7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
1/17
FIZIKALNA SVOJSTVA VRSTIH ESTICA
Tlo kao trofazni sustav: vrste estice - voda - zrak
V
VV
Vpora
~~~~
zrak
voda
V
Vuzorka
1/ SPECIFINA TEINA (G)-bezdimenzionalna veliina
odreuje se u piknometru...
mu mp mp+u
Gm
m m mu
p u p u
( )
G = 2,552,75 (karakteristina vrijednost); G = 2,52,8 (GEO podruje vrijednosti)
s wG * - gustoa mase vrstih estica (w= 1,0 g/cm3)
s wG * -jedinina teina vrstih estica (w= 9,81 kN/m3
)Korelacija izmeu jedinine teine i gustoe mase:
g*
V V
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
2/17
Piknometar ispunjen sa vodom i piknometar sa uzorkom tla i vodom
2/ VLANOST UZORKA (w)
ZRAK
VODA
vrste
estice
PORE
w
m
mw
Mjeri se: metoda suenja; radioaktivna metoda; metode kemijske reakcije sa vodom
3/ GUSTOA MASE TLA ()
JEDININA TEINA TLA ()
ZRAK
VODA
vrste
estice
PORE
zapremina teina
1
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
3/17
GUSTOA SE MJERI:
U laboratoriju: metodom volumena istisnute vode, metodom cilindra;
Na terenu: metodom cilindra, metodom kalibriranog pijeska, radioaktivnom metodom,...
Metoda mjerenja volumena uzorka metodom istiskivanja vode
Metoda cilindra za mjerenja gustoe tla
cilindar se
utiskuje u
tlo
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
4/17
Metoda za mjerenja gustoe tla s kalibiranim pijeskom
Nuklearni denzimetar
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
5/17
4/ GUSTOA MASE SUHOG TLA (d)
JEDININA TEINA SUHOG TLA (d)
ZRAK
VODA
vrste
estice
PORE
teine teine
d
w
1
d
w
w
1
1
1
1
d
5/ KOEFICIJENT PORA (e)
ZRAK
VODA
vrsteestice
PORE e
1
esticavrstihzapremina
poraaminzapree
6/ POROZITET (n)
nzapremina pora
ukupna zapremina
ZRAK
VODA
vrste
estice
POREn
1
e
1
n-1
ne
e1
en
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
6/17
7/ STUPANJ ZASIENJA (Sr)
Srzapremina vode
zapremina pora
SPECIFINA POVRINA odnos izmeu povrine oploja tijela i mase tijela
Specifina povrina montmorilonita: 800 m2/g
Fotografija izraena elektronskim mikroskopom- mineral montmorilonit
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Primjeri:
* jedinina teina tla : ( )* * *1 n S ns r w
gustoa tla : ( )* *1 n S ns r
* jedinina teina tla uronjenog u vodu :
' ( )* * * * 1 1 1n ns w w
' ( )*( ) 1 ns w
* zadano : s re S, , = ?
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
7/17
INDEKSNI POKAZATELJI I KLASIFIKACIJA TLA
1. SADRAJ ZRNA ODREENE VELIINEGRANULOMETRIJSKI SASTAV
veliina zrna(mm)naziv oznaka
> 60 kamen
602 ljunak G
20,06 pijesak S
0,060,002 prah M
< 0,002 glina C
HRN EN ISO 14688-1:2008 (ISO 14688-1:2002); samo informativni prikaz
Identifikacija i klasifikacija tla1. dio: Identifikacija i opis
Frakcija tla Podfrakcija Oznaka Veliina zrna (mm)
Vrlo krupne estice veliki kamen LBo > 630
kamen (boulder) Bo 200 - 630
oblutak (cobble) Co 63 - 200
Krupne estice
(krupnozrno tlo)
ljunak (gravel)
krupni ljunak
srednji ljunak
sitni ljunak
Gr
CGr
MGr
FGr
2,063
2063
6,320
2,06,3
Pijesak (sand)
krupni pijesak
srednji pijesaksitni pijesak
Sa
CSa
MSaFSa
0,0632,0
0,632,0
0,20,630,0630,2
Sitne estice
(sitnozrno tlo)
Prah (silt)
krupni prah
srednji prah
sitni prah
Si
CSi
MSi
FSi
0,0020,063
0,02 - 0,063
0,00630,02
0,0020,0063
Glina (clay) Cl < 0,002
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
8/17
Sadraj zrna odreujemo:
za zrna do D 0.06 mm PROSI JAVANJE NDi= 100 - i1Ni
za zrna D < 0.06 mm AREOMETRIRANJE
STOKES-ov zakon; taloenje kugle u mirnojvodi
t
H*
18D
t
H=vD*
18v
ws
2ws
H = f(R)- kalibracijska krivulja areometra
K(%)= f(s, m, R) - udio estica sitnijihod D (postotak prolaza)
msuha masa uzorka u menzuri
Roitanje areometra (korekcija zbogmeniska i antikoagulansa, ovisno o izrazu...)
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
9/17
Princip areometriranja:
GRANULOMETRIJSKI DIJAGRAM - sijanjem
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.0010.010.1110100
Log D (otvor sita)
postotakprolazaNi(%
)
60 2 0.06 0.002
G S M C
H
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
10/17
GRANULOMETRIJSKI DIJAGRAMsijanjem i areometriranjem (kombinirano)
Korekcija prolaza sitnozrnog tla ispod 0,06 mm na ukupni uzorak
Primjer
Areometriranje ('granulometrijska analiza sedimentacijom') prema BS 1377-2 : 1990 : 9.5
...1440 (24 h)
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
11/17
Indeksni pokazatelj krupnozrnog tla:
RELATIVNA ZBIJENOST (Dr)oznaava se i kao indeks gustoe ID
(%)100ee
eeD
minmax
maxr
Dr(%)
vrlo rahlo 0 -15
rahlo 15 -35
slabo zbijeno 35 - 70
zbijeno 70 - 85
jako zbijeno 85 - 100
Stanja materijala tla prema zbijenosti (ISO 14688-2 i dr.):
STANJE ID SPTN60 CPT qc[MPa]PMTpl[MPa]
presiometar
vrlo rahlo < 0,20 < 4 < 2,5 < 0,30
rahlo (rastresito) 0,20 - 0,40 47 2,55,0 0,30 - 0,50
srednje zbijeno 0,40 - 0,60 715 5,010,0 0,50 - 1,0
zbijeno 0,600,80 1530 10,020,0 1,02,0
vrlo zbijeno >0,80 > 30 >20,0 >2,0
2. ATTEBERG-OVE GRANICE GLINOVITIH MATERIJALA
V
VV
Vpora
~~~~
zrak
voda
V
Vuzorka
Atteberg-ove granice: mjerenje sadraja vode pri promjeni fizikog ponaanja tla
1. granica STEZANJA - wS
2. granicaPLASTINOSTI - wP
3. granica TEENJA - wL
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
12/17
S obzirom na sadraj vode - KONZISTENTNA stanja - razgraniena Atteberg-ovimgranicama:
vrsto poluvrsto plastino itko---------------+--------------------+------------------+-------------------
wS wP wL (w)
Granica stezanja wS toka (vrijednost vlanosti u %) u kojojprestaje smanjenje volumenauzorka sa daljnjim smanjenjem njegove vlanosti
Granica plastinostiwPse definira kao vlanost tla pri kojoj se na valjiima promjera 3 mmpoinju javljati vlaknaste pukotine (gornja slika prikazuje obradu valjia).
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
13/17
Treskalica za odreivanje granice teenja wL
Granica teenja wLje vlanost pri kojoj je potrebno 25 udaraca da bi se "zarez" nainjenstandardiziranim noem na uzorku tla u posudi spojiona duljini 1 cm.
Indeksni pokazatelji sitnozrnih materijala:
indeksplastinosti IP w wL P
indeks konzistencije ICw w
IPL o
(wo-prirodna vlanost)
IC 1 kruto konzistentno stanje
0 < IC < 1 plastino konzistentno stanje
IC 0 itko konzistentno stanje
standardizirani no
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
14/17
JEDINSTVENA ILI AC (airfield classification) KLASIFIKACIJA
prema A. Casagrande
TLO
KRUPNOZRNO SITNOZRNO treset
(visokoorgansko
tlo)
LJUNAK (G) PIJESAK (S) PRAH (M) GLINA (C) ORGANSKOTLO (O)
W - dobro graduirano
P - slabo graduirano
U - uniformno (jednolino)
FS(S) - slabo graduirano sa
vikom praha
FC(C) - slabo graduirano sa
vikom gline
L - niskoplastino
I - srednjeplastino
H - visokoplastino
klasificira se premagranulometrijskom dijagramu
klasificira se prema dijagramu plastinosti
KOEF. UNIFORMNOSTI : CD
DU
60
10
KOEF. ZAKRIVLJENOSTI: CD
D DC
302
10 60*
0
10
20
30
40
50
60
70
8090
100
0.0010.010.1110100Log D (otvor sita)
postotakprolazaNi(%
)
60 2 0.06 0.002
G S M C
D60
Definicija veliine zrna (D60) pri prolazu od 60%
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
15/17
Primjeri granulometrijskih krivulja
DIJAGRAM PLASTINOSTI (A. Casagrande)klasifikacija sitnozrnih materijala
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100wL (%)
I
P
(%)
IP= 0.73 (wL- 20)
CLCI
CH
SFSC MIML
MH
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
16/17
ZBIJANJE TLA - ODNOSI VLANOSTI I GUSTOE
PROCTOR-OV POKUS
Ureaj...; zbijanje uzorka u tri sloja, 25 udaraca standardnog utega po sloju; vie pokusa naistom uzorku sa razliitom vlanou materijala...
jedinina teina vlanog uzorka: V
G
jedinina teina suhog uzorka:w1
d
woptoptimalna vlanost pri kojoj se za zadanu energiju zbijanja dobiva najvea jedininateina suhog materijala
7/25/2019 2_Fizikalna Svojstva i Klasifikacija_Strucni (1)
17/17
15,0
15,5
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
10 11 12 13 14 15 16
Suhap
rostorna
teina
dmax
(kN/m3)
Vlanost w(%)
ZBIJENOST PO PROCTORU
d max = 18,4 kN/m3
wopt = 12,8 %
Rezultati Proctorovog pokusa
Promjena postignute suhe jedinine teine sa poveanjem rada utroenog na zbijanje(poveanje broja udaraca po sloju)