590 likes | 1.29k Views
Mechanika hornin a zemin. Inovace studijního oboru Geotechnika reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0009. doc. Ing. Kořínek Robert, CSc . Místnost: C 314 Telefon: 597 321 942 E-mail : robert.korinek@vsb.cz fast10.vsb.cz/ korinek.
E N D
Mechanika hornin a zemin Inovace studijního oboru Geotechnika reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0009 doc. Ing. Kořínek Robert, CSc. Místnost: C 314 Telefon: 597 321 942 E-mail: robert.korinek@vsb.cz fast10.vsb.cz/korinek Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Zadání zápočtové práce • fast10. vsb.cz/korinek • Termín odevzdání : nejpozději v zápočtovém týdnu na LPC 315 (Barbara Luňáčková) • 18 – 35 bodů Téma práce • Vlastnosti zemin • Klasifikace zemin • Napjatost • Konsolidace
Vlastnosti zemin Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Vlastnosti zemin Zásobník o výšce 1m je zcela zaplněn zeminou. Pórovitost zeminy je 35%. Stupeň saturace 40%. Na tu zeminu v zásobníku začalo pršet. Množství dešťové vody odpovídá 21mm vodního sloupce. (Předpoklad – veškerá dešťová voda prosákla do zeminy zásobníku, vodotěsný zásobník). Stanovte stupeň saturace zeminy po dešti. Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Vlastnosti zemin Stanovte ulehlost sypké zeminy pomocí hodnot zjištěných v laboratoři: s = 2600 kgm-3, objemovou hmotnost suché zeminy d = 1550 kgm-3, objemovou hmotnost v nejnakypřenějším uložení d,min = 1480kgm-3, objemovou hmotnost v nejhutnějším uložení d,max = 1600 kgm-3. Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin ČSN 73 1001 Základová půda pod plošnými základy zrušena 1. 4. 2010 ČSN 73 6133 Návrh a provádění zemního tělesa pozemních komunikací ČSN EN 1997-1 (resp. ČSN EN ISO 14688 část 1 a 2 (Geotechnikýprůzkum a zkoušení – Pojmenování a zatřiďování zemin) Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin Postup EN i ČSN Určení procentuálního zastoupení jednotlivých složek zeminy (křivka zrnitosti). Jsou-li v zemině velmi hrubé částice, pak se v této fázi ze zeminy vyjmou, zaznamená se jejich % podíl v zemině a vytvoří se redukovaná křivka zrnitosti(tzn. zbytek zeminy, která již neobsahuje velmi hrubé částice, se přepočítá na 100%). Klasifikace zeminy s pomocí diagramů. Zohlednění velmi hrubozrnné frakce v názvosloví. Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - ČSN 1. kritérium – zrnitostní složení velmi hrubé částice balvanitá složka, bboulders> 200 mm kamenitá složka, cbcobbles 60 – 200 mm hrubé částice štěrkovitá složka, ggravel 2 – 60 mm písčitá složka, ssand 0,06 – 2 mm jemné částice, značení: f (< 0,06 mm) prachová složka, m mould0,002 – 0,06 mm jílová složka, cclay< 0,002 mm Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - ČSN 2. kritérium – plasticita LwL < 35% nízká plasticita IwL = 35 – 50% střední plasticita HwL = 50 – 70% vysoká plasticita VwL = 70 – 90% velmi vysoká plasticita EwL > 90% extrémně vysoká plasticita IP = wL – wP Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - ČSN Názvosloví F (M, C), G, S, B, Cb CS = jíl písčitý 1. písmeno … podstatné jméno 2. písmeno … přídavné jméno GM, MG, MC, GC = ? S-C = písek s příměsí jílu 1. písmeno … podstatné jméno pomlčka … „s příměsí“ G-F, SM-Cb, B-SC = ? B+S = balvany s pískem 1. písmeno … podstatné jméno plus … „s“ Cb+GM, SM+B, (S-F)+Cb = ? Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - ČSN Názvosloví W, P – u písků, štěrků SW = písek dobře zrněný SP = písek špatně zrněný obdobně GW, GP L, I, H, V, E – u hlín a jílů L = nízká plasticita, I = střední pl., H = vysoká pl. V = velmi vysoká pl., E = extrémně vysoká plasticita ML = hlína s nízkou plasticitou MI = hlína se střední plasticitou MH, MV, ME obdobně CL, CI ... Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - ČSN Doplňující kritérium zrnitostního složení u zemin s f < 5%: CU , CC Číslo nestejnozrnitostiCU=d60/d10 Číslokřivosti CC=d230/(d10.d60 ) dobře zrněné W CU > 6 pro písky, CU > 4 pro štěrky a zároveňCC = 1 – 3 SW = dobře zrněné písky GW = dobře zrněné štěrky špatně zrněné P Nejsou-li splněny podmínky pro W SP = špatně zrněné písky GP = špatně zrněné štěrky Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Příklad 1:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti % zastoupení frakcí v zemině (bod 1), redukovaná křivka zrnitosti (bod 2) 32% cb, 0% b Redukovanákřivka 68% (g+s+f) g=50%, s=13%, f=5% … 100% Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
f % Příklad 1:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti Trojúhelníkový diagram (bod 3) s % g % G1=GW G2=GP S1=SW S2=SP 5 S3 = S-F G3 = G-F 15 př.: fr = 7,5% sr < gr G4=GM G5=GC S4=SM S5=SC 35 F1=MG F2=CG F3=MS FF=CS 65 F5= = ML, MI F6= = CL, CI F7= = MH, MV, ME F8= = CH, CV, CE Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Příklad 1:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti Zohlednění velmi hrubé frakce v názvosloví (bod 4) Redukovaná křivka: G-F Původní křivka: b=0%, cb=32%, g+s+f=68% (G-F) + Cb
Příklad 1:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti Redukovaná křivka G-F (G-F) + Cb
Příklad 2:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti Jemnozrnná složka f = 3 % Písčitá složka s = 42 – 3 = 39 % Štěrkovitá složka g = 100 – 42 = 58 % Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
f % Příklad 2:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti Trojúhelníkový diagram s % g % G1=GW G2=GP S1=SW S2=SP 5 S3 = S-F G3 = G-F př.: f = 3% s = 39% g = 58% 15 G4=GM G5=GC S4=SM S5=SC 35 F1=MG F2=CG F3=MS FF=CS 65 F5= = ML, MI F6= = CL, CI F7= = MH, MV, ME F8= = CH, CV, CE Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Příklad 2:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti d10=0,1mm d30=1mm d60=4mm Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
f % Příklad 2:Pojmenujte zeminu dle ČSN 73 1001 charakterizovanou křivkou zrnitosti Trojúhelníkový diagram s % g % G1=GW G2=GP S1=SW S2=SP 5 S3 = S-F G3 = G-F 15 př.: f = 3% s < g G4=GM G5=GC S4=SM S5=SC 35 F1=MG F2=CG F3=MS FF=CS 65 F5= = ML, MI F6= = CL, CI F7= = MH, MV, ME F8= = CH, CV, CE GW (resp. G1) Štěrk dobře zrněný Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Zadání: d18=0,002mm d40=0,015mm d70=0,03mm d80=0,04mm d87=0,06mm d100=0,2mm . wL = 56% Ip = 18% Příklad 3: Zakreslete křivku zrnitosti, pojmenujte zeminu Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
f % Příklad 3: Zakreslete křivku zrnitosti, pojmenujte zeminu Trojúhelníkový diagram s % g % G1=GW G2=GP S1=SW S2=SP 5 S3 = S-F G3 = G-F 15 př.: f = 87% G4=GM G5=GC S4=SM S5=SC 35 F1=MG F2=CG F3=MS FF=CS 65 F5= = ML, MI F6= = CL, CI F7= = MH, MV, ME F8= = CH, CV, CE Cassagrandeho plasticitní diagram Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Příklad 3: Zakreslete křivku zrnitosti, pojmenujte zeminu Cssagrandeho plasticitní diagram Zadání: wL = 56% Ip = 18% Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
f % Příklad 3: Zakreslete křivku zrnitosti, pojmenujte zeminu Trojúhelníkový diagram s % g % G1=GW G2=GP S1=SW S2=SP 5 S3 = S-F G3 = G-F 15 př.: f = 87% G4=GM G5=GC S4=SM S5=SC 35 F1=MG F2=CG F3=MS FF=CS 65 Zadání: wL = 56% Ip = 18% F5= = ML, MI F6= = CL, CI F7= = MH, MV, ME F8= = CH, CV, CE L: wL < 35% nízká plasticita I: wL = 35 – 50% střední pl. H:wL = 50 – 70% vysoká pl. V: wL = 70 – 90% velmi vysoká pl. E: wL > 90% extrémě vysoká pl. MH (resp. F7) Hlína s vysokou plasticitou 24 Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Zadání: Zemina obsahuje 20% zrn menších 0,06mm a 10% zrn větších 2mm. Zemina neobsahuje cb, b. wL = 38% wp = 18% Příklad 4: Zakreslete křivku zrnitosti, pojmenujte zeminu SC (resp. S5) Písek jílovitý Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - EN 1. kritérium – zrnitost velmi hrubozrnná frakce balvanitá složka, bo200 – 630 mm kamenitá složka (valouny), co 63 – 200 mm hrubé částice štěrkovitá složka, gr2 – 63 mm písčitá složka, sa0,063 – 2 mm jemné částice, značení: (< 0,063 mm) prachová složka, si 0,002 – 0,063 mm jílová složka, cl< 0,002 mm (včetně) Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - EN Názvosloví grclSa štěrkovitý, jílovitý písek • Hlavní frakce • podstatné jméno • 1. písmeno veliké Druhotné a další frakce v pořadí významu - 1 a více přídavných jmen - malými písmeny Gr, grSa, saSi, Cl, clSi, sagrCo, grsiSa, boCo, sagrsiS S – zemina Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - EN Postup při klasifikaci zemin Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Klasifikace zemin - EN Zatřiďování velmi hrubozrnných zemin Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
gr Vzorový příklad: gr=15% sa=31% cl+si=54% cl=13% sasiCl sa cl+si cl siCl Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Zadání: d18=0,002mm d40=0,015mm d70=0,03mm d80=0,04mm d87=0,06mm d100=0,2mm . wl = 56% Ip = 38% gr=0% Příklad 3: Pojmenujte zeminu dle EN sa=13% si+cl=87% si=70% cl=18% sa=12% cl+si cl siCl ČSN 73 6133 MH Hlína s vysokou plasticitou ČSN EN ISO 14688-2 siCl prachový jíl Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
gr si+cl=3% sa=40% gr=57% Pojmenujte zeminu sa cl+si siCl ČSN EN ISO 14688-2 saGr písčitý štěrk Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Příklad 5: Pojmenujte zeminu dle EN a ČSN zrnitost: bo=0%; co=25%; gr=54%; sa=13%; si+cl=8% gr+sa+si+cl=75% redukovaná křivka: gr=72%; sa=17,3%; si+cl=10,7% Redukovaná křivka Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
f % Klasifikace dle ČSN 73 6133 (resp. dle zrušené ČSN 73 1001) redukovaná křivka: g=72%; s=17,3%; f=10,7% s % g % G1=GW G2=GP S1=SW S2=SP 5 S3 = S-F G3 = G-F 15 př.: f = 10,7% s < g G4=GM G5=GC S4=SM S5=SC 35 F1=MG F2=CG F3=MS FF=CS 65 Zohlednění kamenité a balvanité frakce v názvu b=0%, cb=25% (G-F)+Cb Štěrk s příměsí jemnozrnné zeminy s kameny F5= = ML, MI F6= = CL, CI F7= = MH, MV, ME F8= = CH, CV, CE Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
gr Klasifikace dle ČSN EN ISO 14688-2 redukovaná křivka: gr=72%; sa=17,3%; cl+si=10,7% sa cl+si siCl Zohlednění kamenité a balvanité frakce v názvu bo=0%, co=25% štěrk s vysokým obsahem kamenů Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Geostatická napjatost Geostatickým napětím sor[MPa] se rozumí původní napětí v zemině resp. napětí od vlastní tíhy zeminy. Svislé geostatické napětí pro vrstevnatépodloží Vodorovnégeostatickénapětí Krsoučinitelzemníhotlaku v klidu [-] Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Geostatická napjatost Princip efektivních napětí: Celkové (totální) napětí je dáno součtem efektivního napětí a neutrálního napětí (resp. pórového tlaku). Efektivní napětí přenesou pevná zrna zeminy. Neutrální napětí působí v pórové vodě. Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Mohr-Coulombovo kritérium porušení Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Konsolidace Primární konsolidace, sekundární konsolidace Stupeň konsolidace Součinitel konsolidace Cassagrandeho logaritmická metoda Taylorova odmocninová metoda Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Stanovení součinitele konsolidace 1. Cassagrandeho logaritmická metoda zjišťuje se z oedometrických zkoušek pro jeden stupeň zatížení měříme závislost deformace na čase (za předpokladu jednoosé konsolidace). pro zjištění Cv – vynese se do grafu deformaci v závislosti na čase (v logaritmickém měřítku) cv = T50.h2 / t50 t50 … čas potřebný k dosažení 50% primární konsolidace vzorku T50 … časový faktor odpovídající 50% primární konsolidace Z grafu na následujícím obrázku určíme pro stupeň konsolidace U=50% : T50 = 0,197 Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Stanovení časového faktoru T50 T50=0,197 Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
s0 x x 1/2 Primární konsolidace Sekundární konsolidace s50 1/2 s100 t1 4.t1 t50 Stanovení cv – Cassagrandeho metoda POSTUP 1. Počátek konsolidace s0 (sp) Stanovení času t50 Stlačení /mm/ 2. Konec primární konsolidace s100 Počátek konsolidace 3. Zjistím s50 t50 4. Výpočet cv=T50*h2/t50 Naměřená deformační křivka (oedometr.zk.) 0,1 1 10 100 1 000 10 000 Čas /min/ v logaritmickém měřítku Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Stanovení součinitele konsolidace 2. Taylorova odmocninová metoda pro zjištění Cv – vynese se do grafu deformaci v závislosti na odmocnině času cv = T90.h2 / t90 t90 … čas potřebný k dosažení 90% primární konsolidace vzorku T90 … časový faktor odpovídající 90% primární konsolidace Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Stanovení časového faktoru T90 T90=0,88 Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
sp Primární konsolidace Sekundární konsolidace 1,15x x Stanovení cv – Taylorova odmocninová metoda Stanovení času t90 POSTUP 1. Počátek konsolidace sp Stlačení /mm/ 2. Konec primární konsolidace 3. Odečíst t90, s90 4. Výpočet cv Naměřená deformační křivka (oedometr.zk.) 0 2 4 6 8 10 12 Čas /min/ v odmocnině Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Konsolidace Spočítejte deformaci v čase po 1 měsíci vrstvy jílu o mocnosti 20m, na který byl navezen rozsáhlý násyp z propustné zeminy o mocnosti 12m. Přitížení od navážky sz =20*12= 0,24MPa Dh konečné sednutí vrstvy jílu ht sednutí v čase t = 30 dní 47
Konsolidace Vypočtěte, za jak dlouho proběhne 50% a 80% konečné stlačení vrstvy měkkého písčitého jílu o mocnosti 3,5m. V podloží písčitého jílu je ulehlý písčitý štěrk, pod násypem je provedena konsolidační písčitá vrstva. Výpočet proveďte podle: a) Cassagrandeho logaritmické metody b) Odmocninové metody D.W.Taylora a výsledky obou metod srovnejte. Při výpočtu vycházejte z laboratorních zkoušek časového průběhu sedání na vzorku výšky h=28 mm při zatížení = 200 kPa v oedometru při oboustranné drenáži. Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
t50 = T50.h2/cv,C t50 = T50.h2/cv,T t80= T80.h2/cv,C t80= T80.h2/cv,T Součinitel konsolidace se stanoví z výsledků oedometrické zk. na laboratorním vzorku o výšce Hv a) dle Cassagrandeho metody cv,C = T50.hv2 / t50 = m2s-1 b) dle Taylorovy metody cv,T = T90.hv2 / t90 = m2s-1 Výsledné hodnoty uvádějte ve dnech, porovnejte výpočet dle Cassagr. s výpočtem dle Taylora 49 Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.
Přednášky pro studenty byly vytvořeny v rámci projektu: „Inovace studijního oboru geotechnika“ financovaného z prostředků EU a státního rozpočtu ČR.