2.cvičení
Vlastnosti zemin
Složení zemin a hornin
Fyzikální a popisné vlastnosti Porovitost
Vp
n=
V
.100 [%]
n= Vp
Číslo pórovitosti
e=
Vlhkost Měrná
w=
Objemová
Stupeň nasycení Zrnitost
Vs
[−]
mw .100 [%] ms V w= w V
V S r = w .100 [%] Vp cvičení 2
e 1+ e
=
m − ms ms
Sr 0 0,01-0,25 0,25-0,5 0,5-0,75 0,75-0,99 1
Zeminy Suché Zavlhlé Vlhké Mokré Velmi mokré Nasycené
e=
n 1− n
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Pro nesoudržné zeminy (štěrky a písky) Index relativní ulehlosti
e −e ρ (ρ − ρ d min ) I D = max = d max d emax − emin ρ d (ρ d max − ρ d min )
Pro soudržné zeminy (prachů a jílů) IC =
Index konzistence tvrdá 0
pevná ws
tuhá
měkká
wP
kašovitá (tekutá) w
plastická
Index plasticity Plasticita:
Dříve IC < 0,05 0,05 – 0,5 0,5 – 1,0 >1 >> 1
wL − w wL − wP
wL
I P = wL − wP
Nízká Střední Vysoká Velmi vysoká Extrémně vysoká
ID 0 až 15 15 až 35 35 až 65 65 až 85 85 až 100
Konzistence Kašovitá až tekutá Plastická – měkká Plastická – tuhá Pevná Tvrdá
Stav Velmi kyprý Kyprý Středně ulehlý Ulehlý Velmi ulehlý
Stav Kyprý Středně ulehlý Ulehlý
Podle EN 14688 IC < 0,25 0,25 – 0,5 0,5 – 0,75 0,75 – 1 >1
Konzistence Velmi měkké Měkké Tuhé Pevné Velmi pevné
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Objemová hmotnost ρ [kg m-3] - přirozeně vlhké zeminy - vysušené zeminy - skeltetu (měrná hmotnost, zdánlivá hustota pevných částic) - saturovaná (zemina plně nasycen vodou) - zeminy pod HPV (Archimédův zákon)
ρ=m/V ρd = md / V ρs = md / Vs ρs > ρd ρsat = (1-n)ρs + nρw ρsu = (1-n)*(ρs - ρw)
Objemová tíha γ [kN m-3] (popisná vlastnost) γ = ρ * g (pozor na dosazené jednotky)(1kg=10N)… -> γd, γs, γsat, γsu
γw … γsu … γd … γ… γsat … γs …
10 kN m-3 = (γsat - γw) (např.: 10,5 kN m-3) např.: 17,5 kN m-3 např.: 19 = (γsu + γw) (např.: 20,5 kN m-3) např.: 26 kN m-3
Mechanické vlastnosti zemin Pevnostní vlastnosti
Úhel vnitřního tření ϕ [°] Soudržnost zeminy c [kPa]
Přetvárné vlastnosti
Poissonovo číslo µ (ν ν) […] Modul pružnosti a přetvárnosti E [kPa, Mpa, GPa]
Chemické vlastnosti zemin Rozbor vody Obsah jednotlivých částic (vápna uhličitanů, chloridů, síranů,…) Určení mineralogického složení
Zemina jako třífázové prostředí Hmotnosti
Objemy
Vzduch
Va
Póry mw
Voda
VP
n
Vw
m
V md = m s = m z
Skelet (zrna)
Vs
Objemová hmotnost přirozeně vlhké zeminy ρ = m / V [kg m-3]
1-n
Zemina jako třífázové prostředí Hmotnosti
Objemy
Vzduch
Va
Póry mw
Voda
VP
n
Vw
m
V md = m s = m z
Skelet (zrna)
Pórovitost Vlhkost nw==Vm / V/ m ·100[%] pw s ·100[%] Číslo Stupeň pórovitosti nasycení eSr==VVpw/ /VV ·100[%] ·100[%] sp Objemová hmotnost vysušené zeminy ρd = md / V [kg/m3] Objemová hmotnost skeletu ρs = md / Vs [kg/m3]
Vs
1-n
Zemina jako třífázové prostředí Hmotnosti
Objemy
Vzduch
Va VP
mw
Voda
n
Vw
m
V md = m s = m z
Skelet (zrna)
Vs
Vlhkost w přirozeně = mw / msvlhké ·100[%] Objemová hmotnost zeminy ρ = m / V [kg m-3] Stupeň nasycení Sr = Vw / Vp ·100[%]
1-n
Příklad 1 Zadání: 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 mz = md = 558g. Měrná hmotnost zeminy je ρs = 2680 kg.m-3, objemová hmotnost v nejnakypřenějším uložení ρd,min = 1450 kg.m-3, objemová hmotnost v nejhutnějším uložení ρd,max = 1680 kg.m-3 Určete: - objemovou hmotnost v přirozeném uložení - objemovou hmotnost vysušené zeminy - pórovitost - číslo pórovitosti - vlhkost - stupeň nasycení - relativní ulehlost zeminy.
Příklad 1 m = 671 g mz = md = 558 g ρs = 2680 kg.m-3 ρd,min = 1450 kg.m-3 ρd,max = 1680 kg.m-3
Příklad 1
Příklad 2 Zadání: 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. Určete: - stupeň nasycení.
Příklad 3 Zadání: Počáteční pórovitost zeminové vrstvy o tloušťce 4,5 m je 38%. Po stlačení vrstvy se pórovitost redukuje na 34%.
Určete: - tloušťku vrstvy po stlačení.
Příklad 4 Zadání: V laboratořích máme vzorek zeminy, který má přirozeně vlhkou hmotnost 427g a vlhkost je 32%. Pro zlepšení výzkumných účelů potřebujeme, aby měl vzorek vlhkost 59%. Určete:
Jaké množství vody je třeba přilít do zeminy
Příklad 5 Zadání: Na základě laboratorních zkoušek byly stanoveny následující popisné charakteristiky neporušeného vzorku zeminy: přirozená vlhkost w = 13 %, pórovitost n = 36 % a měrná tíha ρs = 2650 kg.m-3. Určete:
Dopočtěte následující objemové tíhy: γ, γd, γsat, γsu.
