Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav tvorby a ochrany krajiny
Ověření a porovnání laboratorních postupů pro návrhy klasických i provozních vozovek LC dle dostupných návrhových metod Diplomová práce
Brno 2012
Bc. Přemysl Humplík
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Ověření a porovnání laboratorních postupů pro návrhy klasických i provozních vozovek LC dle dostupných návrhových metod zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím,
aby
moje
bakalářská
práce
byla
zveřejněna
v souladu
s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve schodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity v Brně o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.
Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.
V Brně dne: ……………........... podpis studenta
Rád bych poděkoval vedoucí bakalářské práce Ing. Lence Ševelové za odborné vedení, rady a konzultace, které mi pomohly k vyhodnocení výsledků a vypracování této závěrečné diplomové práce. Dále mé poděkování patří Ing. Jaroslavu Hauserovi, CSc. za přístup k vybavení laboratoří společnosti Geostar s.r.o.. Chci poděkovat také rodině a přítelkyni, kteří mi vytvořili zázemí a psychickou podporu pro studium a vypracování diplomové práce.
Abstrakt Autor: Bc. Humplík Přemysl Téma: Ověření a porovnání laboratorních postupů pro návrhy klasických i provozních vozovek LC dle dostupných návrhových metod.
Zpřístupnění lesa je důležité pro zkvalitnění hospodaření v lese a pro efektivnější využívání krajiny. Základním předpokladem vysoké životnosti lesních cest je nejen kvalita konstrukčních vrstev netuhých vozovek, ale také správní rozložení modulů pružnosti jednotlivých vrstev vozovky, její dostatečné zhutnění a ochrana před poškozením při výstavbě. V rámci této diplomové práce byly v laboratořich mechaniky zemin společnosti Geostar s.r.o. analyzovány materiály použité pro projekt TAČR, které byly odebrány z podloží lesních cest. Byly provedeny základní laboratorní zkoušky nutné k zatřídění a klasifikaci zeminy. Dále jsou prověřeny závislosti mezi moduly pružnosti návrhových metod VUIS a TP 170. K těmto modulům je také přirovnán modul získaný z cyklické CBR. Také jsou v této práci ověřeny závislosti CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti.
Klíčová slova: mechanika zemin, modul pružnosti, CBR – Kalifornský poměr únosnosti, cyklická CBR
Abstract Author: Bc. Humplík Přemysl Topic: Verification and comparison of laboratory procedures for designing
classical
and operation roads LC according to available methods.
Forest accessing is important for upgrading of forest management and better land utilization. Basic presumption of good functionality of forest roads is not only high quality of laminars in flexible pavement, but also right distribution of elasticity modules in soil plain and it’s protection against degradation during the process of building. Materials used for TA ČR project, which were isolated from forest roads subsoil, were analyzed in soil mechanics laboratory of Geostar s.r.o. company for the purposes of diploma thesis. Basic laboratory tests were carried out in order to classify soils. After that relations between elasticity modules of VUIS and TP 170 designing methods were recognized. Modules acquired from cyclic CBR were compared with modules too. There were also verified relations of CBR and volume weight on moisture. Keywords: soil mechanics, modulus of elasticity, CBR – California bearing ratio, cyclic CBR
Obsah 1.
Úvod ....................................................................................................................... 10
2. Motivace ..................................................................................................................... 11 3. Cíl ............................................................................................................................... 12 4. Přehled problematiky ............................................................................................... 13 4.1. Lesní dopravní síť ................................................................................................ 13 4.1.1. Druhy lesních cest podle dopravní důležitosti a účelu ................................. 13 4.1.2. Rozdělení lesních cest dle šířky koruny a návrhové rychlosti ...................... 14 4.2. Zpevnění lesních cest ........................................................................................... 15 4.3. Výběr návrhových metod..................................................................................... 16 4.4. Rozdíly návrhových metod VUIS a TP 170 ........................................................ 17 4.5. Modul pružnosti ................................................................................................... 20 4.6. Návrhové programy pro VUIS a TP 170 ............................................................. 21 4.7. Cyklická zkouška CBR ........................................................................................ 21 5. Metodika .................................................................................................................... 23 5.1. Odběr vzorků ....................................................................................................... 23 5.2. Laboratorní zkoušky na zeminách ....................................................................... 23 5.2.1. Granulometrický rozbor zrnitosti.................................................................. 23 5.2.2. Stanovení konzistenčních mezí ..................................................................... 24 5.2.3. Zhutnitelnost zemin ...................................................................................... 25 5.2.4. Stanovení únosnosti zemin pomocí CBR (Kalifornský poměr únosnosti) ... 27 5.2.5. Zkušební postup pro CBR............................................................................. 27 5.2.6. Zkouška cyklického zatížení CBR ................................................................ 28 5.3. Modul pružnosti návrhové metody VUIS ............................................................ 29 5.4. Modul pružnosti návrhové metody TP 170 ......................................................... 31
5.5. Modul pružnosti z cyklické zkoušky CBR .......................................................... 32 5.6. Srovnání modulů pružnosti .................................................................................. 33 6. Výsledky ..................................................................................................................... 34 6.1. Srovnání modulů pružnosti .................................................................................. 34 6.2. Závislost CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti............................................... 36 6.2.1. Dříve popsaná závislost CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti ................ 36 6.2.2. Závislosti CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti ...................................... 36 6.2.3. Vliv hutnění na objemovou hmotnost a parametr CBR ................................ 41 6.3. Vývoj deformace cyklické zkoušky CBR ............................................................ 42 7. Diskuse ....................................................................................................................... 44 8. Závěr .......................................................................................................................... 46 9. Summary.................................................................................................................... 47 10. Použité zdroje .......................................................................................................... 48
1. Úvod Lesní dopravní síť slouží převážně k přibližování a odvážení dříví a jiných produktů z lesa, k dopravě osob a materiálu v souvislosti s hospodařením v lese, turistice a v neposlední řadě také k propojení lesních komplexů s veřejnými komunikacemi, od kterých se liší především intenzitou dopravy a prostředím, ve kterém jsou budovány (Hanák, 2002). Lesní cesty mají polyfunkční využití a je potřeba minimalizovat negativní následky vznikající především odvozem dříví. Zpřístupnění lesa je důležité pro kvalitní hospodaření v lese a pro lepší využití krajiny. Jedním z klíčových faktorů ovlivňujících životnost lesních cest je správné stanovení modulu pružnosti v tělese cesty, neboť správné určení modulů je základem všech návrhových metod. Dále je také podceňován vztah mezi hodnotami CBR, objemové hmotnosti a vlhkosti. Velmi často se v souvislosti s hodnotami CBR setkáváme s přepočty na jiné geotechnické parametry bez možnosti zjistit, pro které hodnoty vlhkosti, případně objemové hmotnosti, je lze použít (Hauser a kol, 2009).
10
2. Motivace Problematika zpřístupňování krajiny je vysoce aktuální nejen z hlediska hospodářského, ale v současnosti i technického. Poměrně hustá dopravní síť budovaná v průběhu minulých desetiletí se dostává do stavu, který vyžaduje provedení dílčích i celkových oprav a rekonstrukcí. Po dobu čtyř let působím jako pomocná vědecká síla v laboratoři mechaniky zemin na Ústavu tvorby a ochrany krajiny na Lesnické a dřevařské fakultě. Poslední dva roky jsem měl možnost podílet se na vlastním vývoji nové laboratorní metody stanovení modulu pružnosti pomocí inovované tzv. cyklické zkoušky CBR. Také pracovní stáž a příležitostné práce v laboratoři společnosti Geostar s.r.o. a zapojení se do projektu TA ČR mi potvrdila, že mechanika zemin řeší aktuální problematiku dotýkající se lesních odvozních cest.
K
rajina je vytvořena a modelována jak prvky přirozenými, přírodními, tak i kulturně technickými zásahy člověka. Nejnápadnějším vystupujícím prvkem, vytvořeným lidskou rukou, jsou komunikace, které vnášejí
do krajiny pohyb, rytmus a oživují přírodu. Síť technicky dokonalých a upravených silnic svědčí o kulturní vyspělosti a vysoké hospodářské úrovni jejich uživatelů. Krajiny zaostalé svou všeobecnou úrovní jsou zaostalé i ve výstavbě dopravních cest.
Prof. Ing. Dr. Vlastimil Vaníček
11
3. Cíl Předmětem této diplomové práce je ověření a porovnání laboratorních postupů pro návrhy klasických i provozních vozovek LC dle dostupných návrhových metod. Podrobněji je práce zaměřena na popis laboratorních metod a zkoušek pro klasifikaci únosnosti zemní pláně a konstrukčních vrstev a na porovnání modulů pružnosti získaných různými metodami. Tato práce navazuje na moji bakalářskou práci a dále ji rozšiřuje o porovnání modulů pružnosti. Staví přitom na výsledcích zkoušek, které jsou součástí projektu TA ČR Optimalizace procesu návrhu a realizace vozovek nízkokapacitních komunikací. Srovnání
modulů
má ověřit
nezaměnitelnost
modulů
pružnosti
mezi
jednotlivými návrhovými metodami, nastínit možné závislosti a celkově porovnat moduly pružnosti různých návrhových metod. Prakticky dalším cílem práce je navázání na bakalářskou práci v ověřování závislostí parametru CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti.
12
4. Přehled problematiky 4.1. Lesní dopravní síť Tímto termínem rozumíme dopravní zařízení všeho druhu sloužící k propojení lesních komplexů. Jedná se o síť veřejných komunikací určených k přibližování a odvážení dříví a jiných produktů z lesa, k dopravě osob a materiálu. Součástí lesní dopravní sítě jsou i lesní skládky. Lesní dopravní síť se dělí do čtyř skupin na cesty 1. – 4. třídy (Hanák, 2002).
4.1.1. Druhy lesních cest podle dopravní důležitosti a účelu Lesní dopravní síť je tvořena lesními cestami, lesními přibližovacími cestami a přibližovacími a vyklízecími linkami. Hlavní složkou lesní dopravní sítě jsou odvozní cesty, ty určují kvalitu zpřístupnění lesa. Přibližovací cesty a linky jsou zřizovány v rámci přípravy pracovišť k těžbě. •
Lesní cesty 1. třídy: odvozní cesty umožňující svým prostorovým uspořádáním a technickou vybaveností celoroční provoz motorových vozidel. Cesty 1. třídy jsou vždy opatřeny vozovkou. Minimální šířka jízdního pruhu je 3 m při volné šířce koruny minimálně 4 m. Maximální podélný sklon je 10 % a v extrémních podmínkách na krátkých úsecích až 12 %.
•
Lesní cesty 2. třídy: odvozní cesty umožňující svým prostorovým uspořádáním a technickou vybaveností alespoň sezónní provoz motorových vozidel. Povrch cesty podle únosnosti podložních zemin se opatřuje provozním zpevněním nebo jednoduchou netuhou vozovkou. Na únosných podložích mohou být i bez uvedeného zpevnění. Minimální šířka jízdního pruhu je 2,5 m, při volné šířce koruny minimálně 3,5 m. Maximální podélný sklon svahu je závislý na morfologii terénu, druhu podložních zemin a jejich únosnosti. Sklon by však neměl být větší než 12 %.
•
Lesní cesty 3. třídy: jedná se o přibližovací cesty sloužící k vyvážení a přibližování dříví. Přibližovací cesty mají být sjízdné pro traktory, speciální přibližovací a vyvážecí prostředky. Minimální šířka koruny cesty je v tomto
13
případě 3 m. Faktory omezující podélný sklon jsou únosnost podložních zemin a jejich náchylnost erozi. Povrch je buď nezpevněný, nebo je opatřen provozním zpevněním, to může být celoplošné nebo částečné. •
Lesní cesty 4. třídy: jsou přibližovací cesty a linky sloužící k soustřeďování vytěženého dříví z porostu. Povrch je vždy nezpevněný, ve většině případů bez sejmutí organické vrstvy. Šířka cesty je minimálně 1,5 m. Lesní cesty 4. třídy jsou bez nebo jen s minimální technickou vybaveností.
•
Lesní stezky: navrhují se tak aby vyhovovaly účelu, kterému mají sloužit (např. cyklostezky nebo jezdecké stezky). Povrch stezek je buď nezpevněný, nebo zpevněn odpovídajícím způsobem.
•
Lesní pěšiny: jsou navrhovány s maximálním využitím současných tras pěšin tak, aby podchycovaly turisticky zajímavá místa dané oblasti. Případné zajištění povrchu pěšiny je tvořeno přírodními materiály (Hanák, 2002).
4.1.2. Rozdělení lesních cest dle šířky koruny a návrhové rychlosti Podle prostorového uspořádání se člení lesní cesty do jednotlivých kategorií, které jsou charakterizovány zlomkem X/Y. Čitatel zlomku vyjadřuje volnou šířku koruny v metrech a jmenovatel návrhovou rychlost v kilometrech za hodinu. Třída lesní cesty je vyjádřena číslovkou a písmenem L.
Přehled kategorií lesních cest 1. a 2. třídy: 1L:
5,0/40
4,5/30
4,0/30
2L:
5,0/30
4,5/30
4,0/30
Přehled kategorií lesních cest 3. třídy: 3L:
3,5/15
3,0/15
(Hanák, 2002)
14
3,5/20
4.2. Zpevnění lesních cest Hanák a kol. (2002) popisuje zpevnění lesních cest a jeho rozdělení následovně. Uvádí, že převážná část lesních odvozních cest 1. třídy je zpevňována netuhou vozovkou, tzn. vozovkou, která je složená z vrstev nestmelených i stmelených materiálů a která se chová při krátkodobém zatížení vozidlem jako pružný vícevrstvý systém. Tuhé vozovky jsou například vozovky betonové nebo sestavené z železobetonových prefabrikátů.
Konstrukční skladba netuhé vozovky: • Ochranná vrstva je nejspodnější vrstvou vozovky, která je zřizována na upravené a zhutněné zemní pláni. Má funkci filtrační, meliorační, izolační a částečně nosnou. Filtrační funkce zabraňuje pronikání rozbředlé podložní zeminy do podkladní vrstvy. Meliorační funkce přerušuje kapilární vzlínání vody a plošně odvodňuje pláň. Izolační funkce zvyšuje tepelný odpor vozovky proti účinkům promrzání. Nosná funkce roznáší tlak kola vozidla na pláň. Ochranná vrstva je tvořena podsypem ze štěrkopískového o tloušťce 5 – 30 cm. Jde o zhutněnou vrstvu přírodního těženého netříděného štěrkopísku, obsahujícího zrna větší a menší než 5 mm. Modul pružnosti E = 120 MPa. • Podkladní vrstva je spodní nepojížděná část vozovky, tvořící základ nosného systému její konstrukce. Její funkcí je tudíž roznášení tlaku kol vozidel z krytu na ochrannou vrstvu nebo přímo na zemní pláň. Podklad se vytváří ze štěrkodrti o tloušťce 8 – 25 cm. Jedná se o zhutněné drcené kamenivo s přibližně stejným zastoupením zrn o velikosti 0 – 63 mm. Modul pružnosti E = 250 MPa. • Kryt je horní konstrukční uzavírací vrstva vozovky, jejíž povrch je přímo namáhán účinky provozu a je vystaven povětrnostním vlivům. Proto je budován z nejkvalitnějších materiálů. Kryt je tvořen živičného prolévaného makadamu o tloušťce 8 – 10 cm. Jedná se o štěrk frakce 32 – 63 mm prolitý živičným pojivem v množství 5 – 8 kg/m2, opatřený na povrchu základním a uzavíracím nátěrem. Základní nátěr tvoří posyp a zaválcování drtě frakce 16 – 22 mm do povrchu živicí prolitého kameniva. Uzavírací nátěr se provádí postřikem základního nátěru živicí, posypem drtí frakce 8-16 mm a jejím zaválcováním. Modul pružnosti E = 1 000 MPa.
15
• Obrusná vrstva je zřizována na povrchu krytu vozovky uzavíracími nátěry. Chrání povrch krytu před erozivními účinky dopravy a srážkové vody, zvýšením drsnosti povrchu zaručuje i vyšší bezpečnost dopravy.
Podle současných poznatků mechaniky vozovky lze tento tradovaný způsob zpevňování lesních odvozních cest označit za konzervativní a nehospodárný.
4.3. Výběr návrhových metod Pro svoji práci jsem vybral dvě základní návrhové metody, a to návrhovou metodu VUIS a TP 170, které byly a jsou využívány na našem území. Každá z těchto metod pro návrhy modulu pružnosti vychází z parametru CBR. První návrhovou metodou je VUIS, ten byl v bývalém Československu vyvíjen od roku 1961 jako nová analytická návrhová metoda pro netuhé vozovky a dnes je dále využíván na Slovensku. Vzhledem k využívání pouze jednoho návrhového parametru v primární verzi byla metoda v dalších letech zdokonalována. Nespornou výhodou VUIS je detailní zpracování vstupních parametru pro návrhy netuhých vozovek jakými jsou např. klimatické vlivy, dopravní zatížení a další. Tato metoda je základem metodiky návrhu lesních cest. Dnes je ovšem z důvodu neplatnosti grafu sloužícího pro převod hodnoty CBR na hodnotu modulu pružnosti postavena mimo oficiální normy. Návrhová metoda TP 170 je v současné době normami podloženou metodou, a je schválená ministerstvem dopravy ČR. TP 170 je tedy druhou hlavní návrhovou metodou použitou v této práci pro návrhy a srovnání modulů pružnosti.
V této práci je použita ještě jedna možnost získání modulu pružnosti, a to z možnosti přímého měření tohoto modulu. Touto možností je využití násobného zatěžování při měření CBR do takové míry, že se prakticky těmito opakovanými zatíženími potlačí složka trvalé deformace. Metoda Cyklické CBR byla vyvinuta v roce 2008 profesorem Molenaarem z Delftské technické university v Holandsku, který ji popsal v článku REPEATED LOAD CBR TESTING, A SIMPLE BUT EFFECTIVE TOOL FOR THE CHARACTERIZATION OF FINE SOILS AND UNBOUND MATERIALS. Do své práce jsem ji zařadil vzhledem k nové možnosti získávání modulu pružnosti jakož-to perspektivní metody do budoucna.
16
4.4. Rozdíly návrhových metod VUIS a TP 170 Obě tyto metody jsou značně rozdílné, zvláště ve vztahu k lesním nezpevněným cestám, protože byly vyvíjeny v různých časových horizontech a vzhledem k netuhým vozovkám je každá metoda rozpracována do jiných detailů. Z hlediska aktuálnosti je v současnosti oficiální návrhovou metodou TP 170. V této návrhové metodě jsou vstupní parametry pro návrhy netuhých vozovek zpracovány méně detailněji, než návrhy tuhých vozovek. Na rozdíl od TP 170 je v návrhové metodě VUIS návrh netuhé vozovky propracován do podrobnějších detailů, což je dáno jednak dlouhodobou orientací na návrhy lesní cestní sítě tak vývojem všech parametrů ovlivňujících tyto návrhy.
Návrhová metoda VUIS byla dlouhodobě vyvíjená metoda, ve které je skutečná netuhá vozovka pro výpočet jejích parametrů schematizována matematickým modelem, kterým je vícevrstvý systém (konstrukční vrstvy) na pružném poloprostoru (podloží). Pevnostní charakteristiky jednotlivých materiálů ve vozovce a zemin v podloží jsou vyjádřeny moduly pružnosti E. Dopravní zatížení vozovky je vyjádřeno počtem přejezdů návrhového vozidla (Škoda 706 RT), na které jsou pomocí převodních součinitelů α převáděny účinky všech jiných typů tažných a přípojných nákladních vozidel. Dimenzačním kritériem pro posouzení návrhu vozovek je v této úvodní verzi metody VUIS pružný pohyb y (mm), který je vypočítán ve dvou variantách: jako dovolený pružný průhyb vdov, který vychází z celkového počtu přejezdů návrhového vozidla N v průběhu plánované životnosti vozovky a jehož velikost je dána vztahem: ydov = 100,85-0,16 log N
(V 1.)
a dále jako teoretický pružný pohyb yteor stanovený dále naznačeným početně grafickým postupem. Při výpočtu se používá Jonesovo řešení třívrstvého matematického modelu, ve kterém jsou postupně sloučeny sousední vrstvy vozovky směrem od krytu v podloží, až k získání celkového ekvivalentního modulu pružnosti Ee,c celého systému vozovky a podloží. Postupně od povrchu vozovky dolů se tedy nahrazují dvě vrstvy jednou, jejíž tloušťka je součtem obou sloučených vrstev a jejichž ekvivalentní modul pružnosti Ee se vypočítá z tohoto vzorce:
17
Ee=Eh Kde:
(MPa)
(V 2.)
Eh = modul pružnosti horní vrstvy v MPa K = Eh / Ed, H = hh / hd
h jsou tloušťky vrstev v cm
α = součinitel odečítaný z nomogramu Teoretický pružný pohyb celého systému vozovky s podložím yteor se vypočítá ze vztahu:
(mm) podmínka: yteor ≥ ydov (V 3.)
yteor = 178,527 / Ee
Nedostatkem první verze VUIS byl však uplatnění pouze jednoho dimenzačního kritéria, které neumožňuje hlubší pohled do vyváženosti návrhu zpevnění zejména z hlediska
využití
technických
vlastností
a
fyzické
životnosti
jednotlivých
zabudovávaných staviv. Tato verze publikovaná v roce 1966, byla pak průběžně rozvíjena a zdokonalována zaváděním dalších vstupních a hodnotících kritérií, která zahrnovala v jednotlivých časových etapách zejména: 1972 – specifický postup stanovení únosnosti podloží dle upravené laboratorní metody CBR graficko početní stanovení namáhání stmelených vrstev v tahu za ohybu a jeho porovnání s namáháním dovoleným. 1976 – stanovení dopravního zatížení počtem přejezdů návrhové nápravy a způsob přepočtu účinků různých vozidel na toto normové zatížení, určení typu vodního režimu v podloží netuhých vozovek, zavedení součinitele únavy pro výpočet dovoleného namáhání stmelených materiálů, skutečné a dovolené namáhání podložní zeminy v tlaku, tabulky pro výpočet radiálních napětí staviv sestavené dle programu LAYMED pro třívrstvý systém umožňující přímý výpočet nebo grafickou interpolaci mezilehlých hodnot. 1983 – určení dopravního zatížení dle průměrného počtu přejezdů těžkých nákladních vozidel za 24 hodin, zpřesnění kritérií ochrany vozovky před účinky promrzání podloží v návaznosti na její dopravní zatížení, zpřesnění výpočtových hodnot materiálových parametrů včetně únavových závislostí, zavedení výpočtu součinitele využití vrstev vedoucí ke zhospodárnění návrhu, aplikace výpočetního programu LAYMED, kritérium dovoleného namáhání podloží dle skupiny dopravního zatížení.
18
1987 – určení takové skladby vozovky, která ji zabezpečí požadované stavební a provozní vlastnosti při minimální spotřebě materiálu, energie a finančních prostředků. Tato verze, která se stala podkladem i pro vypracování typových podkladů pro zpevňování lesních odvozních cest, obsahuje zcela nový postup pro stanovení dopravního zatížení komunikací, postup pro stanovení reprezentační únosnosti podloží dle CBR, zavedení fiktivní pevnosti nestmelených materiálů v tahu za ohybu pro stanovení součinitele jejich využitelnosti v konstrukci vozovky, kritéria ochrany vozovky před účinky promrzání podloží diferenciovaná dle skupin jejího dopravního zatížení, kritérium vzniku trvalých deformací povrchu vozovky, zavedení ukazatele komplexní efektivnosti návrhu (Hanák, 1999).
TP pro navrhování vozovek pozemních komunikací vychází z předpisů vydávaných Ministerstvem dopravy již od roku 1966. Předpisy užívaly a užívají analytickou návrhovou metodu založenou na znalosti dopravního zatížení, prostředí, charakteristik podloží a vrstev vozovky. Výpočtem se stanoví účinky zatížení ve vrstvách a podle jejich velikosti se stanovuje množství přípustných zatížení silničním provozem. Návrhová metoda užívá výpočtu účinku zatížení odpovídající měřitelné veličině, kterou lze vozovku nebo vrstvu vozovky kontrolovat. Za vypočítaný a měřený účinek jsou brány průhyb vozovky, napětí ve vrstvě a poměrné přetvoření ve vrstvách vozovky a v podloží vozovky. Jistým nedostatkem TP může být méně detailní zpracování několika vstupních parametru právě pro návrhy netuhých vozovek, za všechny se dá jmenovat například klimatické vlivy nebo dopravní zatížení (TP 170 MD ČR).
Obě návrhové metody se prakticky v principech návrhu příliš neodlišují, stavějí na stejných základech a výsledkem jsou vypočtené veličiny modulů pružnosti pro jednotlivé vrstvy vozovky, ze kterých se následně navrhnou požadované tloušťky vrstev vozovky. Zásadní rozdíl mezi návrhovými metodami VUIS a TP je v získávání modulu pružnosti. V metodě VUIS se modul pružnosti odečítá z převodního grafu a dále se pomocí jednoduchého vzorce přepočítává na tzv. jarní modul pružnosti, přičemž se dále využívají oba moduly. Právě pro tento převodní graf ztratil VUIS oporu v normách a v důsledku toho se stala oficiální návrhovou metodou TP 170. V dnes platné návrhové metodě je modul pružnosti získáván přepočtem parametru CBR
19
(viz vzorec č. 7). Jak již bylo zmíněno výše odlišnost metod tkví také v detailnosti propracování vstupních parametru a to především pro návrh netuhé vozovky.
4.5. Modul pružnosti Je zásadní charakteristikou materiálů navržených do konstrukčních vrstev netuhé vozovky, která je stanovena dle aktuálních návrhových metod, které jsou dále uvedeny a popsaný v metodice. Návrhy modulů pružnosti u obou metod přitom vycházejí z únosnosti CBR. Návrh netuhé vozovky je v principu návrhových metod definován jako schématizováný
vícevrstvý
systém
uložený
na
pružném
poloprostoru.
Každá konstrukční vrstva je v tomto výpočtovém schématu definován navrženým materiálem, jeho modulem pružnosti E (MPa) a tloušťkou h (cm). Modul pružnosti podloží se určuje procenty únosnosti dané zkouškou CBR a příslušným převodním vztahem. Zásadní podmínkou technicky správně provedeného návrhu skladby vozovky je dodržení zásady, aby moduly pružnosti jednotlivých vrstev klesaly od jejího povrchu k podloží v přibližném poměru 1:2 (Hanák, 2002).
Modul pružnosti u návrhové metody VUIS se získává jako tzv. návrhová hodnota (En) odečtená z převodního grafu, kde je vyjádřena závislost modulu pružnosti v (MPa) na procentech CBR. Úpravou se z návrhové hodnoty se dále získává hodnota návrhová jarní (Ens), která je závislá na tloušťce vozovky a namrzavosti zeminy vzhledem k vodním režimu. Vodním režimem v podloží se rozumí průběh změn a rozdělení míry vlhkosti zeminy v podloží, případně přítomnost a charakter podzemní vody v zemině. Z druhů podzemních vod ovlivňuje zásadním způsobem vodní režim v podloží voda volná, tedy voda kapilární a gravitační. Nejmenší vlhkost podloží je začátkem podzimu, vzrůstá přes zimu a největších hodnot dosahuje v jarních měsících, poté se opět od jara do podzimu podloží vysouší a konsoliduje. Pro stanovení návrhové únosnosti podloží i ochrany vozovky před účinky jeho promrzání je nutné stanovit typ vodního režimu, který může být ve třech variantách: difuzní (příznivý), pendulární (nepříznivý) a kapilární (velmi nepříznivý) (Hanák, 1999). 20
U návrhové metody TP 170 je modul pružnosti výsledkem výpočtu stavějícího také jako metoda VUIS na procentuální hodnotě únosnosti CBR ( viz vzorec č. 7).
4.6. Návrhové programy pro VUIS a TP 170 Moduly pružnosti jednotlivých vrstev dále slouží pro výpočty radiálního napětí σr (napětí v tlaku za ohybu), vertikálních napětí σz (včetně tlaku na podloží) a pružného průhybu „y“. Všechny tyto veličiny jsou vyvolávány při krátkodobém zatížení vozovky koly nápravy. Pro výpočet těchto parametrů a jejich porovnání s přípustnými hodnotami byl připraven počítačový program LAYMED pro návrhovou metodu VUIS, ze kterého se následně vyvinul program LAYEPS, který využívá současná metodika TP (Hanák 2002). První verze programu LAYMED byla představena v roce 1974 a dále procházel několikaletým rozšiřováním a zdokonalováním, kterým z tohoto původního programu vzniklo několik dalších verzí, mezi kterými je také program LAYEPS. Ten
nahrazuje
posouzení
návrhu
vozovky
dle
napěťových
charakteristik
charakteristikami deformačními (Hanák 1999).
4.7. Cyklická zkouška CBR Téměř všechny návrhy cestní sítě spoléhají na jednoduchost vstupních parametrů což splňují moduly pružnosti vycházející z CBR. S postupujícím rozvojem výpočetní techniky rostla potřeba vytvořit analýzu založenou na přímém mechanickém zjištění parametru pružnosti. Aby bylo možné použít tento systém mechanického měřitelného návrhu úspěšně je potřeba mít k dispozici informace o charakteristice trvalé deformace materiálů používaných pro návrhy cestní sítě ve vztahu k míře zhutnění a vlhkosti. Takové
informace
lze
získat
opakovaným
zátěžovým
testováním
materiálu
na cyklickém triaxiálu. Ten se dále používá také proto, že na deformační vstupní charakteristiky jsou kladeny požadavky, aby byly stanoveny dle zákonů mechaniky v souladu s Hookovým zákonem, což CBR nesplňuje. Testy s využitím cyklického triaxiálu jsou ovšem nákladné a pro běžné návrhy vozovek nedostupné. V České Republice existuje jediné zařízení na stanovení modulu pružnosti pomocí cyklického triaxiálu. To ukazuje, že je zde potřeba jednoduché a účinné techniky umožňující 21
zjišťování modulu pružnosti na mechanické bázi. Výsledky výzkumu a studia profesora Molenaara z holandské univerzity ukazují, že je možné z opakovaného zatížení při zkoušce CBR získat uspokojivý odhad modul pružnosti, který dostatečně nahradí modul pružnosti z testu na cyklickém triaxiálu (Molenaar 2008).
Cyklická CBR je prakticky založena na principu opakovaného zatížení vzorku vždy do stejné definované hloubky (dle normy je dnes konstantní hloubka pro CBR 5 mm). Po dosažení definované hloubky následuje odlehčení, kdy není na testovaný materiál vyvíjen žádný tlak a to až do dosažení nulové hodnoty na dynamometru. Jak vyplývá z textu toto odlehčení není děj který se děje okamžitě, ale naopak penetrační trn při něm překonává jistou část dráhy, která vychází z hloubky dosažené při primárním měření klasické CBR. Pro lepší pochopení tohoto děje je dobré říci, že zde popisovaná dráha je rovna rozdílu konstantně dosahované hloubky a hloubky, ve které se nachází penetrační trn při nulovém zatížení. Velikost dráhy zatížení je veličinou, která je prakticky měřitelnou v milimetrech a je k ní možno přiřadit velikost zatížení v MPa, které je potřebné pro její překonání zpět do konstantní hloubky. Vyvstává zde nyní otázka, proč je potřeba několika desítek cyklů pro dosažení hodnoty pružné deformace. Ten důvod tkví v tom, že velikost dráhy při odlehčení je složen ze dvou složek, na jedné straně pružnou deformací sloužící k odvození modulu pružnosti a trvalou deformací na straně druhé. Trvalá deformace nám brání ve zjištění deformace pružné, a proto ji potlačujeme opakovaným zatěžováním, což je druhá zásadní část principu cyklické CBR.
22
5. Metodika 5.1. Odběr vzorků Vzorky pro tuto práci byly odebrány z lokalit na ŠLP (Křivá borovice) v Novém Městě a Návojné LC Mikšín v letech 2010 - 2011 metodou kopaných sond, každá v množství převyšujícím 10 kg. Každý vzorek po odebrání byl uložen do igelitového pytle z důvodů uchování přirozené vlhkosti.
5.2. Laboratorní zkoušky na zeminách 5.2.1. Granulometrický rozbor zrnitosti Zrnitostí se rozumí granulometrické složení zeminy udávající procentický podíl zrn o určité velikosti na celkovém složení této zeminy. Tato granulometrická skladba se znázorňuje graficky jako křivka zrnitosti (Hanák, 2002).
Křivka zrnitosti Křivka zrnitosti je součtovou čarou, která udává v každém bodě svého průběhu procentický podíl z celkové hmotnosti vysušeného vzorku zrn menších, než je tomuto bodu odpovídající průměr zrna na vodorovné ose (tzv. podsítné) a naopak i procentický podíl zrn větších (tzv. nadsítné). Součet obou podílů nad a pod libovolným bodem křivky je roven 100 %. Granulometrická skladba zemin se zjišťuje laboratorně, a to sítovým rozborem pro nesoudržný podíl frakcí velikosti větších jak 0,063 mm a hustoměrem pro soudržný podíl frakcí menších jak 0,063 mm (Hanák, 2002). Postup granulometrického rozboru pro frakce větší než 0,063 mm Zemina v potřebném množství se zváží a proplaví (propláchne) na sítě s velikostí ok 0,063 mm. Minimální množství zeminy se stanoví dle ČSN CEN ISO/TS 17892-4 dle velikosti zrn. Proplachování trvá po dobu, než ze síta vytéká na pohled čistá voda, poté se mokrý vzorek vysuší v sušičce. Suchá směs se zváží a následně se přeseje přes sadu normových sít pomocí vibrační sítovačky. Sada se skládá ze sít s velikostí ok (sestupně) 63; 31,5; 16; 8; 4; 2; 1; 0,5; 0,125; 0,063 mm. Celá sada se umístí na misku, kde se zachytává zbylá frakce menší než 0,063 mm. Po dokončení přesátí se obsah jednotlivých sít zváží (ČSN CEN ISO/TS 17892-4).
23
Postup hustoměrného rozboru pro frakce menší jak 0,063 mm Dle druhu zeminy se na zkoušku odebere 40 – 150 g vzorku o přirozené vlhkosti přesátého přes 4 mm síto tak, aby podsítné pod 0,063 mm bylo minimálně 30 g. Celková navážka pod 4 mm se zalije cca 100 ml destilované vody a 20 ml hexametafosforečnanu sodného. Den odstátý vzorek se rozdruží a pomocí střičky s destilovanou vodou se proplaví přes síto s velikostí ok 0,063 mm tak, že podsítné se jímá do misky. Po proplavení se nadsítné vysuší v sušičce a podsítné se přemístí do odměrného válce o objemu 1 litr a doplní se destilovanou vodou na předepsané množství. Před vlastním měřením se vzorek intenzivně rozdruží po dobu 30 sekund. Po 2 minutách od začátku rozdružení se změří teplota a hustota vzorku. Tato měření se dále opakují v intervalech po 5, 15, 30, 60, 120, 240 minutách od začátku míchání. Poslední měření se zaznamená po 24 hodinách od začátku. Hustota se měří ponorným hustoměrem s nejmenším dílkem 0,2 kg.m-3. Odečet na hustoměru se provádí na horní straně menisku, to jest na nejvyšším bodě dotyku kapaliny se stupnicí hustoměru.
5.2.2. Stanovení konzistenčních mezí Pro obě zkoušky platí již nová norma ČSN CEN ISO/TS 17892-12, ale z důvodu chybějícího zařízení byla mez tekutosti stanovena ještě podle staré normy ČSN 72 1014. Pro tyto dvě zkoušky stanovení meze tekutosti a plasticity se připraví cca 300 g zeminy přesáté sítem 0,5 mm.
Atterbergova zkouška pro stanovení meze tekutosti dle ČSN 72 1014 Mez tekutosti wl je vlhkost zeminy vyjádřená v procentech hmotnosti vysušené zeminy (při 105 °C) do stálé hmotnosti, při kterém zemina přechází ze stavu plastického do tekutého. Vlhkost na mezi wl odpovídá vlhkosti zeminy, při které se dvě poloviny koláčku zkoušené zeminy slijí na délku 12,5 mm (± 0,5 mm) u paty rýhy vytvořené speciálním vyřezávacím nožem, po úderech misky dopadající z výšky 10 mm rychlostí dvou úderů za vteřinu. Celá zkouška probíhá na Casagrandeho přístroji (Hanák, 2002). Z připraveného prosevu se odebere aspoň 300 g zeminy, ta se přivlhčuje tak dlouho, až vznikne homogenní těsto. Z prohněteného vzorku se odebere nožem část zeminy a dá se do misky Casagrandeho přístroje. Nožem se povrch zeminy v misce uhladí do roviny rovnoběžné s podkladní deskou. Koláček zeminy v misce smí mít
24
v nejvyšším místě tloušťku 1 cm. Vyřezávacím nožem se v koláčku zeminy vyřízne uprostřed misky rýha, jejíž osa prochází středem závěsu misky. Poté se spustí poklep přístroje, který má rychlost dva poklepy za vteřinu, přičemž miska dopadá z výšky 10 mm na podkladní desku. Poklep se přeruší v okamžiku, kdy obě poloviny koláčku jsou spojeny v délce 12,5 mm. Z obou polovin koláčku se odebere vzorek asi 10 g pro stanovení vlhkosti. Postup se u zkoušeného vzorku zeminy stanoví alespoň při čtyřech různých vlhkostech. Na počátku zkoušky má mít zemina vlhkost nejnižší, avšak počet poklepů nesmí být vyšší než 35. Konečná vlhkost zkoušené zeminy je omezena podmínkou, že se koláček nesmí spojit méně než 15 poklepy (ČSN 72 1014).
Zkouška meze plasticity dle ČSN CEN ISO/TS 17892-12 Mezí plasticity zeminy wp se rozumí vlhkost, při níž zemina přechází z konzistence plastické v pevnou. Tento stav je charakterizován vlhkostí, při níž se váleček o průměru 3 mm, vyválený ze zkoušené zeminy na rovné podložce z porézní hmoty schopné přijímat mírně vlhkost (např. lipové dřevo), začíná drobit na kousky 8 – 10 mm dlouhé. Při zkoušce jsou naplněny čtyři váženky asi 10 g vzorku.
5.2.3. Zhutnitelnost zemin Stanovení maximální objemové hmotnosti sušiny a optimální vlhkosti Pro maximální zhutnění materiálů vrstev vozovky nebo zemní pláně je nutno stanovit maximální objemovou hmotnost suché zeminy ρdmax, které lze dosáhnout předepsaným způsobem zhutňování při optimální vlhkosti wopt. Zhutnitelnost zeminy závisí na jejím granulometrickém složení, na tvaru a pevnosti zrn, na podílu a vlastnostech výplně z jemných částic a zejména na vlhkosti. Ke stanovení optimální vlhkosti, to znamená takového množství vody ve směsi zeminy, při které se dosáhne pro zvolenou hutnící energii největšího zhutnění, vyjádřeného maximální objemovou hmotností suché zeminy, je určena Proctorova zkouška standard pro zemní těleso a modifikovaná pro vrstvy konstrukce vozovky. (Hanák, 2001).
Princip Proctorovy zkoušky Vysušená zemina se rozdělí alespoň na 4 vzorky, cca po 2,5 kg. Každý vzorek je pak navlhčen různou dávkou vody tak, že vlhkosti vzorků stoupají o 1,5 až 2 %, přičemž výchozí vlhkost se odhadne přibližně o 4 % níže, než je předpokládaná
25
optimální. Poté se každý vzorek hutní normalizovaným postupem do kovového válce (vnitřní průměr 101,5 mm, výška 107 mm) který zahrnuje: hutnění v několika vrstvách, hutnící energii modelovanou kovovým pěchovadlem dopadající stanoveným počtem úderů z předepsané výšky rovnoměrně na povrch každé vrstvy. Po zaplnění válce zhutněným materiálem se zjišťuje hmotnost zhutněného vzorku, průměrná vlhkost a stanoví se objemová hmotnost vysušené zeminy. Celý postup se opakuje s dalšími vzorky tak dlouho, pokud hmotnost vlhké zeminy ve zhutňovacím válci při vzrůstající vlhkosti nezačne klesat (Hanák, 2001).
Proctorova standardní zkouška (PS) Stanovení maximální objemové hmotnosti ze zkoušky PS se využívá pro zeminy a materiály zemního tělesa. Připravená a vysušená zemina byla přesáta přes síto s velikostí ok 16 mm, navlhčena na počáteční vlhkost zhruba 5 %. Směs se ve třech vrstvách zhutní v kovovém moždíři upevněném na kovové podložce. Vrstvy by měly vyplňovat moždíř zhruba po třetinách. Každá vrstva se zhutní 25 údery kovovým pěchem o hmotnosti 2,5 kg dopadající z výšky 305 mm. Údery jsou pravidelně rozprostřeny v moždíři tak, aby bylo provedeno 24 úderů dokola a 25. úder byl směřován doprostřed moždíře. Po tomto zhutnění tří vrstev, je vzorek seříznutím zarovnán s okrajem moždíře. Vzorek je zvážen, a zemina se vyjme z moždíře a stanoví se u ní průměrnou vlhkost. Poté se zemina přivlhčí o zhruba dvě procenta a celý postup se opakuje. Zkouška končí v situaci, kdy váha posledního vzorku je nižší než u vzorku předešlého. Tyto vzorky se připraví minimálně čtyři (ideálně pět nebo šest), aby bylo možno vykreslit Proctorovu křivku (ČSN EN 13286-2).
Proctorova modifikovaná zkouška (PM) Pro materiály požívané v konstrukčních vrstvách se užívá Proctorova modifikovaná zkouška, která se od PS liší v použití rozdílné hutnící energie. Zkušební postup probíhá obdobně, jako u zkoušky Proctor standard, kromě postupu hutnění. Hutní se pět vrstev 56 údery pěchu v širokém Proctorově moždíři, který je požit z důvodu velikosti zrn materiálu. Hutnění jednotlivých vrstev (při průměru moždíře 150 mm kdy plocha dopadajícího kladiva je 50 mm) probíhá sedmi údery dokola a osmým úderem doprostřed moždíře (ČSN EN 13286-2).
26
5.2.4. Stanovení únosnosti zemin pomocí CBR (Kalifornský poměr únosnosti) Jedná se o zkoušku, která byla vyvinuta v USA pro srovnání odolnosti stavebních materiálů požívaných do konstrukce vozovky. Poměr únosnosti zemin CBR se definuje jako poměr síly, kterou je třeba vyvodit k zatlačení penetračního válce do zeminy danou rychlostí (1,27 mm.min-1) ku síle, kterou je třeba vyvodit k zatlačení téhož válce do normovaného materiálu. Vyjadřuje se v procentech CBR (zjištěný odpor vnikání válce se srovnává se známým odporem při vnikání válce zatlačeného za stejných podmínek do standardní vrstvy standardního materiálu – ŠD s plynulou křivkou zrnitosti – únosnost se vyjadřuje poměrem obou odporů).
Využití výsledků zkoušky CBR •
stanovení modulu pružnosti podloží při návrhu a posouzení netuhé vozovky či provozního zpevnění
•
laboratorní testování směsí mechanicky zpevněného kameniva pro zřizování podkladových a krytových vrstev vozovky
•
zlepšování soudržných zemin v podloží vozovek chemickými pojivy
•
mechanicky
zpevněná
zemina
v ochranných
vrstvách
vozovek
či při mechanickém zlepšování podloží (Hanák, 2002)
5.2.5. Zkušební postup pro CBR K formě se připevní podkladní deska tak, aby byla v kontaktu se zkušebním tělesem. Forma se uloží na spodní tlačnou desku zkušebního zařízení. Pro stanovení CBR s přitížením se uloží na zkušební těleso přitěžovací prstence. Pro stanovení IBI zkouška probíhá bez přitěžovacích prstenců. Jako penetrační nástroj slouží kovový váleček (penetrační trn) o průměru 50 mm. Měřidlo penetrace se zajistí ve stálé poloze a zaznamená se počáteční nulové čtení. Zatížení na penetrační trn se použije tak, aby přírůstek penetrace byl 1,27 mm.min-1. Zaznamená se čtení zatížení na penetračních přírůstcích 0,5 mm do hloubky penetrace 5 mm a dále po přírůstcích 1 mm až do celkové hloubky 10 mm.
27
Po dokončení zkoušky se vyjme zkušební těleso z formy a stanoví se průměrná vlhkost zkušebního tělesa. Vzorek směsi pro stanovení vlhkosti nesmí vážit méně než 100 g. Každá
hodnota
síly
se
vynese
na
osu
Y
a příslušná penetrace trnu na osu X a těmito body se proloží křivka. V hloubce 2,5 mm a 5 mm penetrace
se
počítá
hodnota
procent
CBR
(ČSN EN 13268-47).
Obr. 1: Přístroj CBR
5.2.6. Zkouška cyklického zatížení CBR Zkouška vychází z klasické zkoušky CBR, na kterou přímo navazuje po jejím ukončení v konstantní hloubce deseti milimetrů. V tuto chvíli začíná odlehčování, které probíhá až do dosažení nulového zatížení a následuje opětovné zatěžování do dosažení konstantní hloubky Jeden cyklus je tedy odlehčení k hodnotě zatížení nula a opětovné zatěžování do dosažení konstantní hloubky. Výsledkem tohoto cyklení jsou dvě hodnoty, a to rozdíl konstantní hloubky a hloubky penetrace při nulovém zatížení a hodnota zatížení potřebná k překonání tohoto rozdílu hloubek. Výsledné hodnoty však ještě podléhají podmínce, že minimálně tři poslední hodnoty hloubky penetrace po odlehčení zůstávají ustálené. Podmínka výsledků zaručuje úplné potlačení trvalé deformace materiálu, tudíž naměření pravé hodnoty elastické deformace. Po vyhodnocení předchozích zkušeností s chováním zemin při cyklické zkoušce bylo dospěno k názoru, že počet cyklů závisí na testovaném materiálu. Zeminy písčité dosáhnou konstantní deformace při cca 40 cyklech, zeminy jemnozrnné při cca 60 až 70 cyklech. U vlastního měření bylo požito maxima při 60 cyklech. Pro pochopení je nutné zdůraznit, že hodnota rozdílu měřené hloubky a konstantní hloubky se od prvního měření až po posledních tři ustálená měření neustále mění tak, že hodnota celkové trvalé deformace při každém cyklu narůstá až do chvíle, kdy je její potenciál zcela vyčerpán
28
a v materiálu se nadále projevuje pouze deformace elastická. Pravým výsledkem jsou tady dvě popsané hodnoty ovšem náležící již ustálené hodnotě.
5.3. Modul pružnosti návrhové metody VUIS Návrhová únosnost podloží Hlavními změnami způsobenými migrací volné vody v průběhu roku jsou výrazné změny únosnosti podložních zemin. Praktickou odezvou těchto změn je nutnost dimenzovat a posuzovat stabilitu pro dopravu bez sezonní výluky, pro dva stavy únosnosti podloží – střední a jarní. Únosnost podložních zemin se vyjadřuje modulem pružnosti Ep (Mpa), který se odečítá z převodního grafu CBR =˃ Ep (Obr. 2.). Rozhodujícím kritériem pro stanovení únosnosti podloží je tedy upravená laboratorní zkouška poměrové únosnosti CBR, prováděná na porušených vzorcích zemin při návrhové vlhkosti, charakterizujících podložní poměry v aktivní zóně zpevňované cesty.
Obr. 2: Převodní graf pro návrhový modul pružnosti podloží (Hrubešová, 1995)
29
Střední návrhová únosnost podloží Ep,n: se odvozuje z laboratorní zkoušky únosnosti CBR při návrhových hodnotách vlhkosti wn a objemové hmotnosti ρd,n. Návrhová hmotnost zeminy se odvodí ze vztahu:
wn = wopt + ∆w Kde:
(V 4.)
wn = návrhová vlhkost zeminy (%) wopt = optimální vlhkost zeminy PCS (%) ∆w = zvýšení vlhkosti zeminy (%), určené dle tabulky č. 1
Návrhová objemová hmotnost ρd,n se odvodí ze vztahu: ρd,n = ξ ( wn × 100-1 + ξ × ρs-1 )-1 kde:
(V 5.)
wn = návrhová vlhkost zeminy (%) ξ = stupeň saturace pórů zeminy dle tabulky č. 1 ρs = měrná hmotnost zeminy (2,67 g/m3) Hodnoty Ep,n jsou uvažovány při oceňování únosnosti podloží pro celé roční
období s výjimkou období jarního tání
Jarní návrhová únosnost podloží Ep,j: Míru snížení únosnosti podloží v tomto kritickém ročním období ve srovnání se střední návrhovou hodnotou Ep,n vyjadřuje redukční součinitel „u“ ve vztahu:
Ep,j = Ep,n × u
(V 6.)
Redukční součinitel „u“, který má velikost v rozsahu od 0,55 do 0,96, závisí na vodním režimu, namrzavosti zeminy a na poměru tloušťky vozovky a hloubky promrzání. Hodnoty součinitele „u“ jsou uvedeny v tabulce č. 2.
30
Tab. 1: Hodnoty přírůstku vlhkosti a saturace zeminy pro stanovení návrhové hodnoty modulu pružnosti podloží Druh zeminy
Přírůstek vlhkosti ∆w (%)
Saturace ξ
hlinitý písek, prachovitý písek
1,0
0,80
písčitá hlína, hlína
2,0
0,87
jílovitá hlína písčitá, jílovitá hlína, písčitý jíl
3,0
0,93
Tab. 2: Hodnoty redukčního součinitele „u“ pro stanovení snížené hodnoty únosnosti podloží v období jarního tání. Vodní režim
Namrzavou zeminy (ČSN 72 1002)
Difuzní
Pendulární
Kapilární
Poměr tloušťky vozovky a hloubky promrzání Hv/hpr
mírně namrzavá, namrzavá
0,96
0,93
0,90
0,87
0,84
nebezpečně namrzavá
0,93
0,90
0,87
0,84
0,80
mírně namrzavá, namrzavá
0,90
0,86
0,82
0,78
0,74
nebezpečně namrzavá
0,85
0,80
0,75
0,70
0,65
mírně namrzavá, namrzavá
0,85
0,80
0,75
0,70
0,65
nebezpečně namrzavá
0,80
0,75
0,70
0,65
0,55
Poznámka k tabulce: hloubka promrznutí vozovky a podloží hpr se určí ze vztahu hpr = 5 × Im0,5, předběžný návrh tloušťky vozovky lze uvažovat dle typu podložní zeminy v dimenzích: písčité zeminy 35 – 39 cm, hlinité zeminy 40 – 44 cm, jílovité zeminy 45 – 50 cm. Stupeň namrzavosti zeminy lze s dostatečnou přesností posoudit podle její zrnitostní skladby a to pomocí Scheibleho zrnitostního kritéria, kde jsou vymezeny zrnitostní koridory v oblasti jemných frakcí určující namrzavosti zemin v rozsahu namrzavé až vysoce namrzavé, které jsou znázorněny v křivce zrnitosti.
5.4. Modul pružnosti návrhové metody TP 170 Podloží vozovky z hlediska výpočtu a posouzení vozovek je charakterizováno přetvárnými vlastnostmi (modulem pružnosti a Poissonovým číslem) a odolností proti opakovanému zatížení (nárůst trvalé deformace). Modul pružnosti se stanoví na základě laboratorních zkoušek únosnosti CBR podle ČSN 72 1016. Výpočet má obor platnosti pouze CBR 2 % až 12 %, pro vyšší hodnoty je stanovený modul na straně vyšší spolehlivosti návrhu vozovky. U zemin s CBR ≥ 30 % se doporučuje užívat Epd rovno 150 MPa.
31
Návrhová hodnota pružnosti podloží se vypočítá podle vztahu: Epd = 17,6 × ( CBR )0,64 Kde:
(V 7.)
Epd = návrhová hodnota modulu pružnosti podloží (MPa) CBR = návrhová hodnota únosnosti CBR (%)
5.5. Modul pružnosti z cyklické zkoušky CBR V teorii prof. Molenaara je modul získaný po cyklickém zatěžování označován jako modul efektivní. Efektivní modul Eeff se počítá z hodnoty pružné deformace, tato termín musí být u vzorku ustálená. Termín efektivní modul se používá, protože lépe odráží celkovou tuhost vzorku než výraz modul pružnosti. Pro výpočet Eeff byly vyvinuty dvě metody. V první z nich se vytváří předpoklad o tom, jak je ve vzorku CBR rozložena zátěž výškově. Odhad v tomto případě musí vycházet
z určení
zatížení
úhlu
šíření.
Tento
úhel
není
prakticky
znám,
a proto je využita hodnota 45°, která je rozumným odhadem. V druhém přístupu uvažujeme chování materiálu za lineárně elastické. Druhý přístup je také využit v této práci pro svoji praktičnost a přímé získávání hodnot z naměřených vzorků. Z naměřených hodnot může být odvozen vztah mezi modulem pružnosti testovaného materiálu na jedné straně a zatížení a velikosti pružné deformace, na straně druhé (Molenaar 2008).
Tento vztah je zobrazen v rovnici:
Eeff = C1 × ( 1 – µC2 ) × σ0 ×
Kde:
Eeff = efektivní modul (modul pružnosti) (MPa) w = naměřená pružná deformace (mm) a = poloměr kruhové zátěže (penetračního trnu) (mm) σ0 = naměřené napětí (MPa)
32
(V 8.)
µ = poissonovo číslo testovaného materiálu C1 = 1,797 v případě plného skluzu podél stěny formy, 1,375 v případě plného tření C2 = 0,889 v případě plného skluzu, 1,286 v případě plného tření C3 = 1,098 v případě plného skluzu, 1,086 v případě plného tření
5.6. Srovnání modulů pružnosti Srovnání modulů pružnosti vychází z průměrných hodnot vzorků jednotlivých materiálů. Také modul pružnosti vycházející z cyklické CBR je průměrem dvou modulů, a to modulu počítaného pro případ s plným skluzem a pro modul s plným třením. Tímto zjednodušením výsledků je dosaženo přiřazení vždy jednoho modulu pružnosti vycházející z jedné návrhové metody ke každému materiálům. Takto získané tři průměrné moduly pružnosti jsou dále navzájem porovnány pro každý jednotlivý materiál. Moduly jsou také srovnány podle zatříděných materiálů a podle celých skupin materiálů. Hodnoty moduly jsou navíc ještě srovnány se směrnými normovými charakteristikami a to opět dle skupin materiálů. Z naměřených hodnot vzorků materiálů se také ověří závislosti parametru CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti a dále pak závislost výsledků na míře zhutnění.
33
6. Výsledky 6.1. Srovnání modulů pružnosti Moduly pružnosti se srovnávaly z průměrných hodnot vzorků jednotlivých materiálů a moduly pružnosti z cyklické CBR jsou průměrem dvou modulů, a to modulu počítaného pro případ s plným skluzem a pro modul s plným třením, přičemž rozdíl mezi těmito moduly je vždy cca. 50 MPa . U třech materiálů (č. materiálu 8, 11, 13) nebylo možné porovnat všechny tři návrhové metody, protože hodnoty únosnosti CBR byly natolik vysoké, pro jejich převod již nebylo možno použít převodní graf vyžívaný metodou VUIS. Stejný problém s metodou VUIS byl i u dalších již jednotlivých zkoušek různých vzorků. Chyba je způsobena malým rozsahem převodního grafu, který lze užít jen pro hodnoty CBR nižší než 25 %.
Vzhledem k rozdílné vlhkosti, při které byly vzorky měřeny, není možné jejich sloučení do skupin podle typu materiálu. Výsledky pro srovnání modulů pružnosti jsou tedy znázorněny po jednotlivých vzorcích. Ke srovnání podle skupin materiálů jsou vzorky seřazeny tak, aby byly vzorky stejné skupiny pohromadě a bylo tak možné sledovat případné závislosti. Rozdíly mezi moduly pružnosti získanými z návrhových metod VUIS a TP 170 jsou v odlišnosti hodnot, kdy hodnoty modulů z TP 170 jsou o polovinu až jednonásobek vyšší než hodnoty z VUIS. Materiál skupiny G má obdobné velikosti modulů u všech návrhových metod. Zeminy skupin F se od sebe liší maximálním rozdílem 80 MPa (50 %) mezi metodami VUIS a TP 170 a až o 110 MPa (30 %) u modulů získaných z cyklické CBR a TP.
Zeminy skupin S se od sebe liší
o 70 MPa (50 %) mezi metodami VUIS a TP 170, mezi metodami TP 170 a cyklickou CBR se projevují jen minimální rozdíly v cca 10-20 MPa (cca 10 %). Při srovnání nesoudržných a málo plastických materiálů lze pozorovat jen drobné odchylky mezi moduly získanými z metody TP 170 a z cyklické CBR. Na rozdíl od toho jsou materiály F6-CL jíl s nízkou plasticitou a F8-CH jíl s vysokou plasticitou zatíženy příliš velkými odchylkami modulů (viz tabulka č. 3. a obr. 3.).
34
Tab. 3: Porovnání modulů pružnosti jednotlivých vzorků materiálů č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
vzorek B/10498 B/10499 B/10263 B/10269 B/10265 B/10497 B/10502 B/10503 B/10261 B/10582 B/10583 B/10581 B/10584 B/10585
materiál F2-CG F2-CG F5-ML F6-CL F6-CL F8-CH F8-CH F8-CH F8-CH G4-GM S3-SF S4-SM S4-SM S4-SM
VUIS 73,1 72,2 72 84,5 80,3 90 59,6 43 68,2 42,6
TP 170 115,8 97,6 166 138,2 156,6 136,8 153,7 217,8 102,4 81,7 172,9 135,8 167 70,1
Pozn: Hodnoty velikostí modulů jednotlivých metod jsou uvedeny v MPa.
Obr. 3: Porovnání modulů pružnosti jednotlivých vzorků materiálů
35
E Cyklické 134,8 104,2 187,6 171,9 224,9 459,3 467,5 346,4 182,2 79,7 144,5 102,8 199,7 54,0
6.2. Závislost CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti 6.2.1. Dříve popsaná závislost CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti Z obrázků č. 4 je patrné chování parametrů únosnosti CBR při rostoucí vlhkosti v závislosti na objemové hmotností ρdmax. Tato měření potvrdila fakt, že při optimální vlhkosti wopt nedosahuje vzorek zeminy svého maxima únosnosti CBR. Hodnoty únosnosti jsou tedy závislé nejen na vlhkosti, při které je zkouška provedena, ale také na míře zhutnění zeminy (Ševelová, Humplík 2010). Tato závislost byla popsána z výsledků série měření na jemnozrnných zeminách skupiny F, které byly záměrně měřeny v širokém rozsahu vlhkostí, aby byla možná závislost důkladně zachycena.
ρd (kg.m-
CBR (%) 30,0
1930,0
25,0 CBR
1890,0
20,0 15,0 10,0
1850,0 ρd
1810,0
5,0 0,0
1770,0 5,8
8,7
11,2
14,7
W (%) Obr. 4: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti podloží (Ševelová, Humplík 2010)
6.2.2. Závislosti CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti Tyto závislosti jsou ověřovány na sedmi materiálech, z nichž jsou v kategorii nesoudržných zemin tři materiály, a to dva ve skupině S (písky) a jeden ve skupině G (štěrky). Zbylých pět materiálů je zatřízených dle zkoušek do kategorie F (jemnozrnné zeminy).
36
Obr. 5: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál S4-SM
Obr. 6: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál G4-GM
37
Obr. 7: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál S3-SF
Z naměřených výsledků na nesoudržných písčitých a štěrkovitých zeminách S4-SM písek hlinitý (obr. 5) a G4-GM štěrk hlinitý (obr. 6) je možné pozorovat odlišnou závislost, než na dříve popsaných zeminách skupiny F. Tyto nesoudržné zeminy shodně vykazují závislost, ve které dosahují svého maxima únosnosti CBR při přibližně stejné optimální vlhkosti wopt jako hodnota maxima objemové hmotnosti. Takový typ závislosti může ukazovat na odlišné chování nesoudržných materiálů, což by se mohlo prokázat či vyvrátit větší řadou měřených vzorků a větším rozsahem vlhkostí u jednotlivých materiálů. Mé závislosti jsou založeny na třech vzorcích u materiálu S4-SM (18 měření) a jednom vzorku G4-GM (6 měření). U materiálu S3-SF písek s příměsí jemnozrnné zeminy (obr. 7) se projevila odlišná závislost související s malým rozsahem vlhkostí a také malým množstvím změřených vzorků. Materiál je zde zastoupen jedním vzorkem s pouhými čtyřmi měřeními.
38
Obr. 8: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál F2-CG
Obr. 9: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál F5-ML
39
Obr. 10: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál F6-CL
Obr. 11: Závislost CBR a objemové hmotnosti při změně vlhkosti – materiál F8-CH
40
Ze zemin skupiny F byly zatřízením zjištěny čtyři druhy, a to F2-CG jíl štěrkovitý, F5-ML hlína s nízkou plasticitou, F6-CL jíl s nízkou plasticitou a F8-CH jíl s vysokou plasticitou. Pro tvorbu závislostí bylo požito dvou vzorků F2-CG (12 měření), jednoho vzorku F5-ML (6 měření), dvou vzorků F6-CL (12 měření) a čtyřech vzorků F8-CH (23 měření). Překvapivě oproti dříve popsané závislosti (obr. 4), která byla vytvořena právě na zeminách skupiny F, se zde stejná závislost neprojevuje. Zeminy F2-CG, F5-ML a F6-CL (obr. 8, 9, 10) dosahují svého maxima hodnoty CBR při stejné optimální vlhkosti wopt jako hodnota maximální objemové hmotnosti. Zemina F8-CH dokonce dosahuje svého maxima hodnoty CBR při vyšší hodnotě vlhkosti než je hodnota optimální (obr. 11). Je možné, že za odlišností dřívějších a těchto nových výsledků může odlišný způsob hutnění. U dřívějšího prověřování závislosti CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti byl použit pro hutnění lis, čímž bylo dosahováno prakticky stejné míry zhutnění vzorků. Na rozdíl od toho byly zde všechny vzorky jednotlivých materiálů hutněny standardním pěchem, využívajícím množství úderu na jednotlivé vrstvy vzorku.
6.2.3. Vliv hutnění na objemovou hmotnost a parametr CBR Jak dokládají výsledky všech vzorků, má závislost CBR na objemové hmotnosti potažmo také způsobu hutnění vzorků velký vliv. Tento vliv byl zjištěn díky měření šesti vzorků z každého materiálu, čímž měly být primárně odstraněny extrémní odchylky při měření cyklických CBR. Z výsledků je ovšem patrné, že odchylky v naměřených hodnotách vznikají již při hutnění vzorku a ne v postupu či technologii měření. Pro ověření tohoto tvrzení je nutné zdůraznit, že každý vzorek téhož materiálu byl připravován při přibližně stejné optimální vlhkosti. Všechny vlhkosti vzorků měly pro jeden materiál maximální odchylku do jednoho procenta. Ačkoliv jsou zjištěné hodnoty v mé práci použity pro jiný účel, a to vyhodnocení a porovnání modulů pružnosti, poukazují na fakt, že odchylky vzniklé při hutnění vzorku musejí vznikat také při běžném měření CBR. Odchylky se nejčastěji v jednotlivých vzorcích projevují v počtu minimálně dvou výrazně odlišných hodnot CBR, což při počtu šesti měřených vzorků znamená, že vzniklou nepřesností při hutnění je ovlivněna celá třetina vzorků. Jako materiál pro demonstraci vlivu odchylek jsem vybral G4-GM, který vykazoval největší rozdíly v hodnotách objemových hmotností jednotlivých vzorků. Hodnoty únosnosti CBR
41
se mezi vzorky se stejnou vlhkostí (15,8 %) lišily v rozdílu maximální a minimální hodnoty o odchylku 6,1 %. Vliv rozdílnosti v hodnotách CBR se dále projevuje v hodnotách modulů pružnosti, kdy u modulů pružnosti vyhodnocených dle VUIS a TP 170 je rozdíl cca 40 MPa což není nijak zásadní odchylka vzhledem k faktu, že se rozdíly v modulech pružnosti jednotlivých vrstev vozovky pohybují v řádech stovek MPa. Výraznější odchylka se projevuje u hodnot získaných z cyklické CBR, které se liší v rozmezí cca 140 MPa. Takováto odchylka již může mít vliv jak na objemy použitých materiálů při výstavbě cesty, tak na tvorbu poruch. Musím však poznamenat, že cyklická CBR je v současné době ve fázi výzkumu a nemá oporu v normách.
6.3. Vývoj deformace cyklické zkoušky CBR V současnosti výsledky z cyklické zkoušky nemají charakter, kterého by bylo potřeba dosáhnout podle zásad mechaniky (obrázek č. 12). Tento vývoj deformace zobrazuje postup zkoušky realizované podle teorie profesora Molenaara. Pro potřeby praxe je třeba získat vývoj cyklické deformace zobrazené na obrázku č. 13, který odpovídá Hookovu zákonu. Je zde praktická potřeba změny postupu zkoušky a dále je potřeba pokračovat v sériích měření pro dostatečné zmapování chování materiálů při cyklickém zatěžování.
Obr. 12. Současný vývoj deformace cyklické CBR
42
Obr. 13. Vzor deformace v opakovaném zatížení dle Hookových zákonů (upcommons.upc.edu)
43
7. Diskuse Modul pružnosti lze definovat jako parametr každého materiálu. Jak je vidět z výsledků, rozdíl v hodnotách modulů na stejném materiálu je často natolik velký u různých způsobu získání modulu pružnosti, že nelze definovat modul pružnosti jako konstantní vlastnost konkrétního materiálu. Z tohoto tvrzení vyplývá, že je v současnosti nutné vyvíjet pro každou návrhovou metodu specifický způsob stanovení modulu pružnosti a respektovat jeho proměnlivost v závislosti na vlhkosti a míře zhutnění. To, že nyní není možné stanovit moduly pružnosti jako dané konstantní vlastnosti materiálů, lze vidět na srovnání výsledků této práce a směrných normových charakteristik uvedených v normě ČSN 73 1001. Pouze materiál skupiny G má obdobné výsledky modulu, jak v mých výsledcích, tak také v normových charakteristikách. Zeminy skupin F jsou v normových charakteristikách značně podhodnoceny, a to oproti výsledkům této práce o 70 MPa u metody VUIS, cca 160 MPa u metody TP, až o 350 MPa u modulů získaných z cyklické CBR. Zeminy skupin S jsou také podhodnoceny, a to oproti mám výsledkům o 20-40 MPa u metody VUIS, průměrně 120 MPa u metody TP a nejvíc o 180 MPa u modulů získaných z cyklické CBR. Pokud nebudu přihlížet ke směrným normovým charakteristikám, ale pouze výsledkům této práce je zde možné pozorovat jisté souvislosti mezi moduly. Při srovnání nesoudržných a málo plastických materiálů lze pozorovat jen drobné odchylky
mezi
moduly
získanými
z metody
TP
170
a
z cyklické
CBR.
Takové podobnosti ukazují na možnost vytvoření odpovídajících konstantních normových charakteristik, které by měly oporu v dostatečně obsáhlých sériích měření. Na rozdíl od toho jsou materiály F6-CL jíl s nízkou plasticitou a F8-CH jíl s vysokou plasticitou zatíženy příliš velkými odchylkami modulů. Překvapivým faktem je, že moduly pružnosti plastických materiálů jsou několikanásobně vyšší než u materiálu skupiny G a S. Způsobeno to mohlo být porušením materiálů při vlastním měření. Tato problematika je popsána Hauserem a kol. v článku Zkoušky CBR a IBI podloží a nestmelených podkladních vrstev vozovek (2011). U takto plastické zeminy zatím také chybí prověření závislostí spojených s problematikou chování jílových částic. Dle mého názoru je potřeba nejdříve definovat vztahy chování jílových částic v zeminách a následně se snažit o charakterizování modulů pružnosti zemin s vysokou plasticitou. Teprve až budou zjištěny konkrétní moduly pružnosti pro všechny materiály požívané v konstrukcích cest, bude možné definovat modul pružnosti jako specifický
44
parametr konkrétního materiálu. Po splnění této podmínky bude také teoreticky možné oprostit návrhové metody od vytváření specifických metod pro zjišťování modulů pružnosti.
Většina současných návrhových metod konstrukcí vozovek, je založena na znalosti deformačních charakteristik materiálů v jednotlivých konstrukčních vrstvách, tzv. modulů pružnosti a deformačního modulu podloží. Stanovení tohoto návrhového modulu pružnosti podloží je v současnosti, pro jednoduchost a rychlost této zkoušky, založeno na znalosti hodnoty CBR a dle dostupné literatury existuje mnoho přepočtových vztahů. Přesné stanovení únosnosti CBR je tedy zásadním předpokladem pro kvalitní návrh a realizaci konstrukcí vozovek (Huser a kol 2009). Ve výsledcích uvedených v článku Možnosti hodnocení kvality podloží vozovek lesních cest a rekreačních stezek (Ševelová, Humplík 2010) a také v článku Vlhkost a míra zhutnění ve zkušebnictví zemin pro dopravní stavby (Hauser a kol 2009) je jasně definována závislost CBR a objemové hmotnosti na vlhkosti. Měření ukázala, že při optimální vlhkosti wopt nedosahuje vzorek zeminy svého maxima únosnosti CBR. Hodnoty únosnosti jsou tedy závislé nejen na vlhkosti, při které je zkouška provedena, ale také na míře zhutnění zeminy. Mé výsledky potvrzují tvrzení, že hodnoty únosnosti jsou závislé na míře zhutnění zeminy. Na rozdíl od těchto dříve uvedených zjištění, výsledky také potvrzují původní předpoklad, který předpokládá dosahování maxima únosnosti CBR při optimální vlhkosti. Je třeba poznamenat, že vzorky pro oba články byly hutněny lisem, a tím bylo dosahováno prakticky stejné míry zhutnění. V této práci bylo pro hutnění vzorků použito standardního normového pěchu, což způsobilo odchylky v míře zhutnění. Je možné, že nejen míra zhutnění ovlivněna vlhkostí, ale také způsob hutnění může mít větší vliv na parametr CBR, než se předpokládalo.
45
8. Závěr Jak je vidět z výsledků srovnání modulů pružnosti tří metod, moduly se od sebe navzájem mohou značně lišit. U zemin skupiny F je to až dvojnásobek velikosti modulu mezi jednotlivými metodami. Dále u zemin skupiny S a G se rozdíly projevily minimálně. Často u nesoudržných a málo plastických zemin byl rozdíl mezi modulem získaným z TP 170 a cyklické CBR zanedbatelný. Dále se prokázalo, že dnes používané směrné normové charakteristiky podle ČSN 73 1001 jsou v hodnotách modulů pružnosti značně podhodnoceny. Je nutné říci, že pro jakkoli získaný modul pružnosti má být vždy specificky vytvořená návrhová metoda nebo naopak a nelze využívat modul pružnosti jedné návrhové metody do metody jiné. Z grafických výsledků se nepotvrdila dříve zjištěná závislost parametru CBR na míře zhutnění u zemin skupiny F, které vykazovaly dosahování maxima CBR při optimální vlhkosti. U dalších testovaných materiálů skupiny S a G se projevila také podobná závislost. Objevuje se zde také fakt, že míra zhutnění a od ní se odvíjející parametr CBR je závislá také na způsobu hutnění. Z naměřených hodnot je dále zřejmé, že dříve popsané závislosti nefungují vždy stejným způsobem a také při malém rozptylu hodnot vlhkosti. Potom závislost parametru CBR na vlhkosti muže být potlačena mírou zhutnění, která je ovlivněna použitým způsobu hutnění.
46
9. Summary As it is clear after comparing results of designing methods that elasticity modules can differ significantly. Within the soils of F group it is double of modules size between methods. Differences within groups S and G are minimal. Variance between modules gained from TP 170 any cyclic CBR were frequently negligible within incohesive and lightly plastic soils. Moreover, it was proved, that currently used standard characteristics of elasticity modules rates according to CSN 73 1001 are fairly under evaluated. It is necessary to use special designing method for elasticity module acquired certain way. Elasticity module of one designing method shouldn´t be used in other designing method. Graphical results didn´t confirm dependance of CBR parameter on concretion rate within soils of F group, which indicated reach of maximum CBR rate with optimal moisture. Tested materials of S and G group indicated similar relation. It is clear now, that concretion rate and CBR ratio also depends on mechanism of concretion. Measured values show that earlier described relations don´t work same way permanently or with small moisture dispersion. Afterwards dependence of CBR ratio on moisture can be lowered by concretion rate and it´s mechanism.
47
10. Použité zdroje Hanák, K. Mechanika zemin a zakládání staveb. Brno: MZLU v Brně, 2001. 122 s. ISBN 80-7157-536-4.
Hanák, K. Rozvoj zpevnění lesní dopravní sítě. Brno: Habilitační práce, MZLU v Brně, 1999. 122 s..
Hanák, K. a kol. Zpřístupňování lesa - Vybrané statě I. Brno: MZLU v Brně, 2002. 152 s. ISBN 80-7157-639-5.
Hanák, K. Zpřístupnění lesa - Vybrané statě II. Brno: MZLU v Brně, 2002. 100 s. ISBN 80-7157-569-0.
Hauser, J., Ševelová L., Kozhumplíková A. Vlhkost a míra zhutnění ve zkušebnictví zemin pro dopravní stavby. Brno: Geostar s.r.o., MZLU v Brně, 2009. 6 s. Hauser, J., Ševelová L., Kozhumplíková A. Zkoušky CBR a IBI podloží a nestmelených podkladních vrstev vozovek. Brno: Geostar s.r.o., MZLU v Brně, 2011. 6 s. Hrubešová, E. Zpřístupňování lesa. Brno: MZLU v Brně, 1995. 110 s. ISBN 80-7157-179-2. Molenaar, A. A. A. Repeated load CBR testing, a simple but effective tool for the characterization of fine soils and unbound materials. Delft: Delft University of Technology, 2008. 22 s. Ševelová, L., Humplík, P. Možnosti hodnocení kvality podloží vozovek lesních cest a rekreačních stezek. Brno: MZLU v Brně, 2010. 10 s.
ČSN EN 13286-2 ZMĚNA Z1 – Nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy - Část 2: Zkušební metody pro stanovení laboratorní srovnávací objemové hmotnosti a vlhkosti – Proctorova zkouška. Září 2009.
48
ČSN EN 13286-47 ZMĚNA Z1 – Nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy - Část 2: Zkušební metody pro stanovení kalifornského poměru únosnosti, okamžitého indexu únosnosti a lineárního bobtnání. Září 2009.
ČSN CEN ISO/TS 17892-4 – Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin. Část 4: Stanovení zrnitosti zemin. Duben 2005.
ČSN CEN ISO/TS 17892-12 – Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin. Část 12: Stanovení konzistenčních mezí. Duben 2005.
ČSN 72 1002 – Klasifikace zemin pro dopravní stavby. Prosinec 1993.
ČSN 72 1014 – Laboratorní stanovení meze tekutosti zemin. Prosinec 1987.
ČSN 73 1001 – Základová půda pod plošnými základy. Prosinec 1987.
ČSN 73 6173 – Návrh a provádění zemního tělesa pozemních komunikací. Únor 2010
TP 170 – Navrhování vozovek pozemních komunikací. Listopad 2004
Vzor deformace v opakovaném zatížení dle Hookových zákonů [cit. 2012-03-13]. Dostupné z: < http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3252/10/50777-10.pdf >.
49
