Mechanika hornin a zemin Cvičení
Marek Mohyla LPOC 315 Tel.: 1362 (59 732 1362)
[email protected] homel.vsb.cz/~moh050 geotechnici.cz
Podmínky udělení zápočtu: • docházka do cvičení – 75% (3 neúčasti), • docházka do laboratoří – 100% (možnost nahrazení), • včasné odevzdání (do 14 dnů od zadání) správně vypracovaných programů, • získání minimálně 18. bodů.
Bodové hodnocení: • 5 programů • testy: – ze cvičení: – z laboratoří: CELKEM:
10 b, 15 b, 10 b, 35 bodů
Náplň cvičení: • základní fyzikální a popisné vlastnosti zemin, • klasifikace zemin dle ČSN (731001) resp. 736133 a ČSN EN ISO 14688, • geostatická napjatost, • stlačitelnost a konsolidace zemin, • stabilita svahu, • laboratorní měření.
Laboratorní měření: • • • • • •
stanovení zrnitosti zeminy, stanovení měrné hmotnosti zeminy: pyknometrická zkouška, stanovení konzistenčních mezí: wP, wL, Proctorova zkouška zhutnění (Proctor Standart), oedometrická zkouška stlačitelnosti, stanovení pevnostních parametrů zeminy: smyková krabicová zkouška.
Základní popisné a fyzikální vlastnosti zemin
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Objemová hmotnost [kg m-3] - přirozeně vlhké zeminy - vysušené zeminy - skeletu (měrná hmotnost, zdánlivá hustota pevných částic) - saturovaná (zemina plně nasycen vodou) - zeminy pod HPV (Archimédův zákon)
=m/V d = md / V s = md / Vs s > d sat = (1-n)s + n*w su = (1-n)*(s - w)
Objemová tíha [kN m-3] (popisná vlastnost) = * g (pozor na dosazené jednotky)… -> d, s, sat, su g=10 [m*s-2]
w … su … d … … sat … s …
10 kN m-3 = (sat - w) (např.: 10,5 kN m-3) např.: 17,5 kN m-3 např.: 19 = (su + w) (např.: 20,5 kN m-3) např.: 26 kN m-3
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Pórovitost
n
Číslo pórovitosti
e
Vlhkost
w
Stupeň nasycení
Sr
Vp V Vp Vs
100 [%] n
[...]
mw 100 [%] ms
Vw n ( w ) [%] Vp n
Zrnitostní složení (následující cvičení)
(
m ms ) ms
e 1 e
e
n 1 n
Fyzikální a popisné vlastnosti zemin Pro nesoudržné zeminy (štěrky a písky) Index relativní ulehlosti e e d min I D max d max d emax emin d d max d min
ID 0-0,33 0,33-0,67 0,67-1
Pro soudržné zeminy (prachů a jílů) IC
Index konzistence tvrdá 0
pevná ws
tuhá
měkká
wP
wL w wL wP
kašovitá (tekutá) wL
w
plastická
Index plasticity Plasticita:
I P wL wP
Nízká Střední Vysoká Velmi vysoká Extrémně vysoká
IC <0 0 – 0,5 0,5 – 1,0 >1 >> 1
Stav Kyprý Středně ulehlý Ulehlý
Dříve
Konzistence Kašovitá až tekutá Plastická – měkká Plastická – tuhá Pevná Tvrdá (w<ws)
ID 0 až 15 15 až 35 35 až 65 65 až 85 85 až 100
Stav Velmi kyprý Kyprý Středně ulehlý Ulehlý Velmi 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
Mechanické vlastnosti zemin Pevnostní vlastnosti
Úhel vnitřního tření [°] Soudržnost zeminy c [kPa]
Přetvárné vlastnosti
Poissonovo číslo () [-] Modul pružnosti a přetvárnosti E [kPa, MPa, GPa]
Chemické vlastnosti zemin Rozbor vody Obsah jednotlivých částic (vápna uhličitanů, chloridů, síranů,…) Určení mineralogického složení
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 s = 2680 kg/m3, objemová hmotnost v nejnakypřenějším uložení d,min = 1450 kg/m3, objemová hmotnost v nejhutnějším uložení d,max = 1680 kg/m3. Určete: - objemovou hmotnost v přirozeném uložení, - objemovou hmotnost sušiny, - pórovitost, - číslo pórovitosti, - vlhkost, - stupeň nasycení, - relativní ulehlost zeminy.
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 po dešti.
Příklad 3 Zadání: Počáteční pórovitost vrstvy zeminy o tloušťce 4,5 m je 38%. Po stlačení vrstvy se pórovitost redukuje na 34%.
Určete: - tloušťku vrstvy po stlačení.
Příklad 4 Zadání: Hmotnost odebraného porušeného vzorku zeminy z vytvořené jamky byla m = 2,287kg a po vysušení md = 2,180kg. Do jamky byl nasypán suchý normový písek (pro volné uložení ρd2 = 1600 kg.m3) o hmotnosti m2 = 1,947kg. V laboratoři byla stanovena hustota pevných částic zeminy ρs = 2640kg.m3, minimální pórovitost 28,5% a maximální pórovitost 41,5%.
Určete: - objemovou hmotnost zeminy v přirozeném uložení, - index relativní ulehlosti zeminy v terénu.
Příklad 5 Zadání: V laboratoři byly pro vzorek zeminy stanoveny následující hodnoty objemových tíh: v přirozeném uložení; suché zeminy, skeletu (zrn zeminy). Zaznamenané hodnoty (25,0; 19,2; 17,0) nebyly však řádně označeny.
Určete: - (přiřaďte) číselné hodnoty k příslušným objemovým tíhám, - názvy zbývajících dvou objemových tíh a vypočtete jejich hodnoty, - stanovte popisné parametry zeminy.
Příklad 6 Zadání: Zemina má objemovou hustotu () 1910kg/m3, vlhkost (w) 9,5% a objemovou hustotu zrn (s) 2670 kg/m3.
Určete: - číslo pórovitosti, - stupeň saturace, - efektivní objemovou hmotnost zeminy.
