORU

Optimalni sadržaj vode u tlu (w0) je ona količina vode pri kojoj se u laboratoriji i po postupku Proctora, a uz primjenu određene energije zbijanja, postiže najveća zbijenost (najveća suha zapreminska težina). Kada je sadržaj vode malen, tlo je čvrsto i teško se sabija zbog čega se dobije mala jedinična težina, a

Mehanika tla 219


veliki sadržaj vazdušnih pora. Za ovo zbijanje potrebna je određena količina rada, odnosno energije za zbijanje koja je ovisna o vlažnosti, odnosno sadržaju vode u materijalu. Što je veća vlažnost materijala, time se smanjuje otpor međusobnom kretanju čestica, odnosno koheziji čvrstih čestica i smanjuje se potrebna količina energije i obratno. Radi toga lakše postižemo veću jediničnu (zapreminsku) težinu i manju poroznost, uz povećanu vlažnost. Ovo vrijedi samo do neke određene granice sadržaja vode koja se naziva optimalna granica sadržaja vode ili optimalna vlažnost (w0), za određeni utrošak rada i ona predstavlja karakteristiku materijala. Ako se poveća količina vode preko ove granice raste zasićenost pora vodom, te se ne može postići, jedinična (zapreminska) težina, kao u slučaju optimalne sadržine vode jer bi zbijanjem trebalo istisnuti suvišnu vodu za postizanje manje poroznosti materijala.

Određivanje optimalnog sadržaja vode (w0) vrši se u laboratoriji po strogo standardizovanoj metodi Proctora, u metalnom cilindru dijametra 10,5 cm, sa odvojenim dnom i gornjim nastavkom, koji se mogu demontirati (Sl. 8.1.).

Sl. 8.1. Cilindar i nabijač za standardni Proctorov opit stišljivosti (Smith, 1993).

Određena količina materijala potrebna za najmanje pet uzoraka osuši se na zraku, izmrvi, prosije kroz sito 6 mm (4,67 mm). Jednom uzorku (oko 20 N) doda se određena količina vode i ostavlja 24 sata u zatvorenoj posudi da bi se vlaga u njemu jednoličnije raspodijelila. Uzorak se nakon toga ugrađuje u slojevima u metalni kalup, skupa s nastavkom visine 5 cm i nabija ručnim maljem dijametra 5 cm i težine 25 N (ili 45 N). Malj se nalazi uz vođicu i pada sa određene visine (30,0 cm ili 45,0 cm) i nabija svaki sloj (3 ili 5) sa 25 udaraca. Umjesto ručnog nabijača danas se koristi specijalni mehanički nabijač za nabijanje, sa istim karakteristikama zbijanja. Sa nabijenog uzorka skine se nastavak i poravna se

Mehanika tla220


površina sa gornjim dijelom cilindra. Uzorak se skupa sa cilindrom izmjeri i uzme dio materijala za ispitivanje vlažnosti. Ovaj postupak ponavlja se 5 – 6 puta i uvijek sa drugim sadržajem vode povećavajući ga 2 – 3%.

Poznata su dva standarda za zbijanje uzoraka koja su data u tabeli 8.1., s tim da naši standardi usvajaju standardni Proctor, dok je modifikovani AASHO opit uveden u nekim zemljama za veće energije zbijanja, što se zahtijeva kod izgradnje aerodroma.

Podaci za standardni i modifikovani Proctorov opit (Nonveiller, 1981)

Tabela 8.1.

Način zbijanja Standardni ProctorModifikovan* AASHO (Modifikovan Proctor)

Težina malja G (N) 25 45

Visina pada h (cm) 30,5 45Broj udaraca malja n (puta) 3 x 25 3 x 25Broj slojeva m (kom.) 3 5

Energija zbijanja E (kN/m3) 610 2750* American Association of Highway Officials (Udruženje američkih inženjera za puteve)

Zapreminska težina svedena na suho stanje dobije se iz izraza (prema JUS-u U.B1.038):

, (8.1.)

gdje je:m2 – težina praznog cilindra (N);m1 – težina vlažno sabijenog uzorka sa cilindrom (N);V – zapremina cilindra 1000 cm3;w – sadržaj vode (%).

Rezultati se nanose na dijagram, gdje se na apscisu nanosi sadržaj vode w

(%), a na ordinatu zapreminska težina i poroznost e (%). Sadržaj vode

koji odgovara maksimalnoj zapreminskoj težini je optimalni sadržaj vode (sl. 8.2.).Povećana energija zbijanja ili utrošeni veći rad za sve načine zbijanja ima

za posljedicu povećanje zapreminske težine i smanjenje optimalne sadržine vode.Na slici 8.3.-a prikazan je efekat povećanja rada utrošenog na zbijanje

jednog te istog materijala (pjeskovito – glinovito tlo), a na slici 8.3.-b krivulje zbijanja različitih materijala (masna glina, pjeskovita prašina i prašinast pijesak) uz jednak utrošak rada. Uz veći utrošak rada za zbijanje postiže se veća težina i manji koeficijent poroznosti e kod vlažnosti manje od optimalne (sl.8.3.-a) i

Mehanika tla 221


obratno. Na dijagramu je nacrtana i hiperbola (A), koja pokazuje odnos između koeficijenta pora e i vlažnosti w za potpuno zasićen materijal. Iz uporedbe se vidi da stepen zasićenja zbijenog tla raste sa vlagom i energijom utrošenom na zbijanje, a ujedno se smanjuje zapreminska težina i raste koeficijent pora. Što je veći koeficijent pora, više raste stišljivost nasipa, a što je veći stepen zasićenja, to će više da raste porni pritisak ''u'' koji nastaje za vrijeme građenja.

Sl.8.2. Dijagram ovisnosti jedinične (zapreminske) suhe težine i sadržine vode (w) za

određeni utrošeni rad.

Iz krivih na slici 8.3.-b vidi se da se za prašinast pijesak dobije relativno visoka zapreminska težina uz relativno nisku vlažnost (1), a Proctorova krivulja je oštrije zakrivljena. Za masnu glinu, kao drugi ekstrem (3), dobije se relativno mala težina zbijenog materijala uz relativno veliku vlažnost, a Proctorova kriva nema tako izražen maksimum. Iz ovoga je sagledivo da materijali veće plastičnosti nisu toliko osjetljivi na promjenu vlažnosti pri ugrađivanju. U drugom slučaju materijal je potrebno ugrađivati u uskim granicama vlažnosti.

Ovako dobiveni rezultati služe za izradu tehničkih uslova za ugradnju materijala, kojima treba definisati vrstu materijala, granice vlažnosti, najmanju zapreminsku težinu i područje granulometrijskog sastava. Uslovima se određuje još visina slojeva, načini i uslovi nabijanja i minimalni broj prolaza preko svakog sloja. Ovo posljednje se prije građenja provjeri i na probnim poljima, sa sredstvima i načinom rada koji će stvarno biti upotrebljeni.

Proctor je još na svakom uzorku mjerio silu prodiranja P pri utiskivanju tankog cilindričnog klipa do određene dubine. Na osnovu toga uspostavljena je korelacija između otpornosti materijala i vlažnosti (Nonveiller, 1981).

Mehanika tla222


Sl. 8.3. Odnosi između jedinične (zapreminske) težine i vlažnosti (w) za isti materijal

a različito utrošen rad (a) i različiti materijal i za isti utrošeni rad (b): za prašinasti pijesak (1), pjeskovitu prašinu (2) i masnu glinu (3).

8.3.2. KALIFORNIJSKI INDEKS NOSIVOSTI – CBR OPIT

Kalifornijski indeks nosivosti ili CBR vrijednost predstavlja odnos između napona , potrebnog da se klip standardne veličine utisne do dubine 0,254 ili 0,508 cm u uzorak tla i standardnog napona , koji je potreban da se isti klip i sa istom brzinom (1,27 mm/min) i do iste dubine utisne u standardni materijal, odnosno mehanički zbijen tucanik.

Određivanje CBR vrijednosti vrši se u laboratoriji na neporemećenim ili na poremećenim uzorcima tla ili na terenu radi kontrole vrijednosti određenih u laboratoriji. CBR vrijednost služi za dimenzioniranje kolovozne konstrukcije puteva, aerodroma i drugih konstrukcija koje su oslonjene direktno na tlo.

Materijal (oko 5,5 kg) poremećenog uzorka se osuši na zraku, usitni i prosije na sito od 20 mm i ugrađuje u metalni kalup dijametra 15,2 cm, a visine 17,8 cm, sa optimalnim sadržajem vode (sl. 8.4.).

Za ovaj materijal se prethodno ustanovi vlažnost i optimalni sadržaj vode. Materijal se nabija u tri ili pet slojeva određenom energijom zbijanja, slično kao kod Proctorovog opita. Poslije nabijanja i vaganja uzorka zamijeni se donja ploča kalupa perforiranom pločom, a na gornju površinu postave ploče čija težina odgovara težini kolovozne konstrukcije. Cilindar sa uzorkom potopi se potpuno u vodu i ostavi sve dok bubri, ali najmanje četiri dana. Za to vrijeme mjeri se visina bubrenja uzorka. Nakon ove pripreme cilindar sa uzorkom stavi se centrično na kružnu ploču uređaja za utiskivanje klipa, konstantnom brzinom od 1,27 mm/min.

Mehanika tla 223

VODE


Prva dva minuta očitava se pritisak i dubina utiskivanja svakih pola minute, a poslije nakon jedne minute. Utiskivanje se nastavlja sve do dubine 2,54 mm, odnosno 5,08 mm, uz čitanje pritiska svakog minuta.

Sl. 8.4. Presjek kroz uređaj za provođenje CBR opita gdje je: klip za prenos opterećenja P (1), mikrometar za mjerenje slijeganja (2), ploče koje zamjenjuju opterećenje kolovoza (3), nastavak (4), uzorak (5), (a) i izgled aparata za CBR opit (b).

Rezultati ispitivanja nanose se na dijagram u kojem apscisa predstavlja dubinu utiskivanja klipa w (mm), a ordinata napon (Sl. 8.5.). Kriva može biti potpuno konkavna ili konkavna i konveksna, te se u posljednjem slučaju izvrši korekcija ishodišta. U isti dijagram se često unosi i kriva za standardni materijal.

Vrijednost CBR dobije se kada napon pri dubini utiskivanja 2,54 i 5,08 mm izrazimo odnosom sa naponom pri kojem se klip utisne u standardni materijal za iste veličine, tj.:

, (8.2.)

ili:

(8.3.)

ili:

Mehanika tla224

b


(8.4.)

gdje je: i napon, kod dubine utiskivanja klipa 2,54, odnosno 5,08 mm

(N/mm2), u uzorak tla; , odnosno 3,2 N/mm2 je napon kod dubine utiskivanja klipa 2,54,

odnosno 5,08 mm, u standardni tucanik.

Sl.8.5. Dijagram ovisnosti opterećenja i dubine utiskivanja klipa (a) i ovisnosti napona o dubini prodiranja klipa (b) po CBR opitu.

Ako je vrijednost CBR jednaka ili veća za dubinu od 5,08 mm od vrijednosti za dubinu 2,54 mm, mjerodavna je vrijednost za dubinu 2,54 mm. Samo ako je vrijednost za 5,08 mm manja od vrijednost za 2,54 mm dubine utiskivanja i poslije ponovljenog ispitivanja, uzima se vrijednost koja odgovara dubini prodiranja klipa od 5,08 mm.

Neporemećeni uzorak uzima se utiskivanjem cilindra, u kome će se vršiti ispitivanje u tlo ili materijal koji je nabijen sredstvima za nabijanje. Postupak oko utiskivanja klipa u uzorak i prikazivanje rezultata su analogni poremećenom uzorku.

Terenski opiti provode se na prirodnom ili zbijenom tlu ukoliko ne sadrži zrna prečnika većeg od 15 mm. Na poravnatom tlu utiskuje se klip presom u tlo, oslonjenom na natovareni kamion i komparaterom mjeri dubina prodiranja. Broj

Mehanika tla 225


opita ovisi o prirodi ispitivanja tla, ali je na svakom odabranom mjestu potrebno izvršiti najmanje tri opita, na odstojanjima oko 0,5 m i uzeti prosječnu veličinu.

8.3.3. ISPITIVANJE STIŠLJIVOSTI TLA KRUŽNOM PLOČOM

Ovo ispitivanje primjenjuje se svugdje gdje želimo provjeriti stišljivost tla ili efekte zbijanja zemljanih materijala, u kome slučaju se propiše modul stišljivosti dobiven pomoću kružne ploče. Stišljivost tla ili zbijenost materijala često se na licu mjesta ispituje kružnom pločom standardizovanih dimenzija. Najčešća primjena ovog ispitivanja je u cestogradnji, zatim kod izgradnje aerodroma, nasipa za razne namjene i sl., gdje se određuje nosivost podtla i pojedinih dijelova konstrukcije, pri čemu se propisuju određeni kriteriji i veličine koji se moraju zadovoljiti.

Ovo ispitivanje obrađeno je u standardima (JUS U.B1.046 – 1968), koji predviđaju korištenje krute čelične ploče površine 200 cm2 (d = 15,96 cm) ili od 700 cm2 (d = 29,86 cm). Standardom je propisan način pripreme površine i tok ispitivanja, kao i proračun modula stišljivosti (deformacija). Ploča se postavi horizontalno na prethodno očišćenu i zaravnatu podlogu, a zatim se vrši sukcesivno opterećenje, pomoću hidrauličke prese. Kao balast najčešće se koristi neko teško vozilo, ili modernija oprema koja ima u svome sklopu poseban sistem izazivanja opterećenja. Slijeganje ploče, a time i tla, mjeri se putem mikrometara, oslonjenih na posebne nosače po obodu ploče. Kod krupnozrnih materijala postavlja se sloj sitnog pijeska debljine najviše 6 mm kako bi kontakt bio potpun na cijeloj površini.

U određenim vremenskim intervalima i za svaki stepen nanošenja opterećenja vrši se očitavanje slijeganja ploče i prati njegov razvoj s vremenom. Nanošenje svakog narednog stupnja opterećenja vrši se tek onda kada je brzina slijeganja na prethodnom stupnju bila dovoljno mala, a zašto postoje razrađeni kriteriji.

Rezultati ispitivanja nanose se na dijagram koji daje ovisnost između napona (kN/m2) i slijeganja (s) ploče (dijagram sličan na slici 8.5.). Dobiveni odnos za šire područje napona daje zakrivljenu liniju, pa zbog toga ni modul stišljivosti nije konstantna veličina nego zavisi o intervalu razmatranih napona. Iz ovih odnosa dobije se modul stišljivosti, koji izražava slijeganje pod djelovanjem opterećenja za određeni interval, tj.:

, (8.5.)

ili putem jednadžbe za kružnu ploču na elastičnom sloju neograničene dubine uz (Nonveiller, 1979):

Mehanika tla226


, (8.6.)

gdje je: - razmatrani interval napona (kN/m2); - odgovarajuća razlika slijeganja kružne ploče u tome intervalu (cm);

d – prečnik ploče (cm); s – izmjereno slijeganje (cm).

Sl.8.6. Dijagram ovisnosti između napona i slijeganja dobiven po Westergaa-rdovom opitu.

Standardima su predviđena i područja prema kojima se cijeni da li dobivena linija ovisnosti – s odgovara predviđenoj namjeni. Izračunati modul mora biti jednak ili veći od propisane vrijednosti u standardima ili tehničkim uslovima projekta.

Za Winklerov prostor vrijedi izraz:

, (8.7.)

gdje je k koeficijent proporcionalnosti nazvan modul reakcije tla. Ovaj modul reakcije tla, po Westergaardu, dobije se ispitivanjem tla pomoću čelične kružne ploče ojačane rebrima, prečnika 75 cm i debljine 15,5 mm. Priprema, tok ispitivanja i prikazivanje rezultata analogan je prethodnom načinu (sl.8.6.). Uobičajeno je da se ovaj modul reakcije tla k proračuna iz napona pri slijeganju od 1,2 mm.

Sistematičnim ispitivanjima sa kružnom pločom uspostavljeni su određeni odnosi između modula stišljivosti Me i stepena zbijenosti dobijenog pomoću Proctorovog opita, a za razne materijale (Stojadinović, 1984).

Mehanika tla 227


8.4. KONTROLA KVALITETA MATERIJALA U NASIPIMA

U fazi projektovanja ispituju se određene osobine materijala iz pozajmišta, ili općenito iz iskopa za ugradnju u nasipe, a u fazi izgradnje nadzire se i kontroliše njihov kvalitet i veličine propisane tehničkim uslovima. Projektom se predviđaju: (i) koje i u kojem obimu treba kontrolisati osobine ugrađenih materijala, (ii) dopuštene granice odstupanja koje zadovoljavaju prosječnu propisanu vrijednost, (iii) metode ispitivanja i mjerenja postignutih osobina u laboratoriji i ''in situ'', (iv) sistematiziranja i analize dobivenih rezultata.

Kontrola kvaliteta materijala ugrađenog u nasip putem terenske laboratorije obuhvaća sve osobine koje su propisane tehničkim uslovima projekta. Osobine koje će se provjeravati ovise o projektnim rješenjima izrade nasipa, vrsti i namjeni objekta, vrsti i načinu ugradnje materijala u nasip i dr. Kod nasipa za saobraćajnice najbitnije su čvrstoća i stišljivost, dok je za odbrambene nasipe i nasute brane, pored osobina navedenih za saobraćajne nasipe, važna i vodopro-pusnost.

Iz uvaljanih nasipa vade se poremećeni ili neporemećeni uzorci za ispitivanje određenih osobina u laboratoriji. Vrste, obim i veličina uzorka ovise o vrsti materijala i granulometrijskom sastavu. U koherentnim materijalima vade se neporemećeni uzorci cilindrima raznih veličina, ovisno o promjeru najvećeg zrna. Kontroliše se u toku izvođenja prirodna vlažnost prije valjanja i upoređuje se sa optimalnom vlažnošću po Proctoru. U slučaju većih odstupanja vrši se sušenje ili vlaženje materijala prije ugradnje. Zbijenost, čvrstoća na smicanje i vodopropusnost su značajne osobine ugrađenih koherentnih materijala, koje opet ovise od poroznosti, zbog čega se ispituje sadržina vode i zapreminska težina ''in situ'' na prije opisani način. Obično se zahtijeva da suha zapreminska težina ne bude manja od (0,95 – 0,98) , koja se dobije po postupku Proctora.

Kod nekoherentnih materijala kao što su pjeskovito šljunkoviti materijali indeks relativne gustoće Id (jedn.4.22. i 4.23.) predstavlja značajnu karakteristiku zbijenosti ovih materijala. Za njegovo određivanje potrebno je ustanoviti na ugrađenom materijalu zapreminsku težinu i sadržinu vode. Obično se kao minimalna vrijednost propisuje (Sarač, 1989). Vodopropusnost i zbijenost pijeska i šljunka ovisi o granulometrijskom sastavu koji se obavezno ispituje. Ovo je posebno značajno kod filterskih slojeva kod kojih se koristi korelativnost navedenih osobina. Provjerom gustoće i granulometrijskog sastava posredno se kontrolira postignuta vodopropusnost ugrađenog materijala.

U nekoherentnim nasipima zapreminska težina, vlažnost i granulome-trijski sastav određuje se na osnovu pravilno iskopanih ispitnih jama volumena 1 – 3 dm3 (sl.4.5.). Iskopani materijal se pakuje i ispituje u laboratoriji, a pomoću kalibriranog pijeska, sipanjem u rupu, određuje se zapreminska težina (tačka 4.6.).

Mehanika tla228


U kamenim nasipima kopaju se veće rupe od 0,5 do 2 m3, ovisno o veličini najkrupnijeg kamena i visine slojeva. Obično se kopa rupa dubine jednakoj visini slojeva. Zapremina se izmjeri na ranije navedeni način, a težina materijala vaganjem, dok se granulometrijski sastav ustanovljuje prvo odvajanjem većih blokova kamena, a zatim frakcija preko 30 cm i frakcija između 6 i 30 cm. Od preostalog materijala uzima se reprezentativni uzorak i prosijava na standardnim sitima ili se cjelokupan materijal prosijava na sitima i na samome terenu.

Za ispitivanje zbijenosti tla na terenu koristi se za prethodna ispitivanja Proktorova (Proctorova) igla, koja se najprije baždari na uzorcima pripremljenim za ispitivanje po metodi Proktora.

U posljednje vrijeme uspješno se količina vode i jedinična težina može dobiti pomoću gama – sondi.

Kontrola nosivosti kružnim pločama provode se na terenu na način i u obimu datom u tehničkim uslovima ili standardima za odgovarajući tip i namjenu nasipa.

Analiza rezultata dobivenih kontrolnim mjerenjem vrši se na osnovu svih prikupljenih laboratorijskih i terenskih podataka. Obično za jedan nasip ili branu postoji više pojedinačnih mjerenja raznih osobina materijala, te je njihovu obradu prikladno obaviti statističkom analizom, na bazi normale Gaussove distribucije, i vrednovati ih statističkim parametrima (srednja vrijednost, standardna devijacija, koeficijent varijacije, asimetričnost krive i dr.). Tako je npr. na brani od kamenog nabačaja za Hidroelektranu Rama provedeno prethodno određivanje jedinične težine na ''probnom polju'' ovisno o broju prolaza vibrovaljka, visini sloja, količini dodate vode i veličini diferencijalnih i ukupnih slijeganja svake unaprijed definisane tačke. Kontrola ugrađenog nasipa izvršena je u preko 24 probne jame i dobivena prosječna jedinična težina od 21,23 kN/m3, s tim da je procenat preko ove veličine iznosio 45 – 70% (Pavlović, 1972).

Mehanika tla 229


Mehanika tla230

Documents

8. Geomehanicka Ispitivanja Objekata Od Zemljanih Materijala