istrazni radovi u tunelogradnji

1

3. Istražni radovi

2

Svrha istražnih radova

Cilj građevinskih zahvata : siguran i dugotrajan objekat,

odgovarajuća cijena i rok izgradnje

Određivanje parametara za empirijske metode

Ne postoji a priori najbolji program istražnih radova

Geotehničar je partner projektantu

Slaba koordinacija između konstr. i geoteh. :

neprikladna tehnička rješenja

povećavanje troškova

problemi

Istražni radovi uvijek malo koštaju u odnosu na cijenu konsekvenci ukoliko isti nisu adekvatno planirani i realizovani

U prvim fazama projekta uključiti lokalnog geotehničara

3

Faze istražnih radova

G1 : uvodne analize – idejna rješenja - idejni projekat

G2 : glavni projekat

G3 : izvedbeni projekat

G4 : geotehnički nadzor

G5 : geotehnička dijagnostika

Uvodna analiza : prije izrade projekta - odrediti kompleksnost terena - program radova

- Analiza postojećih dokumenata - Jednostavna (terenska) ispitivanja Detaljna analiza : prije izvedbenog projekta – informacije za

projektovanje objekta – uslovi i tehnologija izvođenja- Terenska ispitivanja- Laboratorijska ispitivanja

4

Općenito o sadržaju istražnih radova

Cilj :

- Identifikovati različite vrste i strukturnu građu tla

- Definisati fizičke, mehaničke i hidrološke karakteristike tla

Program istražnih radova zavisi od :

- Geologija

- Mehanička svojstva tla

- Karakteristike objekta

Metodologija :

- Kombinovati različite vrste opita/eksperimenata – korelacije parametara

- Broj/gustoća eksperimenata

- Dubina istraživanja

5

Metode rekognosciranja

Geofizičke metode :

- Analiza varijacija jednog fizičkog parametra da bi se formirao model

- Valjanost rezultata uvijek upitna

- Interpretacija/tumačenje ključna – veoma stručne osobe

- Ne mogu zamijeniti sondažna istraživanja

- Moguće istražiti širi prostor

- Cilj mora biti jasno definisan (identifikacija šupljina, heterogenost tla, optimalno pozicioniranje sondažnih bušotina...)

6

Metode rekognosciranja

Mikrogravimetrija

- Princip : varijacija gravitacionog polja g

- Primjena : deficit mase – šupljine, dekompresirane zone

- Ograničenja : neravnomjeran reljef, vibracije (u urbanim zonama)

7

Metode rekognosciranja

Seizmička mjerenja – refrakcija

- brzina talasa

- vrste materijala (elastična svojstva – tehnologija iskopa), nagib i debljina slojeva, alteracija stijenskih masiva (pukotine), velike pukotine-rasjedi, NPV

- brzina talasa raste sa dubinom, osjetljivost na buku

8

Metode rekognosciranja

Električne metode

- Električna otpornost tla – prirodna vlažnost : dobro provode struju gline, ispucale stijenske mase vs. šljunak, zdrave stijenske mase

- debljina horiz. slojeva, otkrivanje rovova, zatrpanih šupljina, NPV

- dalekovodi, električni kablovi, metalne cijevi – urbane sredine

9

Metode rekognosciranja

10

Metode rekognosciranja

Sondažne metode :

- Sondažni iskopi/jame

- Destruktivne metode

- Uzimanje neporemećenih uzoraka

Izbor tehnike :

- Namjena uzorka (vizuelna identifikacija, labo ispitivanje)

- Vrsta tla (nemoguće uzeti neporemećen uzorak za neke vrste tla ex. Granularna tla)

- Prisutnost podzemne vode, dinamika radova,...

11

Metode rekognosciranja

Mehanički opit in situ :

- Standardni penetracioni opit - SPT (standard penetration test) : N Er

- CPT (cone penetration test) : qc fs Rf

- Menarov presiometarski opit - PMT (pressuremeter test) : Em pl pf

- Opit kružnom pločom - PLT (plate load test) : pu

- Krilna sonda - FVT (field vane test) : cu

12

Metode rekognosciranja

Laboratorijska ispitivanja :

- Prirodna vlažnost : w

- Zapreminska težina : ilid

- Granulometrijski sastav : granulometrijska kriva

- Aterbergove granice konzistencije : wp wl

- Poroznost : koeficijent apsolutne/relativne poroznosti

- Proktor : optimalna vlažnost

- Aparat za direktno smicanje (direct shear box) : c’ ’

- Triaksialni test : c’ ’ cu

- Monoaksijalna čvrstoća (stijena) : C

13

Ispitivanje deformacionih karakteristika

Cilj : odrediti deformabilnost odnosno modul elastičnosti stijenske mase

Način mjerenja : hidraulička raspinjača (presa) ili jastuk Voditi računa o anizotropiji stijenske mase Korištenje ekstenzometara

Metode mjerenja primarnih napona

Metoda oslobađanja napona jezgrovanjem u bušotinama (indirektno mjerenje poznavanjem modula deformacije)

Metoda hidrauličkog sloma (mjerenje pritiska vode koji drži pukotine otvorene)

Metode mjerenja sekundarnih napona

14

Direktno smicanje

Princip :

- Direktno smicanje u horizontalnoj ravni

Karakteristike :

- Jednostavan eksperiment

- Koristi se u dreniranim uslovima

Interpretacija rezultata :

- Direktno određivanje linije sloma

15

Direktno smicanje

16

Direktno smicanje

17

Monoaksijalna čvrstoća

Princip :

- Direktno monoaksijalno opterećenje

Karakteristike :

- Jednostavan eksperiment na valjkastim uzorcima dobivenim iz bušotina

- Najmanji troškovi ispitivanja

Interpretacija rezultata :

- Veliko rasipanje rezultata je često slučaj što otežava interpretaciju (razlog anizotropija ili pukotine)

POINT LOAD varijanta Ispitivanje čvrstoće na nepravilnim uzorcima, opterećenje preko

kuglice Postoji veza sa klasičnim opitom (empirijski 1/25)

18

Uticaj geološko geotehničkih uslova

- Litološki sastav terena

- Strukturne osobine stijene – orientacija slojeva i pukotina Osovina normalna na pravac pružanja slojeva ≠ osovina paralelna

na pravac pružanja slojeva Orijentacija i učestalost pukotinskog sistema (naročito kod čvrstih

stijena)

- K0 odnos horizontalnog napona prema vertikalnom

- Intenzivni prodori voda i/ili agresivno djelovanje na građevinske elemente (beton)

- Nestabilne zone (rasjedi, pomijeranja stijenske mase)

19

Standardni penetracioni opit - SPT (standard penetration test)

Princip :

Bilježiti broj udaraca N za odrđenu dubinu penetracije (često 15 cm)

Karakteristike :

- Najstariji i najjednostavniji eksperiment in situ

- Sitnozrnasti materijali i granularni materijali do 20mm

- Dubina do 50m

- Broj udaraca N između 0 i 50 za 15cm

Interpretacija rezultata - korelacije :

- Kohezija, ugao unutrašnjeg trenja i zbijenost Id u funkciji od N

- Maksimalna nosivost tla u funkciji od N

Disperzija rezultata => maksimalna opreznost

20

Standardni penetracioni opit - SPT (standard penetration test)

21

Statični penetracioni opit - CPT (cone penetration test)

Princip :

Mjerenje otpornosti tla qc na penetraciju, lateralno trenje fs i Rf = fs/qc

Karakteristike :

- Brojne vrste aparata za CPT

- Sitnozrnasti materijali i granularni materijali do 20mm

- Optimalna dubina do 50m

- Jedino ograničenje je snaga penetracije

Interpretacija rezultata - korelacije :

- Karakteristike i vrste tla u funkciji od qc i Rf

- Maksimalna nosivost tla u funkciji od qc

22

Statični penetracioni opit - CPT (cone penetration test)

23

Menarov presiometarski opit - PMT (pressuremeter test)Princip :

Mjerenje varijacije volumena tla u kontaktu sa sondom u zavisnosti od pritiska na tlo – presiometarski modul tla Em, pritisak puzanja pf pritisak loma pl

Karakteristike :

- Realizirati bušotinu prije eksperimenta

- Za svaku stopu 3 mjerenja volumena i pritisaka => kriva puzanja

- Eksperiment teško realizovati u ganularnim materijalima

Interpretacija rezultata :

- Karakteristike i vrste tla u funkciji od Em i pl, korelacije sa cu

- Maksimalna nosivost tla u funkciji od pl

- Slijeganje temelja

- Otpornost na smicanje (samo za gline), Winklerov model

24

Menarov presiometarski opit - PMT (pressuremeter test)

25

Menarov presiometarski opit - PMT (pressuremeter test)

αEE M

Young

26

Menarov presiometarski opit - PMT (pressuremeter test)

27

Triaksijalno ispitivanje – određivanje parametara plastičnosti

Princip :

- Povećavati aksialni napon (opterećenje) uzorka dok je radijalni napon konstantan

Karakteristike :

- Najrasprostranjeniji eksperiment danas

- Osnov za projektovanje

- Potrebni neporemećeni uzorci – mogućnost dreniranja

- Više vrsta : CU, CD, CU + u, UU koji odgovraju pojedinim situacijama na terenu (brzina dreniranja)

Interpretacija rezultata :

- Naponi u momentu sloma odgovaraju Mohrovom krugu

28

Triaksijalno ispitivanje

29

Triaksijalno ispitivanje

- Permeabilni materijali (granularni) : CD => c’ ’

- Nepermeabilni materijali (gline) :

UU => cuu uu

CU+u => cuu uu c’ ’ u

uzorak saturiran : cuu = cu uu = 0