MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta
Pevnost ve střihu vybraných hornin ČR Diplomová práce
Vladimír Vrobel Vedoucí práce: Doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
© 2009 Vladimír Vrobel Všechna práva vyhrazena 2
Bibliografické informace Jméno a příjmení autora: Vladimír Vrobel Název diplomové práce: Pevnost ve střihu vybraných hornin ČR. Název v angličtině: Shear strength of selected rocks from Czech Republic. Studijní program: Geologie Studijní obor (směr), kombinace oborů: Geologie Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr. Rok obhajoby: 2009 Anotace: Smykový krabicový přístroj MATEST je primárně určen k testování puklin a jiných diskontinuit v horninách. Je také určen ke zkoušení smykové pevnosti skalních hornin. V manuálu přístroje se píše jen o primárním určení přístroje. V této práci byly řešeny problémy vzniklé při zkoušení smykové pevnosti skalních hornin použitím postupu z manuálu. Tento postup nebyl vhodný. Byla vypracována nová metodika a byla navržena a vyrobena nová součást přístroje, která umožnila testovat vývrty z magnetometrických zkoušek. Byla provedena měření smykové pevnosti a úhlu vnitřního tření na skalních horninách. Výsledky měření byly v rozsahu běžných hodnot pro dané horniny. Annotation: Rock Shear Box Assembly MATEST is primarily intended for the determination of joints and other discontinuities in rock masses. It is also developed for testing rock shear strength. There is written only about primary determination of equipment in the manual. This work has solved problems appeared during examination of rock shear strength using procedures described in manual. These procedures were not suitable. The new procedure was elaborated and new component for the device was designed and manufactured. This component allowed the equipment to test cores firstly assigned for AMS determination. Measurements of rock shear strength and angle of internal friction where done. Results of measurements were in extension of common values for given rocks. Klíčová slova: smykový krabicový přístroj, smyková pevnost hornin, normálové napětí, smykové napětí, úhel vnitřního tření, Mohrova obálka, Coulombovo kriterium, Griffithovo kriterium, Treskovo kriterium Key words: shear box assembly, shear strength of rocks, normal stress, shear stress, angle of internal friction, Mohr’s envelope, Coulomb’s criterion, Griffith’s criterion, Treska’s criterion
3
4
5
6
Obsah 1. ÚVOD ............................................................................................................................................................... 11 1.1 NAPJATOST .................................................................................................................................................. 11 1.2 MOHROVA OBÁLKA ..................................................................................................................................... 11 1.3 PROBLÉM ..................................................................................................................................................... 12 2. METODIKA .................................................................................................................................................... 15 2.1 PŘÍSTROJ...................................................................................................................................................... 15 2.2 POUŽITÍ PŘÍSTROJE ...................................................................................................................................... 21 2.3 ZKOUŠKY NA HORNINÁCH ........................................................................................................................... 27 2.4 HLAVNÍ PROBLÉMY A JEJICH ŘEŠENÍ ............................................................................................................ 28 2.5 POUŽITÍ OCELOVÉ VLOŽKY .......................................................................................................................... 30 3. PŘÍKLAD POUŽITÍ NA HORNINÁCH ČESKÉHO MASIVU ................................................................ 33 3.1 PÍSKOVEC AŽ PRACHOVEC KRUŠNÝCH HOR ................................................................................................. 33 3.2 GRANIT MASIVU PLECHÉHO......................................................................................................................... 34 3.3 GRANIT KONTAKTU MASIVU PLECHÉHO A TŘÍSTOLIČNÍKU.......................................................................... 34 3.4 ORDOVICKÝ PRACHOVEC ............................................................................................................................. 35 3.5 KOSOVSKÉ PÍSKOVCE AŽ PRACHOVCE ......................................................................................................... 36 3.6 JÍLOVEC KLENTNICKÉHO SOUVRSTVÍ ........................................................................................................... 36 3.7 POROVNÁNÍ MĚŘENÝCH DAT ....................................................................................................................... 37 3.8 VLASTNOSTI ZKOUŠENÝCH HORNIN ............................................................................................................. 38 4. ZÁVĚR ............................................................................................................................................................. 39 5. LITERATURA ................................................................................................................................................ 41 6. PŘÍLOHY ........................................................................................................................................................ 43 6.1 MĚŘENÁ DATA ............................................................................................................................................ 43 6.2 FOTODOKUMENTACE ................................................................................................................................... 46
7
8
Předmluva V roce 2006 byl zakoupen smykový krabicový přístroj od Italské společnosti MATEST. Dle výrobce se jedná o přenosné zařízení určené hlavně ke zjištění vlastností spár a jiných diskontinuit v okolí důlních děl, pod základy a uvnitř svahů. Dále výrobce uvádí možnost použít stroj ke stanovení smykové pevnosti hornin. To byl hlavní důvod ke koupi tohoto přístroje. V manuálu dodaném k přístroji se popisuje pouze první možnost využití. Při tomto postupu však skalní horninu nebylo možné porušit. České technické normy se o smykové zkoušce na podobném přístroji nezmiňují. Dokonce ani v anglicky psané zahraniční literatuře nejsou zmínky o metodice provádění smykové zkoušky na zařízení tohoto typu dostatečné. Bylo tedy nutné zjistit jakým způsobem je možné použít stroj k určování smykové pevnosti skalních hornin a to je hlavní cíl mé diplomové práce.
Poděkování Chtěl bych poděkovat především svému školiteli Rostislavu Melicharovi za příležitost pracovat na tomto tématu, za projevené pochopení a trpělivost. Dále chci poděkovat Ivanu Poulovi za ochotu při spolupráci a za poskytnutá data. Děkuji také Kryštofu Vernerovi a Janu Černému za poskytnutí jádrových vývrtů původně určených k magnetometrickým zkouškám. Děkuji Jiřímu Vošmikovi za pomoc při výrobě ocelové vložky. Na závěr děkuji všem doktorandům a spolužákům, kteří se věnuji oboru Geologie za to, že vytvořili tak úžasný a společenský kolektiv, jež mi nejlepším možným způsobem zpříjemnil pobyt na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity v Brně.
9
10
1. Úvod Znalost smykového napětí nutného k porušení horniny v závislosti na známém normálovém napětí lze využít ke konstrukci Mohrovy obálky (Nadai, 1950), což je funkce přibližně popisující mez porušení horniny. Z důvodu větší využitelnosti ve stavební praxi je problematika vztahu normálového a smykového napětí podrobně rozpracována hlavně pro zeminy a základové půdy. Zkoumáním vztahu napětí ve skalních horninách se u nás tolik pozornosti nevěnuje.
1.1 Napjatost V rámci každého masivu skalní horniny působí napjatost (Means, 1975). Stav napjatosti v obecném bodě horniny je charakterizován elipsoidem napjatosti (Oertel, 1996), jehož osy jsou určeny třemi navzájem kolmými napětími σ1, σ2, σ3 (obr. 1.1A). Na každou obecnou plochu v hornině působí normálové napětí (obr. 1.1B: σn), které je k ní kolmé a tangenciální napětí (obr. 1.1B: τ), které je s ní paralelní (Bayly, 1992). Výslednicí je vektor napětí (obr. 1.1B: s). Díky působení těchto napětí dochází v horninách ke vzniku poruch (Price, 1966).
Obr. 1.1: Napjatost obecně (A) a v ploše (B). Vysvětlení v textu.
1.2 Mohrova obálka Pomocí smykového krabicového přístroje jsem chtěl blíže zkoumat vztah smykového napětí a normálového napětí, jež je vyjádřen Mohrovou obálkou. Mohrova obálka je nejčastěji popsána pomocí Coulombova kritéria (Middleton & Wilcock, 2001; obr. 1.2), které předpokládá lineární závislost smykového a normálového napětí působících na určité ploše. Tato závislost je vyjádřena rovnicí: τ krit = τ 0 + σ ⋅ tgϕ Kde φ je úhel vnitřního tření, σ je normálové napětí působící na plochu, τ0 je počáteční pevnost ve smyku při nulovém normálovém napětí a τkrit je pevnost ve smyku při určitém normálovém napětí (Middleton & Wilcock, 2001). 11
Obr. 1.2: Mohrovo zobrazení Coulombova kriteria. Přesněji popisuje Mohrovu obálku tzv. Griffihtovo kritérium (Nadai, 1950; obr. 1.3). Griffithova teorie předpokládá, že v materiálu již existují drobné trhlinky. Závislost normálového a smykového napětí je v tomto případě parabolická a je popsána touto rovnicí: 2 τ krit = −4T0 ⋅ σ + 4T02 Kde T0 je pevnost v tahu. Tento parametr určuje průsečík Mohrovy obálky a osy normálového napětí. Pokud do rovnice dosadíme σ = 0 dostaneme hodnotu počáteční pevnosti ve smyku: τ 0 = 2T0
Duktilní (tažné) chování materiálu při velmi vysokých tlacích nejlépe vystihuje tzv. treskovo kriterium. Treskova teorie předpokládá, že při vysokých tlacích je pevnost materiálu nezávislá na normálové složce napětí a je konstantní. τ = τT Kde τT je maximální smykové napětí při dané teplotě. Úhel vnitřního tření je konstantní a je roven nule (Nadai, 1950).
1.3 Problém Pomocí smykového přístroje jsem chtěl potvrdit nebo rozšířit dosavadní znalosti o vztahu normálového a smykového napětí. Bohužel podle manuálu přiloženého k přístroji se nedařilo zkoušku na skalních horninách provést. Bylo tedy nutné pro zkoušení skalních hornin vypracovat novou metodiku.
12
Obr. 2.3: Mohrovo zobrazení Griffithova kriteria.
13
14
2. Metodika Přenosný smykový krabicový přístroj od společnosti MATEST je primárně určen k testování vlastností puklin a dalších diskontinuit v horninách. Výrobce uvádí, že je možné přístroj použít i k testování smykové pevnosti hornin, avšak tuto možnost použití v manuálu nepopisuje. Zabýval jsem se proto nejen popisem přístroje a jeho součástí, ale hlavně problémy při jeho využití ke zkoušení smykové pevnosti hornin.
2.1 Přístroj
Obr. 2.1: Smykový krabicový přístroj (shearbox).
15
Přenosné zařízení pro smykové zkoušky hornin nebo smykový krabicový přístroj (obr. 2.1) umožňuje testovat vzorky tvaru krychle nebo válcovitá vrtná jádra do velikosti 125 mm. Základní koncepce provádění zkoušky počítá se zalitím vzorku do rychle tuhnoucí sádry, betonu nebo epoxidové malty, aby bylo možné upnutí mezi pohyblivé čelisti stroje, kterými se pomocí hydraulického systému přenáší působící napětí, jež je zaznamenáno měřícím systémem (MATEST).
2.1.1 Struktura přístroje Přístroj má pět základních částí: tělo, systém měření vertikálního posunu, hydraulická čerpadla, zařízení na udržování konstantního tlaku, formu pro zalévání vzorků. Tělo:
Se skládá ze dvou hlavních navzájem pohyblivých částí: horní část a dolní část (obr. 2.2).
Obr. 2.2: Tělo přístroje. Součástí horní části (obr. 2.3) jsou horní čelist (obr. 2.3: a), vertikální hydraulické beranidlo (obr. 2.3: b), čtyři hřídele sloužící k připojení ocelových kabelů (obr. 2.3: c), dva terčíky pro upnutí měřidla horizontálního posunu (obr. 2.3: d), závity k upevnění měřícího systému (obr. 2.3: e).
16
Obr. 2.3: Horní část přístroje.
17
Součástí dolní části (obr. 2.4) jsou spodní čelist (obr. 2.4: a), stojan (obr. 2.4: b), dvě hydraulická beranidla (obr. 2.4: c) působící proti sobě, hřídel k připojení ocelových kabelů (obr. 2.4: d), konstrukce k upevnění měřidla horizontálního posunu (obr. 2.4: e), závity k upevnění měřícího systému (obr. 2.4: f). Každé beranidlo je vybaveno rychloupínací hydraulickou spojkou (obr. 2.4: g).
Obr. 2.4: Dolní část přístroje. Další součástí těla jsou ocelové kabely a ocelové třmeny (obr. 2.5), šest šroubů a podložek pro uchycení ocelových kabelů.
Obr. 2.5: Třmeny s ocelovými kabely.
18
Systém měření vertikálního posunu:
Je tvořen čtyřmi měřidly posunu (obr. 2.6: a), dvěma spodními nosníky terčíků (obr. 2.6: b), čtyřmi terčíky pro opření měřidel (obr. 2.6: c), dvěma horními nosníky pro upnutí čtyř měřidel vertikálního posunu (obr. 2.6: d), osmi šrouby (obr. 2.6: e) a čtyřmi podložkami (obr. 2.6: f) pro uchycení systému k tělu přístroje.
Obr. 2.6: Součásti systému měření vertikálního posuvu. Hydraulická čerpadla:
Jsou vybavena rychloupínacími hydraulickými spojkami (obr. 2.7: a), měřiči tlakové síly s indikací maximální dosažené tlakové síly (obr. 2.7: b), pákami (obr. 2.7: c), vypouštěcími (obr. 2.7: d) a napouštěcími ventily (obr. 2.7: e), dvěmi hydraulickými hadicemi (obr. 2.7: f).
19
Obr. 2.7: Ruční hydraulické čerpadlo. Zařízení na udržování konstantního tlaku:
Součástí komory (obr. 2.8: a) je hydraulický píst (obr. 2.8: b), měřič tlaku v pístu (obr. 2.8: c), napouštěcí ventil (obr. 2.8: d), vypouštěcí ventil (obr. 2.8: e), hydraulické spojky a hadice (obr. 2.8: f), ruční vzduchové čerpadlo (obr. 2.8: g).
Obr. 2.8: Zařízení na udržování konstantního tlaku.
20
Forma pro zalévání vzorků:
Je tvořena dvojicí hliníkových tvarovacích forem (obr 2.9: a), dvojicí bočnic z plexiskla (obr 2.9: b), osmi upínacími šrouby (obr 2.9: c), čtyřmi polohovacími šrouby (obr 2.9: d), svorkou pro uchycení vzorku (obr 2.9: e).
Obr. 2.9: Forma pro přípravu vzorků sádrováním.
2.2 Použití přístroje Nejdříve zvolíme velikost vzorku a připravíme jej k testování zalitím do formy pomocí sádry nebo jiného média. Přístroj sestavíme a provedeme jeho kontrolu. Poté provedeme samotnou zkoušku bez nebo s použitím zařízení na udržování konstantního tlaku.
Obr. 2.10: Vzorky připravené sádrováním.
21
2.2.1 Volba velikosti vzorku Přístroj má omezený rozsah působících sil. Ten je dán rozsahem měřičů tlakové síly. Rozsah měřičů je 0 až 50 kN. Ve vzorku vzniká napětí podle vztahu, F p= S kde F je působící síla a S je plocha vodorovného průřezu vzorku. Z toho vyplývá: čím větší je plocha tím menší je napětí a naopak. Je tedy potřeba zvolit velikost vzorku tak, aby předpokládané působící smykové napětí ve vzorku nebylo menší než tabulková hodnota pro danou horninu.
2.2.2 Příprava vzorků Vzorek lze připravit zalitím do rychle tuhnoucí sádry. Forma má celkový objem 2,13 dm3. Vzorek se zalévá nejdříve do jedné poloviny formy a po utuhnutí sádry se zalije i do poloviny druhé. Objem vzorku odečteme od objemu formy, dostaneme objem sádry potřebný pro zalití vzorku. Podle údajů od výrobce sádry vypočteme potřebnou hmotnost sádry a vody k zalití. Formu i bočnice namažeme zevnitř vazelínou. Vzorek upneme pomocí svorky a polohovacích šroubů do požadované polohy v první části formy a vyjmeme. Namícháme si polovinu potřebného množství sádry. Do první poloviny formy opatřené bočnicemi nalijeme sádru a vložíme do ní vzorek ve svorce. Počkáme až sádra utuhne. Odstraníme bočnice a připevníme je k druhé polovině formy. Namícháme polovinu z potřebného množství sádry a nalijeme jí do druhé poloviny formy. První polovinu se vzorkem překlopíme do druhé a necháme utuhnout (obr. 2.10A). Po utuhnutí sundáme bočnice a jemně vyšroubujeme polohovací šrouby (obr. 2.10B). Zalitý vzorek poté lehce vyjmeme z formy. V případě použití jiného media než sádry je postup totožný (MATEST).
2.2.3 Sestavení přístroje Umístíme přístroj na zem nebo na pevný stůl. Pomocí rychloupínacích spojek připojíme hydraulické hadice k vertikálnímu a jednomu horizontálnímu beranidlu (obr. 2.11: a). Obdobně připojíme hadice k čerpadlům (obr. 2.11: b). Osadíme čerpadla měřiči tlakové síly (obr. 2.11: c). Přišroubujeme spodní nosníky a terčíky systému měření vertikálního posunu (obr. 2.11: d).
22
Obr. 2.11: Schéma pro sestavení přístroje.
Obr. 2.12: Poloha připraveného vzorku v přístroji.
23
2.2.4 Kontrola přístroje Po každém sestavení přístroje nebo po jasném úniku hydraulického oleje je nutné zkontrolovat jeho hladinu v zásobníku čerpadel. Čerpadlo umístíme do vertikální polohy napouštěcím ventilem směrem vzhůru. Odšroubujeme napouštěcí ventil (obr. 2.7: e) montážním klíčem č. 15. Součástí ventilu je pacička s ryskou udávající minimální a maximální hladinu oleje. Dolijeme takové množství oleje, aby hladina ležela mezi dvěmi ryskami na pacičce. Používáme hydraulický olej doporučený výrobcem čerpadel.
2.2.5 Provedení zkoušky Horní část přístroje sejmeme a umístíme připravený vzorek do spodní čelisti (obr. 2.12: a). Položíme horní část na vzorek (obr. 2.13: a). Třmen s delšími ocelovými kabely osadíme na vertikální beranidlo, nasadíme oka na koncích kabelů na hřídel ve spodní části a zajistíme podložkami a šrouby. Ocelové kabely by měly ležet v rovině kolmé na směr smyku a procházející středem vzorku (obr. 2.13: b). Jeden z třmenů s kratšími kabely osadíme na horizontální beranidlo, nasadíme oka na koncích kabelů na dvě hřídele na horní části a zajistíme podložkami a šrouby (obr. 2.13: c). Přišroubujeme horní nosníky měřícího systému k horní části a osadíme je čtyřmi měřidly vertikálního posunu tak, aby se dotýkala terčíků na spodních nosnících (obr. 2.13: d). Na hřídel upevněnou ke spodní části nasadíme svorku s měřidlem horizontálního posunu tak, aby se dotýkalo terčíku na horní části (obr. 2.13: e).
Obr. 2.13: Kompletace přístroje a jeho součástí před zkouškou.
24
Vzorek lehce zatížíme normálovou silou (obr. 2.14: σ) pohybem páky čerpadla nahoru a dolů a zkontrolujeme jestli vertikální ocelové kabely prochází rovinou kolmou na směr smyku a procházející středem vzorku (obr. 2.14: a). Dále zatěžujeme vzorek normálovou silou (obr. 2.14: σ) na požadovanou hodnotu. Poté pomocí druhého čerpadla působíme na vzorek smykovou silou (obr. 2.14: τ) až do porušení. V intervalech horizontálního posunu (obr. 2.14: b) můžeme odečítat vertikální posun (obr. 2.14: c). Po porušení vzorku nejdříve snížíme tlak v čerpadle připojeném na horizontální beranidlo a poté v čerpadle připojeném na vertikální beranidlo. Tlak snižujeme pomocí vypouštěcího ventilu (obr. 2.7: d). Dále odstrojíme měřiče horizontálního a vertikálního posunu. Odšroubujeme horní nosníky měřidel. Sundáme nejdříve horizontální třmen a poté vertikální třmen. Sejmeme horní část přístroje. Vyndáme porušený vzorek a můžeme prozkoumat smykovou plochu.
Obr. 2.14: Schéma postupu při zkoušce.
2.2.5 Použití zařízení na udržování konstantního tlaku Připojíme hydraulickou hadici pomocí montážního klíče č. 19 ke komoře zařízení (obr. 2.15: a) a nalijeme do ní pomocí střičky olej. Druhý konec hadice připojíme k hydraulické spojce tvaru písmene T (obr. 2.15: b) do níž jsme také nalili olej. Hydraulickou spojku nyní můžeme osadit na čerpadlo místo měřiče tlakové síly (obr. 2.15: c). Měřič se osadí na horní konec spojky (obr. 2.15: d). Pomocí ruční vzduchové pumpy zvýšíme tlak v pístu na nenulový (obr.
25
2.15: e). Pokud by mělo dojít ke změně tlaku jinak než použitím čerpadla na kterém je zařízení připojeno, dojde k přenesení této změny tlaku do pístu v zařízení, což se projeví jako výchylka na měřiči tlaku v pístu.
Obr. 2.15: Postup při použití zařízení na udržování konstantního tlaku.
Obr. 2.16: Zkušební těleso zalité do jedné poloviny formy.
26
2.3 Zkoušky na horninách První testovací zkoušku jsem provedl na vzorku vápence z lomu v Mokré v Moravskoslezském paleozoiku (Mísař, 1983) (obr. 2.16). Jednalo se o tmavě šedý vápenec s puklinami bez výplně. Rozměr vzorku byl 85x85x88 mm. Rozměry jsem volil z důvodu úspory sádry. Objem vzorku byl 6,4 dm3. Potřebná hmotnost sádry pro zalití jedné poloviny byla stanovena na 0,99 kg. Vzorek jsem upevnil pomocí svorky a zasádroval první polovinu do formy potřené zevnitř vazelínou. Po 25 minutách sádra utuhla. Druhou polovinu jsem zasádroval obdobně. Po dvou hodinách sádra zatuhla dostatečně a vzorek zůstal nehybný. Vzorek jsem vyňal z formy a nechal dalších 24 hodin vyschnout. Ukázalo se, že hrany vzorku byly při sádrování příliš blízko stěnám formy. Navrhl jsem proto nové rozměry zkušebního tělesa se zkosenými hranami (obr. 2.17A).
Obr. 2.17: Návrh vzorku (vlevo); světle šedý vápenec z lomu v Mokré. Stejným způsobem jsem zasádroval druhý zkušební vzorek se zkosenými hranami o rozměrech 107x95x85 mm. Jednalo se o světle šedý až hnědý vápenec z lomu v Mokré s puklinami vyplněnými epidotem a křemenem (obr. 2.17B). První vzorek jsem umístil do stroje způsobem popsaným výše (viz. Provedení zkoušky). Už při zatěžování normálovou silou (do 20 kN) docházelo k praskání sádry což se projevovalo charakteristickým zvukem. Po zatížení smykovou silou docházelo k rotaci vzorku uvnitř sádrového odlitku. To se projevilo značným rozpraskáním sádry (obr. 2.18A, 2.18B).
27
Obr. 2.18: Rozpraskaná sádra po provedení testovací zkoušky na vápenci z lomu v Mokré (A vlevo nahoře, B vpravo nahoře, C vlevo dole). Po ukončení zkoušky nejevil vzorek žádné známky poškození (obr. 2.18C). Obdobně se choval i vzorek druhý. Rozhodl jsem se změnit zalévací médium a použít cement. K přípravě byl použit cement CEM I/42,5 a jako plnivo byl použit říční písek. K úplnému utuhnutí cementu je podle technických norem potřeba 28 dní. To činí cement nevhodný k použití při zkouškách z hlediska časové náročnosti. Po utuhnutí a provedení zkoušky se vzorek s cementem zachoval podobně jako se sádrou. Už při zatěžování normálovou silou docházelo k praskání cementu. Rozpraskání bylo menší než v případě sádry. Při zatěžování smykovou silou jsem dosáhl maxima měřiče. Došlo k dalšímu mírnému rozpraskání cementu a rotaci vzorku uvnitř. Vzorek opět zůstal neporušen. Podobná zkouška byla provedena na stejném vzorku se čtvrtinovým průřezem o rozměrech 50x46x46 mm. Došlo ke stejným jevům jako u zkoušek předcházejících.
2.4 Hlavní problémy a jejich řešení Nízká pevnost zalévacího média, příliš nízké napětí působící na vzorek o velkých rozměrech, přístroj není dimenzován na zkoušení tak pevné horniny. Aby se dosáhlo vysokých napětí, bylo tedy potřeba použít zkušební tělesa o malém průřezu. Jako vhodná tělesa se ukázaly jádrové vývrty z magnetometrických zkoušek. Bylo jich k dispozici velké množství což ušetřilo čas pro odebírání vzorků a mají průměr pouze 25,4 mm což umožnilo dosáhnout
28
maximálního napětí 98,7 MPa. Zalévací média takové napětí nepřenesou. Z těchto důvodů jsem navrhl a nechal vyrobit speciální ocelovou vložku, která přesně zapadne do čelistí přístroje (obr. 2.19).
Obr. 2.19: Návrh ocelové vložky v programu 3Ds Max. Do ocelové vložky se dá uchytit vývrt o průměru 25,4 mm a délky od 25 mm do 55 mm. Vložka se skládá z vnější vložky (obr. 2.20: a) která umožňuje použití různých vnitřních vložek (obr. 2.20: b) pro různé průměry vývrtů (obr. 2.20: e). Toto řešení urychlilo testování tím, že není potřeba nic cementovat nebo sádrovat a je možné využít vývrty hornin z magnetometrických zkoušek, kterých je k dispozici velké množství. Další výhodou je, že ocel má mnohem vyšší pevnost než horniny, proto výborně přenese zatížení do zkoušeného tělesa.
29
2.5 Použití ocelové vložky Ocelová vložka se skládá z vnější vložky, která je tvořena spodním a horním hranolovitým tělesem (obr. 2.20: a) a vnitřní vložkou, která je tvořena spodním a horním válcovitým tělesem (obr. 2.20: b). Každé z těles se dá rozebrat na dvě poloviny pomocí šestihranného (imbusového) klíče č. 10 a č. 4.
Obr. 2.20: Přehled součástí ocelové vložky. Rozebereme spodní polovinu vnitřní vložky a umístíme do ní několik ocelových podložek (obr. 2.20: c) tak, aby zkušební těleso opřené o podložky přesahovalo vložku přibližně o polovinu své délky (obr. 2.21: a). Přišroubujeme druhou polovinu vnitřní vložky (obr. 2.21: b). To stejné provedeme s horní polovinou vnitřní vložky (obr. 2.21: c). Počet ocelových podložek volíme tak, aby mezi spodní a horní vnitřní vložkou zůstal průsvit přibližně 1 mm. Zkušební těleso tvaru válce nemusí mít vždy průměr přesně 25,4 mm, proto je vhodné použít úzké proužky tenkého (0,5 mm) ocelového plechu různých délek (obr. 2.20: d) pro dokonalé uchycení zkušebního tělesa.
30
Obr. 2.21: Postup při uchycování vzorku do vnitřní vložky.
Obr. 2.22: Umístění vnitřní vložky do vnější vložky. Vnitřní vložku s uchyceným tělesem umístíme do spodní části vnější vložky s ohledem na požadovaný směr smyku a přiklopíme horní částí (obr. 2.22). Aby nedošlo k rozkladu smykové síly na nakloněné rovině čelistí a vnější vložky, je třeba umístit mezi čelisti a vnější vložku smirkový papír. Dále postupujeme stejně jako v případě vzorku připraveného pomocí sádry. Výsledkem je přetržení vzorku po předurčené ploše smyku (obr. 2.23).
31
Obr. 2.23: Porušený vzorek prachovce z Krušných hor.
32
3. Příklad použití na horninách Českého masivu Zkoušky jsem provedl celkem na 88 vzorcích tvaru válce o průměru 25,4 mm. Z toho 14 vzorků pocházelo z pískovce až prachovce Krušných hor, 23 vzorků pocházelo z granitu masivu Plechého; 18 vzorků bylo ze sz. kontaktu masivu Plechého a masivu Třístoličníku v Moldanubické oblasti (Mísař, 1983); 9 vzorků bylo z ordovických zbřidličnatělých prachovců s příměsí železa z lokality Tuklaty ve Středočeské oblasti (Mísař, 1983) a 24 vzorků bylo z kosovských pískovců až prachovců z lomu u Libomyšle ve Středočeské oblasti (Mísař, 1983). Vzorky z Krušných hor, masivu Plechého a masivu Třístoličníku mi poskytl Kryštof Verner. U poskytnutých vzorků pískovce až prachovce z Krušných hor není známá přesná lokalizace. Vzorky ordovických prachovců a kosovských pískovců až prachovců mi poskytl Jan Černý. Všechny vzorky, vyjma jílovce klentnického souvrství z báze násunu na Z okraji flyšového pásma Západních Karpat (Poul & Melichar, 2008) byly testovány pomocí ocelové vložky. Při určité hodnotě normálového napětí, pokud to bylo možné, jsem testoval vždy tři zkušební tělesa. Pro každý typ horniny jsem vynesl hodnoty smykového (τ) a normálového (σ) napětí do grafů vyjadřujících jejich vzájemnou závislost. K určení průběhu Mohrovy obálky jsem použil funkci spojnice trendu v programu Excel.
3.1 Pískovec až prachovec z Krušných hor Všechna zkušební tělesa z této lokality byla označena znaky EG70 a další blíže určující dvojcifernou číslicí a písmenem. Jednalo se o světle hnědý jemnozrnný pískovec až prachovec. Měření byla prováděna v rozsahu normálového napětí od 11,84 MPa do 39,47 MPa. Jedno měření bylo provedeno při nulovém normálovém napětí. U dvou zkušebních těles došlo k mírnému porušení již při zatěžování normálovým napětím o hodnotě 39 MPa, proto došlo k vytvoření smykových ploch při výrazně nízkém napětí o hodnotě kolem 24 MPa (Obr. 3.1: a). Po odstranění těchto dat a vytvoření spojnice trendů by Mohrova obálka mohla mít parabolický průběh (Obr. 3.1).
Obr. 3.1: Průběh Mohrovy obálky pro prachovec z Krušných hor.
33
3.2 Granit masivu Plechého Vzorky nesly označení JT17 a JT18 s dalším blíže určujícím popisem. Vývrty pocházely z centrální části masívu (Verner, 2007). Měření byla provedena v rozsahu normálového napětí od 9,87 MPa do 65,62 MPa. Tři zkoušky byly provedeny při nulovém normálovém napětí. Vynesená spojnice trendu ukazuje parabolický průběh Mohrovy obálky (Obr. 3.2).
Obr. 3.2: Pravděpodobný průběh Mohrovy obálky pro granit masivu Plechého.
3.3 Granit kontaktu masivu Plechého a Třístoličníku Na zkušebních tělesech bylo použito označení KV505A a KV505B s dalším rozlišujícím popisem. Vzorky pochází ze SZ kontaktu masivu Plechého a Třístoličníku (Verner, 2007). Při testování bylo normálové napětí v rozsahu od 19,74 MPa do 52,30 MPa. Devět vzorků bylo porušeno při nulovém normálovém napětí. V grafu má spojnice trendu téměř lineární průběh (Obr. 3.3).
34
Obr. 3.3: Průběh Mohrovy obálky pro granit kontaktu masivu Plechého a Třístoličníku
3.4 Ordovický prachovec Jedná se o ordovický zbřidličnatělý prachovec s příměsí železa z lokality Tuklaty (na V od Prahy). Zkušební tělesa byla porušována v rozsahu normálového napětí od 9,87 MPa do 29,60 MPa. Jeden vzorek byl testován při nulovém normálovém napětí. Při normálovém napětí 29,60 MPa bylo smykové napětí nutné k porušení zřetelně menší. Při těchto napětích je možné Mohrovu obálku vyjjádřit Treskovým kritériem (Obr. 3.4).
Obr. 3.4: Průběh Mohrovy obálky pro ordovický prachovec z Tuklat.
35
3.5 Kosovské pískovce až prachovce Jednalo se o kosovské pískovce až prachovce z lomu u Libomyšle. Vzorky byly testovány v rozsahu normálového napětí od 9,87 MPa do 69,07 Mpa. Jeden vzorek byl porušen při nulovém normálovém napětí. Mohrova obálka má očekáváný průběh (obr. 3.5).
Obr. 3.5: Průběh Mohrovy obálky pro kosovský pískovec až prachovec.
3.6 Jílovec klentnického souvrství Zkoušky na jílovci klentnického souvrství prováděl Ivan Poul. Jedná se o hnědě zbarvený vápnitý jílovec z lokality Perná v Pavlovských vrších (Poul & Melichar, 2008). Celkem byly testovány čtyři vzorky. Zkušební tělesa měla tvar krychle o hraně sedm centimetrů. K přípravě zkušebních těles byla použita sádra (obr. 3.6). Vzorky byly porušovány v rozsahu normálového napětí od 3,39 MPa do 8,67 MPa. Pravděpodobný průběh Mohrovy obálky ukazuje, že se jedná o velmi měkkou horninu (obr. 3.7).
36
Obr. 3.6: Porušené vzorky jílovce z Klentnického souvrství.
Obr. 3.7: Pravděpodobný průběh Mohrovy obálky pro jílovec klentnického souvrství.
3.7 Porovnání měřených dat Granitoidní horniny jsou pevnější, křehčí a mají v tomto rozsahu napětí spíše lineární průběh Mohrovy obálky, zatímco sedimentární horniny jsou méně pevné, plastičtější a mají tedy v tomto rozsahu napětí parabolický průběh Mohrovy obálky (obr. 3.8). Pro vyjádření funkce Mohrovy obálky stačí u granitoidních hornin použít lineární Coulombovo kritérium, zatímco u sedimentárních pískovců, prachovců a jílovců je třeba použít parabolické Griffitovo kritérium.
37
Obr. 3.8: Porovnání Mohrových obálek testovaných hornin.
3.8 Vlastnosti zkoušených hornin Z dat vynesených v grafech vyjadřujících závislost smykového napětí na normálovém napětí je možné určit počáteční smykovou pevnost a průměrný úhel vnitřního tření (tab. 1). Hodnoty počátečních smykových napětí byly odečteny z grafů v místě kde Mohrova obálka protíná svislou osu. Hodnoty úhlů vnitřního tření byly odečteny v úsecích Mohrových obálek pomocí programu AutoCAD a zprůměrovány. hornina prachovec (Krušné hory) granitoid (Plechý) granitoid (Plechý/Třístoličník) prachovec (Tuklaty) pískovec (Libomyšl) jílovec (Perná)
počáteční smyková pevnost [MPa] 6,41 5,10 8,44 5,00 7,89 0,80
úhel vnitřmího tření [°] 34 46 48 28 31 22
Tab. 1: Počáteční smyková pevnost a úhel vnitřního tření zkoušených hornin.
38
4. Závěr Nově vytvořené metodické postupy se týkají zkoušek skalních hornin vyšších pevností. Po neúspěších s většími zkušebními tělesy připravovanými pomocí sádry nebo cementu, byla navržena a vyrobena speciální ocelová vložka, která značně urychlila postup provádění zkoušek, protože není třeba čekat na vytvrdnutí sádry nebo cementu. Tato vložka je určena pro testování vývrtů dříve použitých k magnetometrickým zkouškám. Tyto vývrty mají menší průřez dovolující dosahovat vyšších napětí a k dispozici je velký počet těchto těles. Za účelem zkoušení pevnosti ve smyku skalních hornin by bylo vhodné zvýšit rozsah měřených tlakových sil z původních 50 kN na 100 kN pořízením nových měřičů, protože přístroj je dimenzován na vyšší tlaky. Dále je vhodné nechat vyrobit více vnitřních vložek s různými průměry komor pro zkoušení jádrových vývrtů s různými průměry. Počáteční smyková pevnost v případě granitoidu masivu Plechého je výrazně menší než bylo očekáváno. Dva ze tří vzorků (JT17-1/1 a JT18-2/6) testovaných při nulovém normálovém napětí byly porušeny při výrazně nízkém smykovém napětí. To mohlo být způsobeno přítomností většího množství částečně zvětralého biotitu nebo celkovým navětráním vzorků. V případě vzorku označeného JT18-2/6 došlo v průběhu testování dokonce k rozpadu spodní poloviny zkušebního tělesa. U ostatních zkoušených hornin byly zjištěné hodnoty počáteční smykové pevnosti dle očekávání (Suppe, 1985). Zjištěné hodnoty úhlů vnitřního tření zkoušených hornin jsou v rámci běžných rozsahů (Suppe, 1985). Nejvyšší hodnota úhlu vnitřního tření byla zjištěna u granitoidů, což bylo předpokládáno. Nejnižší hodnota byla zjištěna u jílovce z Perné, který má výrazně nižší počáteční smykovou pevnost. Manuál přístroje pouze zmiňuje možnost zkoušení smykové pevnosti hornin, ale blíže tuto možnost nepopisuje. Mohu tedy svou práci označit za úspěšnou. Podařilo se totiž dosáhnout funkčnosti smykového krabicového přístroje v oblasti měření smykové pevnosti skalních hornin, i když k tomuto účelu nebyl primárně určen.
39
40
5. Literatura Bayly, B. (1992): Mechanics in Structural Geology. — Springer-Verlag. New York. MATEST: Instruction Manual Portable Rock Shear Box Assembly. Means, W. D. (1975): Stress and Strain Basic Concepts of Continuum Mechanics for Geologists. — Springer-Verlag. New York. Middleton, G. V. & Wilcock, P. R. (2001): Mechanics in the Earth and Environmental Sciences. — Cambridge University Press. Cambridge. Mísař, Z. – Dudek, A. – Havlena, V. – Weiss, J. (1983): Geologie ČSSR I Český masív. — .Státní pedagogické nakladatelství. Praha. Nadai, A. (1950): Theory of Flow and Fracture of Solids. — Pittsburgh. Oertel, G. (1996): Stress and Deformation a Handbook on Tensors in Geology. — Oxford University Press. New York. Poul, I. & Melichar, R. (2008): Rock Mechanics as a Significant Supplement for CrossSection Balancing (An Example from the Pavlov Hills, Outer Western Carpathians, Czech Republic). — In: International Meeting of Young Researchers in Structural Geology and Tectonics. Yorsget-08., 439-442. Oviedo (Spain). Price, N. J. (1966): Fault and Joint Development in Brittle and Semi-brittle Rock. — Pergamon Press. Oxford. Suppe, J. (1985): Principles of Structural Geology. — Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs. New Jersey. Verner, K. – Žák, J. – Pertoldová, J. – Šrámek, J. – Sedlák, J. – Trubač, J. – Týcová, P. (2007): Magmatic history and geophysical signature of a post-collisional intrusive center emplaced near a crustal-scale shear zone: the Plechý granite pluton (Moldanubian batholith, Bohemian Massif). — Int J Earth Sci (Geol Rundsch)., 07
41
42
6. Přílohy 6.1 Měřená Data Fσ0 Fτ0 Fσ Fτ Fτzv ∆l σ τ
normálová síla před aplikací smykové síly počáteční smyková síla normálová síla při porušení zkušebního tělesa smyková síla při porušení zkušebního tělesa smyková síla při kterém se začalo zvyšovat normálové napětí horizontální posuv normálové napětí při porušení zkušebního tělesa smykové napětí při porušení zkušebního tělesa
6.1.1 Pískovec až prachovec z Krušných hor
vzorek 70/32C 70/26B 70/30C 70/26C 70/27C 70/31C 70/32B 70/27B 70/31B 70/33C 70/29B 70/29C 70/30B 70/28B 70/33D
Fσ0 [kN] 0,00 5,00 5,00 10,00 10,00 10,00 5,00 12,50 12,50 12,50 15,00 15,00 15,00 20,00 20,00
Fτ0 [kN] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Fσ [kN] 0,00 6,00 6,00 10,00 10,00 10,00 10,00 12,50 12,50 12,50 15,00 15,00 15,00 20,00 20,00
Fτ [kN] 3,25 9,00 9,00 11,00 12,00 13,50 14,00 11,50 12,50 9,50 14,25 14,00 14,75 12,50 12,00
Fτzv ∆l σ τ [kN] [mm] [Mpa] [Mpa] 1,69 0,00 6,41 7,50 11,84 17,76 7,50 11,84 17,76 19,74 21,71 19,74 23,68 19,74 26,64 7,50 19,74 27,63 1,18 24,67 22,70 1,50 24,67 24,67 1,80 24,67 18,75 29,60 28,12 3,20 29,60 27,63 2,43 29,60 29,11 39,47 24,67 39,47 23,68
pozn. mění se normálová síla normálová síla je konstantní porušeno normálovou silou normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní mění se normálová síla normálová síla je konstantní mění se normálová síla normálová síla je konstantní porušeno normálovou silou
6.1.2. Granitoid masivu Plechého
vzorek 17-1/1 17-1/9 17-3/1 17-1/4 17-3/2 17-3/4 18-1/1 18-1/4
Fσ0 [kN] 0,00 0,00 0,00 5,00 5,00 5,00 10,00 10,00
Fτ0 Fσ Fτ Fτzv ∆l σ τ [kN] [kN] [kN] [kN] [mm] [Mpa] [Mpa] 0,00 0,00 1,50 1,56 0,00 2,96 0,00 0,00 4,25 2,22 0,00 8,39 0,00 0,00 2,00 1,64 0,00 3,95 0,00 5,00 9,50 2,28 9,87 18,75 0,00 5,00 10,00 0,18 9,87 19,74 0,00 5,00 11,00 2,09 9,87 21,71 0,00 10,00 12,50 19,74 24,67 0,00 10,00 16,50 19,74 32,56
pozn. hodně navětralého biotitu hodně navětralého biotitu normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní
43
18-2/7 18-1/2 18-2/6 18-2/2 18-1/5 18-2/5 18-2/4 18-1/8 18-1/7 17-1/2 17-1/3 17-1/7 17-1/8 17-2/2 17-2/3 17-3/3 18-1/6 18-2/3
2,50 15,00 2,50 12,50 12,50 10,00 12,50 10,00 10,00 30,00 30,00 30,00 35,00 35,00 35,00 30,00 15,00 15,00
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
10,50 15,25 17,75 20,25 22,25 22,50 24,75 26,75 28,50 30,00 30,00 30,00 30,00 30,00 30,00 30,00 30,75 33,25
14,50 21,75 23,50 30,50 28,50 36,00 31,50 36,00 35,00 30,00 30,00 32,50 35,50 32,00 37,00 35,00 38,00 45,25
4,00 20,00 4,50 18,00 16,00 14,50 16,00 13,00 13,00 2,23 2,51 1,89 1,37 0,47 1,69 1,99 20,00 21,00
20,72 30,10 35,03 39,96 43,91 44,40 48,84 52,79 56,25 59,21 59,21 59,21 59,21 59,21 59,21 59,21 60,69 65,62
28,62 42,92 46,38 60,19 56,25 71,05 62,17 71,05 69,07 59,21 59,21 64,14 70,06 63,15 73,02 69,07 74,99 89,30
mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní mění se normálová síla mění se normálová síla
6.1.3 Granitoid kontaktu masivu Plechého a Třístoličníku
vzorek 505A 1/1 505A 2/1 505A 3/3 505B 1/1 505B 1/2 505B 2/1 505B 2/6 505B 3/5 505B X 505B 3/6 505A 1/3 505B 2/2 505A 1/6 505A 3/4 505B 2/5 505B 2/3 505B 2/4 505B 3/2 505A 1/2 505A 1/5 505A 1/7 505B 3/1 505B 3/4 505A 1/4 505A 3/1 505A 3/2 505B 1/3
44
Fσ0 [kN] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 10,00 10,50 7,50 15,00 15,00 15,00 5,00 7,50 17,50 20,00 20,00 20,00 5,00 5,00 25,00 25,00 25,00 7,50
Fτ0 [kN] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Fσ [kN] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 10,00 10,50 13,00 15,00 15,00 15,00 16,50 17,25 17,50 20,00 20,00 20,00 20,75 22,75 25,00 25,00 25,00 26,50
Fτ [kN] 5,00 5,75 4,75 5,00 4,00 3,00 4,25 2,75 4,00 16,00 15,00 18,50 18,75 20,00 20,00 22,25 26,00 23,00 26,00 26,00 25,00 27,50 29,75 27,00 33,50 35,50 33,75
Fτzv ∆l [kN] [mm] 1,25 1,28 0,99 1,54 2,12 1,88 1,67 1,46 4,83 1,36 1,28 11,50 1,46 1,34 1,63 7,00 11,00 1,28 0,49 2,85 7,50 7,00 1,64 2,16 2,52 10,00
σ [Mpa] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 19,74 20,72 25,66 29,60 29,60 29,60 32,56 34,04 34,54 39,47 39,47 39,47 40,95 44,90 49,34 49,34 49,34 52,30
τ [Mpa] 9,87 11,35 9,37 9,87 7,89 5,92 8,39 5,43 7,89 31,58 29,60 36,51 37,00 39,47 39,47 43,91 51,31 45,39 51,31 51,31 49,34 54,27 58,71 53,29 66,11 70,06 66,61
pozn. normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní mění se normálová síla mění se normálová síla mění se normálová síla normálová síla je konstantní
normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní mění se normálová síla mění se normálová síla
normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní
normálová síla je konstantní normálová síla je konstantní mění se normálová síla
6.1.4 Ordovický prachovec
vzorek 1-5/A 1-2/B 1-7/A 1-7/C 1-6/A 1-7/B 1-8/A 1-2/C 1-3/B 1-6/B
Fσ0 [kN] 0,00 5,00 5,00 5,00 10,00 10,00 10,00 15,00 15,00 15,00
Fτ0 [kN] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Fσ [kN] 0,00 5,00 5,00 5,00 10,00 10,00 10,00 15,00 15,00 15,00
Fτ Fτzv ∆l σ τ [kN] [kN] [mm] [Mpa] [Mpa] 2,25 1,48 0,00 4,44 9,00 2,00 9,87 17,76 7,50 2,12 9,87 14,80 8,50 1,37 9,87 16,77 10,00 2,99 19,74 19,74 9,50 2,37 19,74 18,75 13,00 2,01 19,74 25,66 11,00 1,66 29,60 21,71 11,50 2,18 29,60 22,70 14,00 3,25 29,60 27,63
pozn. hrbolatá smyková plocha se zuby hrbolatá smyková plocha se zuby hrbolatá smyková plocha se zuby hrbolatá smyková plocha se zuby hrbolatá smyková plocha se zuby hrbolatá smyková plocha se zuby hladší smyková plocha lehce ukloněná hladší smyková plocha lehce ukloněná hladší smyková plocha lehce ukloněná
6.1.5 Kosovské pískovce až prachovce
vzorek 2-10/B 2-1/A 2-1/B 2-7/A 2-2/A 2-2/B 2-2/C 2-3/A 2-3/B 2-3/C 2-4/B 2-5/A 2-4/A 2-6/C 2-10/A 2-5/C 2-6/B 2-8/A 2-6/A 2-9/A 2-9/C 2-7/B 2-8/B 2-8/C 3-5/B
Fσ0 [kN] 0,00 5,00 5,00 5,00 10,00 10,00 10,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 20,00 20,00 20,00 25,00 25,00 25,00 30,00 30,00 30,00 35,00 35,00 35,00 35,00
Fτ0 [kN] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Fσ [kN] 0,00 5,00 5,00 5,00 10,00 10,00 10,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 20,00 20,00 21,50 25,00 25,00 25,00 30,00 30,00 30,00 35,00 35,00 35,00 35,00
Fτ Fτzv ∆l σ τ [Mpa] [kN] [kN] [mm] [Mpa] 4,00 1,82 0,00 7,89 10,50 2,20 9,87 20,72 9,50 0,97 9,87 18,75 11,00 2,80 9,87 21,71 12,50 1,68 19,74 24,67 13,75 1,16 19,74 27,14 14,00 2,15 19,74 27,63 21,25 2,04 29,60 41,94 19,00 1,11 29,60 37,50 20,00 2,54 29,60 39,47 21,00 2,43 29,60 41,44 20,75 1,79 29,60 40,95 25,25 1,97 39,47 49,83 19,00 0,57 39,47 37,50 27,00 2,59 42,43 53,29 25,00 2,49 49,34 49,34 27,50 2,38 49,34 54,27 22,00 2,87 49,34 43,42 21,00 0,95 59,21 41,44 28,50 0,87 59,21 56,25 33,00 1,72 59,21 65,13 28,00 2,75 69,07 55,26 26,00 2,53 69,07 51,31 27,00 1,93 69,07 53,29 32,00 1,88 69,07 63,15
pozn.
rýhování, plocha smyku ukloněná
plocha smyku je mírně vypuklá
r-střih
45
6.1.6 Jílovec klentnického souvrství vzorek 1 2 3 4
σ [Mpa] 3,39 5,25 8,67 4,99
τ [Mpa] 3,28 4,62 5,20 4,99
6.2 Fotodokumentace Ve spodní části obrázků se nachází spodní kra zkušebního tělesa a v horní částí je kra horní. Černé šipky ukazují směr pohybu příslušných ker.
6.2.1 Příklad smykových ploch pískovce až prachovce z Krušných hor
Obr. 6.1: EG70-26B
46
Obr. 6.2: EG70-29B
Obr. 6.3: EG70-27C
Obr. 6.4: EG70-33D
6.2.2 Příklad smykových ploch granitoidu masivu Plechého
Obr. 6.5: JT17 1-8
Obr. 6.6: JT17 2-2
47
Obr. 6.7: JT18 1-7
Obr. 6.8: JT18 2-6
6.2.3 Příklad smykových ploch kontaktu granitoidu masivu Plechého a Třístoličníku
Obr. 6.9: KV505A 1-2
48
Obr. 6.10: KV505A 2-1
Obr. 6.11: KV505B 2-6
Obr. 6.12: KV505 3-5
6.2.4 Příklad smykových ploch ordovického prachovce
Obr. 6.13: L1 1-6/A
Obr. 6.14: L1 1-2/B
49
Obr. 6.15: L1 1-7/A
Obr. 6.16: L1 1-7/C
6.2.5 Příklad smykových ploch kosovského pískovce až prachovce
Obr. 6.17: L2 2-6/A
50
Obr. 6.18: L2 2-8/B
Obr. 6.19: L2 3-5/B
Obr. 6.20: L2 2-9/A
6.2.6 Vzorky z masivu Plechého porušené výrazně nízkým smykovým napětím
Obr. 6.21: JT17 1-1
Obr. 6.22: JT18 2-7
51
