Upload
lamthuan
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Klasifikace zemin
Popis zeminy
1. Konzistence (pro soudržné zeminy)měkká, tuhá apod.
Ulehlost (pro nesoudržné zeminy)kyprá, hutnákyprá, hutná
2. Struktura (laminární)3. Barva4. Velikost částic – frakc5. Geologická formace
Výchozí klasifikační skupiny
• Horniny - symbol R• Velmi hrubé zeminy
balvany - symbol Bkameny - symbol Cb
• Hrubé zeminy• Hrubé zeminyštěrk - symbol Gpísek - 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 zrněnýGP štěrk špatně zrněnýGM štěrk hlinitýGM štěrk hlinitýGC štěrk jílovitý
Písek SW písek dobře zrněnýSP písek špatně zrněnýSM písek hlinitýSC písek jílovitý
Jednotný systém klasifikace UCSCS pro zeminy do 60 mm
JEMNOZRNNÉ• Nízká plasticita wL<50
ML hlína s nízkou plasticitouCL jíl s nízkou plasticitouCL jíl s nízkou plasticitou
• Vysoká plasticita wl>50MH hlína s vysokou plasticitouCH jíl s vysokou plasticitou
Charakteristiky zemin a rozlišující znaky
• Index konzistence Ic• Index ulehlosti Id (index relativní hutnosti)• Index plasticity• Obsah frakcí• Obsah frakcí• Čára A v Cassagrandeho diagramu• Vlhkost na mezi tekutost wL
• Číslo nestejnozrnitosti Cu a křivost Cc
ČSN 731001
Ze základního systému bylo vyčleněno 18 třídF8 8 tříd jemnozrnných zeminS5 5 tříd písčitých zeminG5 5 tříd štěrkovitých zeminG5 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 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 obsahu (b-cb) = 20 – 50 % celkové hmotnosti se směrná hodnota modulu přetvárnosti Edef 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 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 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 ms, měrná hmotnost zrn ρρρρs, vlhkosti na mezi tekutosti wL a plasticity wP.Stanovte objemovou hmotnost přirozeně vlhké (ρρρρ) i vysušené (ρρρρ ) zemi-ny, vlhkost (w), pórovitost (n), číslo vysušené (ρρρρd) zemi-ny, vlhkost (w), pórovitost (n), číslo pórovitosti (e), stupeň nasyce-ní (Sr), číslo plasticity (IP), stupeň konzistence (IC), plasticitu a konzistenci.
m [g] 690 ms [g] 647 ρs [kg/m3] 2650 wL [%] 35,8 wp [%] 20,8
průměr [mm]
výška [mm] hmotnost [g]suchá
hmotnost [g]
měrná hmotnost zrn
[kg/m3]
tekutá vlhkost [%]
plastická vlhkost
[%]
120 30 690 647 2650 35,8 20,8
objem vzorku [mm3]
objemová hmotnost [kg/m3]
suchá objemová hmotnost [kg/m3]
vlhkost pórovitostčíslo
pórovitostistupeň
nasycení
339292,007 2033,646495 1906,912003 6,65% 0,280410565 0,389681325 0,4519605
číslo stupeň plasticita konzistence
saturovaná objemová
objemová tíha pod zatřídění číslo
plasticitystupeň
konzistenceplasticita konzistence
objemová hmotnost [kg/m3]
tíha pod vodou
[kN/m3]
zatřídění dle ČSN
0,15 1,943596084 střední pevná až tvrdá 2187,322568 11,87322568 jíl písčitý
Pórová napětíPórové napětí (neutrálné)voda v pórech tvoří souvislé těleso, jež přenáší napětí a umožňuje proudění vody. 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
wp dγ=
• V případě, že voda v zemině neproudía tvoří souvislou oblast, platí zákony hydrostatiky.
Efektivní napětí
• Terzaghiho principdeformace 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
Průběh napětí v zemině homogenní oblast
Svislá napětí
Kapilarita
hc kapilární výškaSání pomocí povrchových napětí
Vliv kapilarity
Vliv poklesu HPV bez kapilarity
Darcyho zákon
Rychlost vody v zemině se řídí Dracyho zákonem:
k - koeficient filtrace (propustnosti) [m/s]
v k i= ⋅k - koeficient filtrace (propustnosti) [m/s]i- hydraulický sklon
Platnost jilévé zeminy až štěrky
q – průsak celkovou plochou Ak – koeficient filtrace∆H – hladina celkových výšekDL – celková dráhai – hydraulcký sklon (>1 ztekucení)
Hq A k L∆= ⋅ ⋅ ∆
Proudový tlakZemina klade odpor proudění vody (pohybu vodní částice), směr proudového tlaku je vždy ve směru proudu
p i Vγ= ⋅ ⋅
Je- li proudění proti gravitaci, může nastat stekucení
v wp i Vγ= ⋅ ⋅
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 – 10• 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*d102
Jáky k =200*d202*e2
Terzaghi k=100*d502
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 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:
hQ A v t Q A k tlQ l
kA 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 mění směr rychlost a místo, což není možné popsat analyticky. V praxi se proto používá pojem průsaková rychlost:
Q - průsakové množstvíA – plocha prosakované zeminy
Qv
A=
Darcyho zákon
Rychlost vody v zemině se řídí Dracyho zákonem:
k - koeficient filtarce (propustnosti) [m/s]
v k i= ⋅k - koeficient filtarce (propustnosti) [m/s]i- hydraulický sklon