Zeminy a zemní práce Rozdělení a zatřídění zemin, zkoušky zemin, zemní práce
Zemina = sypká nebo snadno rozpojitelná hornina Vznik z pevných hornin
• zvětráváním, účinkem větru, vody a změnami teploty • na místě x přemisťování (vodou, větrem, ledovcem) → vznik nánosů např. spraš, sprašová hlína
Základní rozdělení:
• nesoudržné, pevnost ve smyku → třením • soudržné → pevnost zajišťují molekulární a chemické vazby velikost zrn < 0,002 mm, nasáknutím vody mohou bobtnat a vysoušením se smršťovat
Názvosloví, pojmenování a geologické zařazení ČSN EN ISO 14688-1
Geotechnický průzkum a zkoušení, pojmenování a zatřiďování zemin Část 1: Pojmenování a popis
ČSN EN ISO 14688-2
Dtto – Část 2: Zatřiďování zemin
ČSN 72 1002 Klasifikace zemin pro dopravní stavby
ČSN 73 6133 Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací
Zkoušky zemin Konvenční - empirické
Zrnitost, konzistenční meze – mez tekutosti, plasticity, index plasticity, Zhutnitelnost, CBR
Funkční zkoušky
Nové laboratorní zkoušky simulující namáhání od dopravního zatížení a klimatických vlivů jako v reálné vozovce, např. triaxiální zkouška
Klasifikační zkoušky k pojmenování a popisu zemin Zrnitost dle ČSN CEN ISO/TS 17892-4
Dle zrnitosti → pojmenování zeminy, stanovení vhodnosti, hodnocení namrzavosti
Klasifikace dle trojúhelníkového diagramu
Konzistenční meze Mez smrštitelnosti ws - přechod z tuhého do polotuhého stavu Mez plasticity wP - přechod z polotuhého do plastického stavu Mez tekutosti wL - přechod z plastického do tekutého stavu
Mez tekutosti → kuželová zkouška ČSN CEN ISO/TS17892-12
Cassagrandeho diagram plasticity
Index plasticity: IP = wL - wP
Stanovení zhutnitelnosti ČSN EN 13286-2 Proctorova zkouška - Proctor standard (PS), Proctor modifikovaný (PM)
Stanovení únosnosti kalifornský poměr únosnosti CBR CBR = (F/F
) x 100 (%), E ≈ 10 x CBR, E = 17,6 x CBR0,64
STANDARD
ČSN EN 13286-47 u neupravené zeminy zrání 96 h pod vodou Polní CBR
Stanovení únosnosti okamžitý index únosnosti IBI
• pro zlepšené zeminy
• dtto jako CBR, ale: - neaplikuje se doba zrání - promíchání, zhutnění, zkouška do 90 min. - nepřitěžuje se kruhovým závažím
Stanovení namrzavosti zemin 1) Nepřímá metoda na základě zrnitosti – Scheibleho kritérium: Zemina je nenamrzavá když obsah zrn < 0,002 mm je < 3 % Zemina je nebezpečně namrzavá když obsah zrn < 0,063 mm je > 35 %
Stanovení namrzavosti zemin 2) Přímá metoda dle ČSN 72 1191 • β = ∆h/ (∆Im)0,5 ∆ h = naměřený zdvih zkoušeného vzorku (mm) Im = index mrazu (oC.h) • Nenamrzavá zemina β< 0,25 • Mírně namrzavá a namrzavá β = 0,25 – 0,5 • Nebezpečně namrzavá zemina β > 0,5
Zatřídění zemin podle vhodnosti pro pozemní komunikace dle ČSN 73 6133
Zatřídění zemin podle vhodnosti pro pozemní komunikace dle ČSN 73 6133
Zatřídění zemin podle vhodnosti pro pozemní komunikace dle ČSN 73 6133
Požadované hodnoty únosnosti CBR a IBI pro zeminy pro aktivní zónu / násyp včetně podloží Zeminy podmínečně vhodné musí mít wL< 50 %, nebo ρd, max PS ≥ 1500 kg/m3 (násyp) nebo 1600 kg/m3 (aktivní zóna) → jinak upravit !! Dosažení IBI u zlepšených zemin → s rezervou dosažení CBR IBI pro zlepšené zeminy
PI – nenamrzavá PII – mírně namrz. PIII – nebezpečně namrzavá
Zlepšování zemin – tloušťky úpravy
Návrh zemního tělesa pro pozemní komunikace dle ČSN 73 6133 • Rozdělení dle geotechnických kategorií • 1. kategorie → násypy a zářezy do 3 m na stavbách komunikací III.třídy místních a účelových. Zemní konstrukce nesmí být v kontaktu s povrchoě tekoucí vodou a hpv > 1,5 m pod plání. Nepoužijí se do násypu zeminy upravené pojivy, druhotné materiály atd. • 2. kategorie→ Zemní k-ce vyšší jak 3 m nebo nižší jak 3 m pokud nesplňují podmínky ad1. • 3. kategorie → Vysoké, neobvykle členité násypy a složité opěrné zemní k-ce, k-ce na sesuvných územích a speciálí k-ce z nestandardních materiálů
Zkoušení zemin a zlepšených zemin in situ
Kontrola míry zhutnění zemin a sypanin ČSN 72 1006 Přímé metody
- slouží ke kontrole zhutnění podloží a tělesa násypu - porovnání obj. hm. na stavbě dle ČSN 72 1010 a v laboratoři při wopt - dříve vyřezávací kroužek, nyní membránový objemoměr
Kontrola míry zhutnění zemin a sypanin ČSN 72 1006
Kontrola míry zhutnění zemin a sypanin ČSN 72 1006 Nepřímé metody: Statická zatěžovací zkouška
- Ø desky 300 mm, tlak ručně hydraulicky - Vyhodnocení Edef 2 , poměr Edef 2 / Edef 1
Kontaktní napětí p pod deskou v MPa
Zatlačení desky y v mm
0,000 0,200 0,400 0,600 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000
1.zatěž.cyklu s 1.cyklus regrese Odlehčení 2.zatěž.cyklu s 2.cyklus regrese
Kontrola míry zhutnění zemin a sypanin ČSN 72 1006
Kontrola míry zhutnění zemin a sypanin ČSN 72 1006 Nepřímé metody: Lehká dynamická deska
- pro rychlejší kontrolu - nutno nakalibrovat pro daný druh zeminy na statiku - v normě nejsou požadované mezní hodnoty - při pochybnostech rozhoduje vždy statická zatěžovací zkouška
Kontrola míry zhutnění zemin a sypanin ČSN 72 1006 Další nepřímé metody: - Kompaktometr – umístění na hutnicím válci - Radiometrická metoda – jemnozrnné, písčité zeminy - Penetrační metody – vtlačování kuželovitého hrotu na tyči
Další požadavky na přejímku pláně
Vodní režim v podloží vozovky
difuzní: hPV ≥ dPR + 2 hS Ic >1; pendulární: 0,7 ≤ Ic ≤ 1; dPR + hS < hPV < dPR + 2 hS kapilární: Ic < 0,7; hPV ≤ dPR + hS – nejméně příznivý
Zatřídní zemin podle rozpojitelnosti dle ČSN 73 6133 Dříve 7 tříd, nyní 3 třídy Třída 1 Těžba se provádí běžnými výkopovými mechanismy – buldozery, rypadla, ručně Třída 2 Nutno použít speciální rozpojovací mechanismy – rozrývače, skalní lžíce, kladiva Třída 3 K rozpojování je nutné použít trhacích prací. Zatřídění musí být uvedeno v dokumentaci stavby na základě geotechnického průzkumu
Geotextilie a jiná geosyntetika Materiály: • polyester (PET), - vysoká pevnost • polypropylén (PP), - odolnost proti organickým kyselinám, • polyethylén (PE), - odolnost proti organickým kyselinám, • polyvinylchlorid (PVC), • polyamid (PA).
• • • • • • • • •
tkané geotextilie, netkané geotextilie, pletené geotextilie, geomříže, geosítě, geomatrace, geobuňky, geokompozita, spojovací materiály.
Geotextilie a jiná geosyntetika V zemním tělese zastávají tyto funkce: • separační - zajištění oddělení dvou materiálů různého zrnitostního složení, • ochranná - protierozní opatření svahů • filtrační - zabraňuje vyplavování částic z jedné vrstvy do druhé, • drenážní - odvedení vody z drénované zemní konstrukce, • výztužná - zvýšení stability , snížení nerovnoměrných deformací, přenos tahových napětí • izolační - zabraňují pronikání mrazu do k-ce vozovky
Stroje pro stavbu silnic
Rýpadla - používají se pro těžbu a nakládání zemin, hloubení jam a rýh. - mají nejčastěji hydraulické ovládání, zřídka lanové - podle obsahu lopaty se dělí na - lehká - do 1m3 - těžká - nad 1m3 - speciální - s kolovým nebo pásovým podvozkem - s výškovou lopatou, s hloubkovou lopatou, s drapákem
Dozery
Skrejpry
Grejdry
Dumper
Válce
