granulometrijski sastav tla - vpts tla i... · granulometrijski sastav tla granlometrijski sastav...
TRANSCRIPT
Granulometrijski sastav tla
Granlometrijski sastav je definisan krivom koja opisuje sadržaj zrnarazličite veličine izražen u procentima težine. Ovaj kalasifikacioni sistemje jednostavan za definisanje graničnih veličina zrna (šljunk, pesak,prašina) i njihovih relativnih veličina (sitan, srednji, krupan). Veličina zrnaprečnik se pripisuje zrnu koje može da prođe kroz skup sita sa različitimkvadratnim otvorima.Opit sejanja i korišćenje sita nije moguće u slučaju da se tlo sastoji odglinenih i prašinastih frakcija, veličina takvih zrna se obično određujeopitom hidrometrisanja ili aerometrisanja pomoću kojeg se veličini zrnasitnozrnog tla pripisuje prečnik kuglice koja tone u stubu vode brzinomposmatrane čestice u procesu sedimentacije (JUS U.B1.018.)Osim oblika granulometrijske krive za opis krupnozrnog tlaupotrebljavaju se i sledeći numerički pokazatelji:
d10 -efektivna veličina zrna predstavlja najveće zrno od kojeg je
10% materijala u uzorku manje od ove veličine.
d30 srednja veličina zrna
d60/d10=CU -koeficijent jednoličnosti (koeficijent uniformnosti).
Kaže se da je šljunak široko graduiran ako je CU>4 a pesak ako je CU>6.U tom slučaju može biti dobro gaduiran ako je ispunjen dopunski uslovizražen koeficijentom zakrivljenosti.
Koeficijent zakrivljenosti se koristi za bliže definisanje graduiranosti:
6010
2
30
dd
dC
z
Kaže se da tlo može biti dobro graduirano ako je Cz=1-3.
STRUKTURA TLA
Tlo je formirano od zrna i čestica i pora između njih. Pore mogu bitiispunjene vodom, vazduhom ili vodenom parom. Nekoherntna tla mogubiti rastresita ili dobro složena.Poroznost tla je manja što je zastupljeno više različitih frakcija. Zavisnostizmeđu neke poroznosti i granične poroznosti se opisuje pokazateljemrelativna zbijenost Dr:
%100minmax
max
ee
eeD
r
ili preko jedinične težine u suvom stanju:
%100minmax
minmax
ddd
ddd
rD
Umesto pokazatelja Dr u novije vreme se koristi indeks zbijenosti ID
decimalan neimenovan broj 100 puta manji od Dr. Na primer ako jeDr=75% tada je ID=0.75.
Relativna zbijenost (%) Opis0-15 veoma rastresito
15-50 rastresito50-70 srednje zbijeno70-85 zbijeno85-100 jako zbijeno
Da bi se poboljšale karakteristike nasutog materijala on se podvrgavazbijanju. Zbijanje je postupak kojim se povećava gustina, tj zapreminskatežina tla, zrna se pakuju bliže jedna drugom uz smanjivanje zapreminevazduha, ali zapremina vode se na ovaj način ne menja. Rastresito tlo serazastire u slojevima debljine 10-50cm, a zatim zbija valjanjem,vibracijama ili udarcima malja. Generalno ukoliko je zbijenost veća, većaće biti smičuća čvrstoća i manja deformabilnost tla.
Sl. 1.1. Kriva zbijanja za različite tipove tla
Stepen zbijenosti
(%)100Rcmaxd
d
Plastičnost tla
GRANICE KONSISITENTNIH STANJA ili Aterbergove granice konsistencije(granice plastičnosti). Odnose se isključivo na sitnozrna tla.
GRANICA TEČENJA wL se određuje standardizovanim opitom u
Kasagrande-ovoj treskalici. Kaže se da uzorak tla ima vlažnost na granicitečenja wL ako se on nakon obrade profilisanim nožem ustandardizovanoj posudi sa sferičnim dnom spoji na dužini od 10-11mmposle 25 udaraca generisanih uzastopnim udarcima pri padovima savisine od 10mm brzinom od 2 udarca u sekundi. Rezultati se nanose napolulogaritamski dijagram sa koga se očitava tražena vlažnost zapropisani broj udarca. Pomoću ovog pokazatelja sitnozrne frakcije tlamogu se podeliti na:
neplastično wL<20%niska plastičnost 20%<wL<35%srednja plastičnost 35%<wL<50%visoka plastičnost wL>50%
Sl. 1.2. Konsistentna stanja sitnozrnog tla u zavisnosti od vlažnosti
GRANICA PLASTIČNOSTI wP (granica valjanja) određuje se
standardizovanim opitom. Kaže se da uzorak tla ima vlažnost na graniciplastičnosti ako se od njega valjanjem na krutoj podlozi mogu napravitivaljčići prečnika oko 3mm i dužine oko 70mm, tako da se pri tome nanjemu mestimično pojavljuju pukotine.
INDEKS PLASTIČNOSTI definiše interval IP=wL-wP. Najznačajniji ili
najveći deo mehanike sitnozrnog tla se bavi područjem u ovom rasponu.Karakteristično je da se nedrenirana smičuća čvrstoća prerađenoguzorka tla u ovom intervalu vlažnosti menja za oko 100 puta. Zato seuvodi pokazatelj indeks konsistencije:
P
L
CI
wwI
tako da se pomoću ovog indeksa mogu definisati sledeća konsistentnastanja:
tečno stanje IC<0plastično stanje 0<IC<1polutvrdo stanje 1<IC<1.25tvrdo stanje IC>1.25
Tlo sa IC<0 je predmet izučavanja Mehanike fluida. U intervalu IC=0-1mogu se bliže opisati empirijski kriterijumi.IC=0.00-0.25 vrlo meko konzistentno stanje, može se utisnuti
pesnicaIC=0.25-0.50 meko konzistentno stanje, može se utisnuti palacIC=0.50-0.75 srednje plastično konzistentno stanje, može se
utisnuti palac sa značajnim naporomIC=0.75-1.00 tvrdo-plastično konzistentno stanje, ne može se
utisnuti palac, ali može vrh zašiljene olovke
IC=1.00-1.25 polutvrdo konzistentno stanje, tlo se praktično nedeformiše pod opterećenjima koja se nanose rukomili zašiljenim predmetom
IC>1.25 tvrdo tlo, praktično nedeformabilno za uobičajenaopterećenja od građevina uobičajenih dimenzija.
INDEKS TEČENJA IL je alternativni pokazatelj konsistentnog stanja koji
se ponekad koristi umesto indeksa konsisitencije:
P
P
LI
wwI
(1.6)
Ukoliko je IL>1 vlažnost prirodnog tla je veća od granice tečenja tako dase ponaša kao tečnost. Ukoliko je indeks tečenja negativan, vlažnost tlaje manja od granice plastičnosti i zato je sitnozrno tlo u polučvrstom iličvrstom stanju.
GRANICA SKUPLJANJA wS sa fizičke tačke gledišta je vlažnost koja jedovoljna da vodom popuni sve pore kada je sitnozrno tlo neopterećenospoljnim naponima dostiglo minimalnu zapreminu pri sušenju, najmanjavlažnost pri kojoj se neopterećeno tlo može potpuno zasititi vodom.
S
ww
SW
VWw
gde jeΔV promena zapremine uzorka između dva opisana stanjaWS težina čvrstih čestica
indeks stišljivosti Cc=0.009 (wL-10%)
KOLOIDNA AKTIVNOST GLINE A (aktivnost) je indirekna mera
specifične površine izražena empirijskim pokazateljem (Skempton,1953):
CF
IA P
gde je CF procenat zrna manjih od 2mikrona (0.002mm)
Neaktivne gline A<0.75Normalne gline 0.75<A<1.25Aktivne gline A>1.25
Tla sa većom aktivnošću imaju veću tendenciju da menjaju zapreminupri promeni vlažnosti i bez značajne promene napona.
JEDINSTVENA KLASIFIKACIJA
Prvobitan predlog dao je Kasagrande, 1948. poznat kao AC klasifikacija, anaši domaći standardi su JUS U.B1.001/1990 i JUS U.B1.003/1190.
PRIMARNE OZNAKE OPISNE OZNAKE
Krupnozrna tla:sa preko 50% zrna većih od0.075 mm W dobra graduiranostŠLJUNAK G U jednolična graduiranostPESAK S P slaba graduiranost
Sitnozrna tla:sa preko 50% zrna manjih od0.075 mm
primese
F prašinaste primeseC primese gline
PRAŠINA M L niska plastičnostGLINA C I srednja plastičnost
ORGANSKO TLO O H visoka plastičnost
Vlaknasta struktura Pt - treset
Zadaci
1. Pesak mase 0,31 kg ima osobine Vmax=207 cm3 Vmin=171 cm3
što je ustanovljeno u laboratoriji.Prirodni pesak iz nasipa V=450 cm3 ima masu u suvom stanju
Md1=0.78 kg i s=27,10 kN/m3. Odrediti relativnu zbijenost (Dr) iStepen zbijenosti (Rc). Kolika je vlažnost ovakvog uzorka kada sezasiti vodom.
3
min
dmaxd m/kN8,17807,9
171
310g
V
M
3
max
dmind m/kN7,14807,9
207
310g
V
M
rastresit pesak zauzima Vmax zapreminu i daje dmin zapreminskutežinu
zbijen pesak zauzima Vmin zapreminu i daje dmax zapreminskutežinu
U prirodnom stanju
3
1
1dd m/kN0,17807,9
450
780g
V
M
sređivanje jedinica je pokazano u prethodnim vežbama
522,08,17
8,171,27e
maxd
maxdsmin
844,07,14
7,141,27e
mind
mindsmax
594,017
171,27e
d
ds
776,0522,0844,0
594,0844,0
ee
eeDr
minmax
max
ili
777,0
7,148,1717
7,14178,17Dr
mindmaxdd
minddmaxd
Stepen zbijenosti
%5,951008,17
17100Rc
maxd
d
Vlažnost pri zasićenju
%5,21100807,91,27
1
17
111w w
sdz
2. Peskovito tlo ima relativnu zbijenost Dr=0,8. U laboratoriji jeustanovljeno da je zapremina uzorka mase Ms=300gr unajzbijenijem stanju Vmin=175 cm3 a Vmax=200 cm3
Specifična težina je Gs=2.65Odrediti: Zapreminu uzorka u prirodnom stanju i zapreminsketežine u suvom i zasićenom stanju.Rešenje:
3wss
w
ss m/kN99,25807,965,2GG
s
ss
s
s
s
ss
V
gMV
V
gM
V
W
kN1094,2s
mkg94,2
s
mgr1,2942807,9300gM 3
22s
3343
s cm2,113m10132.199,25
1094,2V
kako je 1V
V
V
VVe
ss
s
dobijamo
767,012,113
2001
V
Ve
s
maxmax
546,012,113
1751
V
Ve
s
minmin
iz
)546,0767,0(8,0767,0)ee(Dree
ee
eeDr minmaxmax
minmax
max
59,0e
3s
ss
s cm1802,113159,0V1eV1V
V
V
VVe
36
3s
d m/kN35,1610180
10942.2
V
W
371,059,01
59,0
e1
en
3wdz m/kN2099,19807,9371,035,16n
3. Dat je indeks plastičnosti glinovitog tla IP=20%, indeks stišljivostiCc=0.36 i indeks konsistencije IC=0.90.Odrediti:
-prirodnu sadržinu vode u tlu w=
-granicu plastičnosti wP=
-indeks tečenja IL=
Rešenje: %10w009,0C LC
%501040w009,0
36,010w%10w009,036,0 LLL
PL
LC
ww
wwI
%302050IwwwwI PLPPLP
%321850w18w503050
w509,0
%101001,01003,05,0
3,032,0
ww
wwI
PL
PL
kontrola:IC+IL=10,9+0,1=1
PL
L
ww
ww
PL
P
ww
ww1
ww
ww
ww
wwww
PL
PL
PL
PL
4. Za dato tlo određeni su:
-indeks skupljanja IS=4,0-indeks plastičnosti IP=14,0-indeks konsistencije IC=1,0-indeks stišljivosti CC=0,2
Kolika je prirodna sadržina vode ovog tlaKoliki su:
-indeks tečenja IL=
-granica tečenja wL=
-granica plastičnosti wP=
-granica skupljanja wS=
Rešenje: %10w009,0C LC
%22,321022,22w009,0
20,010w%10w009,020,0 LLL
%22,32wL -granica tečenja
%22,181422,32IwwwwI PLPPLP
%22,18wP -granica plastičnosti
%22,14422,18IwwwwI SPSSPS
%22,14wS -granica skupljanja
%22,180,140,122,32IIwwwwIII
wwI PCLLPC
P
LC
%22,18w -prirodna vlažnost ista kao granica plastičnostikontrola:IC+IL=1
%0100010014
1822,01822,0
I
wwI
P
PL
1,0+0,0=1,0
Uzorak 1
PRAŠINA PESAKGLINA
ŠLJUNAKKAME ENJ
sitna sred a krupna sitni sred i krupni sitni sred i krupninj nj nj100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
pro
laz
kroz
sito
(%)
0.0
00
2
0.0
00
4
0.0
00
60
.00
08
0.0
01
0.0
02
0.0
04
0.0
06
0.0
08
0.0
1
0.0
2
0.0
40
.06
0.0
80
.1
0.2
0.4
0.6
0.81 2 4 6 8
10
20
40
60
80
10
0
20
0
40
0
60
0
Tabela granulometrijskog sastava tla
Pre D (mm)čnik zrna
Opis tla:1. Više od 50% zrna krupnijih od 0.075mm - KRUPNOZRNO TLO
Više od 50 % zrna krupnijih od 2mm – šljunak GManje od 5% sitnozrnih primesa – GW, GU ili GP
2. CU=D60/D10=11mm/1.2mm=9.2>4 tlo nejednakog sastava
Cz= = izmedju 1 i 3
Tlo je dobro graduirani šljunak GW
Uzorak 2
PRAŠINA PESAKGLINA
ŠLJUNAKKAME ENJ
sitna sred a krupna sitni sred i krupni sitni sred i krupninj nj nj100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
pro
laz
kroz
sito
(%)
0.0
00
2
0.0
004
0.0
00
60
.00
08
0.0
01
0.0
02
0.0
04
0.0
06
0.0
08
0.0
1
0.0
2
0.0
40
.06
0.0
80
.1
0.2
0.4
0.6
0.8 1 2 4 6 8
10
20
40
60
80
10
0
20
0
40
0
60
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
10
20
30
40
50
60
70
47
SF
SC-SC
SF
ML OLili
MI OIili
MH OHiliCL
CI
CH
A-linija
I =O.73(w-2
0)
P
L
granica te e a w (%)č nj L
Indeks
pla
sti
no
stiI
(%)
čp
Casagrandeov dijagram plasti nostič
Tabela granulometrijskog sastava tla
Pre D (mm)čnik zrna
Opis tla:1. Više od 50% zrna sitnijih od 0.075mm - SITNOZRNO TLO
Granica tečenja 50 % - prašine, gline i organska tla visokeplastičnosti
2. Na dijagramu plastičnosti tlo pada iznad A linije (WL=57% i IP=36%) ugline visoke plastičnosti.Tlo je CH – visoko plastična glina