MEHANIKA TLA RGGF 2014

1. Opisati postanak tla, razliku izmeu tla i stijena, podjela tla prema krupnoi zrna, prema karakteru nastanka u odnosu na autotohnu stijenu-tlo. Opisati hemijske i mehanike procese koji se odvijaju prilikom razaranja autotohne stijene, transporta i taloenja estica.U procesu pretvaranja vrstih stijena u tlo, od postanka Zemlje na materijal u njenoj kori djeluju faktori koji izazivaju: Mehaniko raspadanje prvobitnih sitjena, Hemijsko razaranje, Transport razorenih estica, Faktori sedimentacije.

Tlo se sastoji od estica razliite krupnoe i meuprostora tj. pora. Pore u tlu mogu biti ispunjene vodom ili zrakom.Za razliku od stijena, prema krupnoi zrna tla se dijele na: -Glina (d 2m) nastaje u mirnim vodama-Praina (2m 0.06mm) ejl, kriljac-Pijesak (0.06mm - 2mm) - pjeari-ljunak (2mm 63mm) konglomerat, breaPrema karakteru nastanka u odnosu na autotohnu stijenu-tlo imamo etri pokrivaa (sedimenta) i to: Eluvijalni nastaje raspadanjem osnovne stijene uticajem atmosferilija Deluvijalni nastaje procjeivanjem vode i kratkim transportom Aluvijalni nastaje rijenim transportom (taloenje estica iz vodenog taloga) Koluvijalni nastaje klizanjem (klasini transport)-moe sadrati odlomke stijene i neko drugo ranije nastalo tlo Proluvijalni mjeavina i prelaz izmeu aluvijalno deluvijalnog i aluvijalnog tla, nastaje brzim vodotocima najee u podnoiju padina.

Glavna razlika izmeu tla i stijene je ta da tlo predstavlja tanki dio povrine zemljine kore dok je stijena takozvani konsolidirani materijal koji je nastao kristalizacijom iz magme, taloenjem iz vodenih otopina te metamorfozom ve postojeih magmatskih i sedimentnih stijena pod uticajem visokog pritiska i temperature. Iz ovoga proizilazi zakljuak da je tlo nastalo na raun troenja stijena.

Temperaturne promjene, smjenjivanje godinjih doba, dugorone klimatske promjene utiu na promjenu zapremine stijenskih masiva, a kad se to onemogui nastaju unutranji otpori koji stvaraju sitne ili vee pukotine. Led je vaan inilac u razaranju stijena. Zapremina leda je 11% vea od zapremine vode, pa smrzavanje vode u pukotinama stijena izaziva znatne sile, koje dalje proiruju i produbljuju pukotine i pridonose da se masiv ubrzano razara. Raspadnute estice zahvaene snagom tekue vode ili vjetra, utiu na daljnje usitnjavanje i troenje stijena. Vegetacija je znaajan faktor koji ubrzava razaranje stijena. Ona izaziva sile nastale rastom korijenja biljaka i stabala u postojeim manjim pukotinama. Bilo kako da su spori hemijski procesi koji pri tome nastaju, oni u toku dugih geolokih razdoblja vrlo snano djeluju. To su:Oksidacija nastaje djelovanjem kiseonika i ozona iz vazduha,Karbonacija je uinak ugljine kiseline otopljene u vodi,Hidratacija nastaje kada se voda u procesu raspadanja hemijski vee,Desilikacija otapanje i ispiranje SiO2 iz stijena.

Glavni transportni faktori su: gravitacija, voda, vjetar i led. Gravitacija pomie fragmente stijena, razliite veliine, s vieg na nii potencijalni nivo. Za vrijeme transporta vodom, taloenjem nastaju tzv. aluvijalna tla. Eoloka tla nastaju nanoenjem vrstih estica tla vjetrom. Veliina estica zavisi od snage strujanja, a na mjestu taloenja su gotovo sve jednake pa nastaje jednozrnasti sediment tj. Les i Dina. Les se sastoji od vrstih estica tla. Dine su pokretni breuljci od nevezanog pijeska naneenog vjetrom. Gleerska tla nastaju transportovanjem vrstih estica ledom. Na mjestima gdje prestaje djelovati transport razloenih estica nastaju sedimenti od krupnijih ili sitnijih estica.Osobine taloenog materijala zavise od vrsta matinih stijena od kojih su nastali sedimenti, od uslova u kojima je taloenje nastalo i od uticaja kojima je takav sediment bio podvrgnut.Razni uticaji kao to su: erozija, jaki pritisci, topljenje ledenjaka i razni hemijski procesi koji izazivaju cementaciju nevezanih sedimenata, doprinijeli su nastanku konglomerata, brea, pjeara, kriljaca i laporaca.

2. struktura tla. Nain pakovanja estica tla. Sile koje djeluju meu zrnima tla.Pod strukturom tla podrazumijeva se raspored vrstih estica u zemljinoj masi. Osnovna struktura tla je granulometrijski sastav. Uglavnom razlikujemo dvije vrste taloenog tla: Od krupnih estica (ljunak, pijesak) Od sitnih estica (prah, koloidi)

a) najrjei raspored b) najgui raspored c) gust raspored s esticama razliitog promjeraA- jednorodna veliina zrna, najree pakovanaB- jednorodna veliina zrna, najgue pakovanaC- zrna razliite veliine (to je materijal vie nejednorodan to se bolje pakuje)

Pri taloenju krupnih estica dominiraju gravitacione sile dok kod taloenja u vodi osim gravitacionih postoje jo i molekularne sile. Te su sile zanemarive prema teini krupnih estica. One su istog reda veliine kao gravitacione sile u grupama jako sitnih estica, pa bitno utiu na pokretljivost estica i na njihov raspored u nastalom talogu. Kod tla je uobiajena i pahuljiasta struktura tj, estice se nadovezuju jedna na drug. Ovakvi sedimenti su rijetki, pore su ispunjene vodom, a tlo je jako stiljivo.

Konsolidacija predstavlja pritisak na tlo da se dobije to bolji materijal.Za tlo se kae da je trofazni sistem: vrste estice,Voda, Vazduh.

Glina ima pahuljastu strukturu. Zbog svoje strukture daje veliki sadraj vode. Na 1g gline dobivamo znatno veu vodu nego na 1g pijeska.Zrna pijeska 0,0002 m2/g Zrna gline 50-800 m2/g -Povrine zrna3. Vlanost tla i stepen zasienosti. Definisati vlanost. Kako se odreuje. Prosjene vrijednosti. Kako se odreuje stepen zasienosti. Podjela prema zasienosti.Vlanost tla je odnos tene vode sadrane u tlu prema teini njegovih vrstih sastojaka. Prema koliini vode u tlu razlikujemo tri sluaja: Tlo potpuno zasieno vodom, Tlo djelimino zasieno vodom i Tlo potpuno suho.Stepen zasienosti nekad se izraava odnosom izmeu zapremine vode sadrane u porama (Vw) i zapremine pora (Vp) obrascem, odnosno stvarne vlage u tlu i vlage koju moe da primi:

Stepen zasienosti se kree od 0 do 1. Za potpuno zasieno tlo Sr= 1, djelimino zasieno 0-1, i suho tlo Sr=0. Odreivanje vlanosti tla vri se laboratorijskom metodom suenjem uzorka u elektrinoj sunici i terenskom metodom suenjem na otvorenoj vatri. Laboratorijska metoda

Izmjeri se masa vlanog uzorka koji se zatim sui u sunici na 105C do stalnosti masemw- prirodno vlaan uzorak ms- suha masa uzorkaTerenska metodaOva metoda se uglavnom primjenjuje za pjeskovita i ljunkovita tla. Tlo se sui na azbestnoj ploi do stalne teine, zatim se obavi proraun kao i u laboratoriskoj metodi.Sadraj vlage za naa tla:

Gline 20- 40%, Praine 20-30%, Pijesak 10-20%, ljunak 5-15%, Organska glina >50%, Organsko tlo do 400%17

4. Zapreminska teina tla. Nain odreivanja. Prosjene vrijednosti.

-prirodna masa tla V- prirodna zapreminaZa odreivanje zapremine teine tla postoji vie naina od kojih su najznaajniji: postupak sa cilindrom, postupak sa potapanjem uzorka u vodu i postupak sa potapanjem uzorka u ivu.Postupak sa cilindrom sastoji se u utiskivanju metalnog cilindra pod pritiskom, poznate zapremine (najmanje 3-5 puita vei od krupnoe zrna za adekvatan rezultat), u neporemeeno odnosno vjetaki zbijeno tlo. Tako da se potpuno ispuni zemljanom masom. Potom se povrina uzorka izravna noem sa gornjom i donjom ivicom cilindra i izvaga. Najmanje 2 uzorka se odreuju.Zapreminska teina je odnos razlike teine uzorka sa cilindrom i teine cilindra, kroz zapreminu cilindra.

Postupak sa potapanjem uzorka u vodu se zasniva na fizikoj osobini da je zapremina potopljenog tijela u vodu jednaka zapremini istisnute vode. Primjenjuje se samo za vezano tlo.

Iz neporemeenog tla uzima se uzorak nepravilnog oblika i na vagi se izmjeri njegova masa (G) u prirodnom stanju. Zatim se uzorak obavije istopljenim parafinom debljine 1 2 mm koji ne smije biti previe zagrijan, onda se uzorak ponovo izvaga zajedno sa parafinom i dobije masa (G'). Iz poznate mase parafina (G'-G) odredi se zapremina: gdje je p jedinina masa parafina [g/cm3]Parafinom obavijeni uzorak objesi se o vagu tankim svilenim koncem. Vaga se dovede u ravnoteu a pod uzorak se podvue sud sa destilovanom vodom, tako da cijeli uzorak bude potopljen u vodu. Poto je usljed prividnog gubitka teine uzorka u vodi, ravnotea na vagi poremeena, ona se ponovo uspostavi skidanjem tegova, tako da se dobije masa uzorka sa parafinom potopljenog u vodu (G''). Razlika masa uzorka sa parafinom u nepotopljenom i potopljenom stanju daje masu istisnute vode. Ako je jedinina masa vode w=1.0 [g/cm3], zapremina istisnute vode je: . Zapreminska masa tla je , gdje je A- temperaturni koeficijent.

Odreivanje zapreminske mase tla potapanjem uzorka u vodu

Prosjene vrijednosti: Glinovito tlo 17 20 [kN/m3] Praina 17 19 [kN/m3] Pijesak 16 20 [kN/m3] ljunak 15 21 [kN/m3] Organska glina 16 17 [kN/m3] Tvdro tlo 21 25 [kN/m3]- prisustvo tekih elemenata i tekih minerala

5. Specifina teina tla. Nain odreivanja. Prosjene vrijednostiOdreivanje specifine teine tla se vri na poremeenom uzorku pomou piknometra-staklene boice tano poznate zapremine i teine. Na temperaturi od 20C, vaganjem se izmjeri 30g uzorka i masa piknometra sa vodom. Potom se stavi da kuha kako bi se istitsli svi mjehuri iz uzorka i vode. Kad se ohladi, piknometar se napuni vodom do vrha, pri emu se viak vode istisne kroz kapilarnu cjevicu i ponovo se izvaga. Zapremina uzorka jednaka je teini vode koju je on istisnuo iz piknometra, pri emu je zapremina istisnute vode:

Gdje je: - teina piknometra; - teina piknometra sa vodom; -teina piknometra i uzorka punog vode nakon kuhanja

Laboratorijski procesi se iskljuivo rade na neporemeenim uzorcima.Specifinu zapreminu dobijamo po obrascu:

Za razne vrste tla ona se kree u relativno uskim granicama, od 26 do 28 kN/m3. Nie vrijednosti mogu imati tla s mnogo organskih primjesa i neke bentonitske gline.

6. Poroznost tla (Nain odreivanja; prosjene vrijednosti)Odreivanje poroznosti i koeficijenta poroznosti vri se na neporemeenom uzorku poznate zapremine, koji se dobije utiskivanjem cilindra u neporemeeno tlo. Nakon suenja uzorka na temperaturi od 105 oC do stalne teine odredi se teina uzorka u suhom stanju, iz poznate teine suhog uzorka i specifine teine materijala izraunava se:

Gdje je : md masa suhog uzorka tla md=m

Postoje dvije vrste poroznosti:1. meuzrnska (intergranuirana)2. pukotinskaKoeficijent poroznosti dobija se na osnovu obrasca:

Poroznost za naa tla: ljunak 20-40 Pijesak 30-40 Glina 30-45 Organska tla >50 Poroznost tla je relativno visoka u odnosu na stijene

7. Konzistencija i granice konzistencije tla (Nain odreivanja; prosjene vrijednosti)Pod konzistencijom tla podrazumijeva se agregatno stanje tla u zavisnosti od sadraja vode. U pogledu konzistencije postoji bitna razlika izmeu koherentnih i nekoherentnih tala. Konzistencija ljunka ne zavisi od sadrine vode, dok za koherentna tla (glina, prah), konzistencija zavisi od koliine vode koju tlo sadri.Po granici konzistencije (odnosno po sadraju vlage) tlo je podijeljeno na:

Gdje je: WL granica teenja Wp granica plastinosti Ws granica skupljanjaGranica teenja (Wl)Wl (LL) % - Granica teenja je konzistencija na prelazu izmeu plastinog i tenog stanja, a izraava se sadrajem vode te faze.Za odreivanje granice teenja slui Casagrandeova treskalica. To je ureaj sastavljen od zdjelice koja se okretanjem ruke moe dii na visinu od 1 cm s koje slobodno pada i udara od podlogu. U zdjelici se razmae uzorak tla i u njega razree prorez pomou posebnog noa. Tada se okree ruka brzinom 2 udarca po sekundi dok se prorez ne sastavi na duini od 1 cm. Opit se ponavlja sa uzorcima kojima se postepeno dadaje sve vie vode, i svaki put se zabiljei broj udaraza potreban da se prorez na dnu posude zatvori na duini od 1 cm. Nakon toga se rezultati unose u polulogaritamski dijagram dobiemo take ijim se spajanjem dobija kosa prava linija na kojoj se taka za 25 udaraca usvaja kao granica teenja.

Granica teenja za naa tla:

WL = 20-70 WL > 50 (visokoplastino tlo) Za odreivanje granice plastinosti nije potrebna aparatura. Opit se vri na uzorku tla koji se pripremi u mekom plastinom stanju i skupi lopticu 2-3 cm . Zatim se uzorak valja dlanom na podlozi od nekog upijajueg materijala u valjii promjera 3 sve dok se ne ponu kidati i pucati. Tada se za izlomljene valjie odreuje sadraj vlage. . Koliina vode izraena u procentima suhe teine uzorka, odgovara granici plastinosti (Wp). Za naa tla granica plastinosti je: Wp = 16 - 30 Granica skupljanja odreena je vlanou pri kojoj se postignuta zapremina uzorka ne smanjuje daljim suenjem. Opit se obavlja na uzorku koji je prethodno pripremljen sa destilovanom vodom tako da njegova konzistencija bude priblino na granici teenja, kada su sve pore zasiene vodom. Od pripremljenog materijala naini se loptica koja se prvo sui na vazduhu, a zatim u sunici na temperaturi od 105 [oC]. Odmah na poetku izmjere se masa G1 i zapremina V1. Uzorak se zatim dalje sui na vazduhu pa u sunici. Postupak se ponavlja sve do postizanja stalne zapremine. Nakon toga uzorak se i dalje sui bez mjerenja zapremine, sve do postizanja stalne mase. Zatim se podacu unose u dijagram, gdje se obino dibja linija sa otrim prelomom u oblasti granice skupljanja. U prelomnoj taci dobija se vlanost (W) koja odgovara granici skupljanja (Ws).

Prosjene vrijednosti za naa tla:

Tlo dobrog kvaliteta Ws < 5 Tlo srednjeg kvaliteta Ws 5 - 10 Tlo loeg kvaliteta Ws > 10 Tlo vrlo loeg kvaliteta Ws > 15

8. Granulometrijski sastav tla. Nain odreivanja. Podjela tla prema granulometrijskom sastavu.Podjela tla po granulometrijskom sastavu:- glina < 0,002 mm --> sitozrno tlo- prasina 0,002 0,06 mm --> sitozrno tlo- Pijesak 0,06 2,00 mm --> krupnozrno tlo- Sljunak 2,00 60,00 mm --> krupnozrno tlo- kamen 60,00 mm --> krupnozrno tlo

Za krupnozrna tla granulometrijski sastav se odreuje sitovnom metodom, gdjhe se u sito ubacuje 100% sadraj tla koji zavisi od krupnoe zrna: za sitni i srednji pijesak do 300g, za krupni pijesak i sitni ljunak od 0.3 do 2 kg, za krupni ljunak od 2 do 10 kg. Uzorak se osui na temperature od 100 do 110C do stalne teine, zatim se izvaga i stavi u sito koje se stavlja na aparat za vibriranje gdje se uzorak prosijava 10-15 min. Poslije prosijavanja izvaga se ostatak na svakom situ ija suma mora odgovarati poetnoj masi uzorka.

Sito je inace kruznog, poprecnog presjeka. Za sitozrna tla granulometrijski sastav odreuje se metodom aerometrisanja. Uzorak se sui na temp od 100 do 110 C do konst teine. Uzima se 30-5g g uzorka za glinovita tla, 50 -80 za prainasta tla. Odvaga se potrebna masa uzorka stavi u staklenu au i pusti da prenoi. Pripremljenu uzorak slijedei dan procijediti kroz sito 0.09 mm i, uz djelovanje destilovane vode i vodenog stakla, izmijeati u menzuri od 1000 cm3. Odmah poslije toga najkasnije 30 min treba poeti aerometrisanje. Prvo itanje na aerometru se izvri poslije 15 sekundi zatim poslije 1 i 2 minute. Na oko 4.5 minuta od poetka aerometrisanja, aerometer se ponovo polako stavi u suspenziju i u petoj minuti izvri sljedee itanje. Isti postupak se ponavlja poslije 15, 45, 2.5, 12, i 24 sata. Prilikom aerometrisanja treba mjeriti i temperature suspenzije.

-masa suhog uzorka-specifina masaR- itanje na aerometru

NA APCISI JE LOGARITAMSKA RASPODJELA. DIJAGRAM SE RADI ZA OBA POSTUPKA MJERENJA TJ. I ZA SITOVNU ANALIZU I ZA ANALIZU AEROMETRISANJA.

9. Klasifikacija tla. Indeks koherentnog tla. Casagrandeov dijagram plastinosti. Osnovne grupe I podgrupe tla prema klasifikaciji.

U indeks koherentnog tla ubrajaju se:

1- Indeks plastinosti (ip)2- Indeks teenja (il)3- Indeks ilavosti (it)4- Indeks konzistencije (ic)

Indeks plastinosti predstavlja razliku izmeu granice teenja i granice plastinosti.

Kod nas se uobiajeno kree od 20-60% u nekim ekstremnim sluajevima i preko 60%Pokazuje koja je koliina vode potrebna da neko koherentno tlo pree iz plastinog u teno stanje.Indeks tecenja predstavlja odnos vika vode u tlu preko granice plasticnosti.

Indeks ilavosti je odnos izmeu indeksa plastinosti i indeksa teenja.Indeks konzistencije je odnost razlike granice teenja i prirodne vlanosti prema razlici granice teenja i granice plastinosti.

Ic= 0-0.25- loe tlo Ic= 0.75 1 relativno dobro tlo

Cassagrandov dijagram plastinosti slui za klasifikaciju tla koja odgovara vlanosti na granici teenja i indeksu plastinosti. Cassagrandov dijagram ima dvije zone: prva zona iznad linije A take glinovitog materijala, dok he ispod linije A druga zona, tj tacke prainastih materijala i organskih glina.

Na osnovu dijagrama sitnozrna tla grupiemo u sljedee skupine:

CH- glina neorganska visoke plastinostiCl- lina neorganska srednje plastinostiCL- lina neorganska niske plastinostiOH- organske gline visoke plastinostiOI- organske gline srednje plastinostiOL- organske gline niske plastinostiMH- praina visoke plastinostiMI- praina srednje plastinostiML- praina niske plastinostiSF- sitnozrni pijesak prainastSC- sitnozrni pijesak glinovit

Klasifikacija tlaSva tla grupiemo u grupe radi prepoznavanja kvaliteta tog tla. AC- klasifikacija (Casagrandeova):-Sve vrste tla se dijele u dvije grupe: krupnozrnasto ili nekoherentno tlo sitnozrnasto ili koherentno tloUz to se razlikuje i pet osnovnih grupa: ljunak, promjer zrna 60-2 mm G (gravel) pijesak, promjer zrna 2 0,006 mm S (sand) praina, promjer zrna 0,006 0,002 mm M (marl) glina, promjer zrna (GW, GU, GP, GF, GC)Praine --> (ML, MI, MH)Pijesak --> (SW, SU, SP, SF, SC)Glina --> (CL, CI, CH)Treset --> (PT)Organsko tlo --> (OL, OI, OH)

L low, I intermediate, H- high

10. Voda u tlu (porijeklo vode u tlu, kruni tok vode u tlu, pojam vodopropusnog i vodoneporpusnog tla, pojam o pojavi vode i statickoj visini vode (ppv i npv), piezometer, kapilarna voda i dizajn)Voda se pojavuljuje u tlu kao nevezana ili vezana voda za estice tla. Nevezanu vodu moemo odstraniti suenjem dok je vezana voda nepokretna i ne moe se lako ostraniti. Svako tlo u svojim porama sadri veu ili manju koliinu vode. Apsolutno suhog tla u naim predjelima gotovo da i nema. Prirodno je tlo trofazni mehaniki sistem koji se sastoji od: estica tla (vrsta faza), vode u porama (tena faza), vazduha u porama (plinska faza)Voda u tlo moe doi iz razliitih izvora.

Vodopropusnim tlom se smatra ono tlo koje ima sposobnosti proputanja i upijanja vode, vodopropusno tlo moe biti ljunkoviti pjeskovito i sl.Voda koja se nalazi meu zrnima zadrana meumolekularnim silama izmeu vode i tla naziva se adheziona voda. Voda svojim adhezionim silama vee estice tla i stvara prividnu koheziju.Ukoliko ispod zemljine kore poslije nekog pjeskovitg tla voda nailazi na glinu, zbog samog svjostva gline, voda da bi prola dalje u unutranjost mora promijeniti svoj tok jer u ovom sluaju sama glina predstavlja vodoneporpusno tlo. Pojavom podzemne vode smatrama ono mjesto pod zemljinom korom gdje se sakuplja voda koja se nalazi u porama i pukotinama tla i stijena. NPV ili nivo podzemne vode je ravnina na kojoj je hidrostatski pritisak jednak nuli a do njega se voda podie u tlu kroz otvorene pukutone i pore. NPV obino slijedi povrinu terena a reguliran je uvjetima pohranjivanja

Piezometar je ureaj koji slui za mjerenje i praenje NPV. Sastoji se od posude vrstih stijena u kojoj je na dnu smjetene posudica sa ivom. U ivu su utaknuti manometar. Kojim se odreuje pritisak i otvor zatvorene staklene posude napunjene tekuinom kojoj ispitujemo rast i pad niova

ADHEZIJA

a- nivo temeljne vodeb- nivo zatvorenih kapilarac- nivo otvorenih kapilaraKapliarna voda se die u uskim cjevicama pomou adhezionih sila i pod negativnim je hidrostatskim pritiskom. Kapliarnost je pojava podizanja nivoa tenosti u cijevi malog promjera na temelju adhezionih sila izmeu materijala od kog je napravljena cijevica i same tekuine. Osnovni faktori koji definiu nivo kapilarnog dizanja su povrinska napetost tekuine i adhezione sile izmeu staklene cijevi i tekuine. Pore u tlu su nepravilno rasporeene i spojene kanalima raznih oblika i veliina, pa se u kapilarno djelovanje pojavljuje ovisno o veliini pora i njihovoj povezanosti. Najei efekti kapilarnog djelovanja u tlu su prividna kohezija pijeska i poveana vrstoa prosuenog koherentnog tla i djelovanje mraza u tlu male propusnosti.11.Vodopropusnost tla (Darsijev zakon, odredjivanje vodopropusnosti, prosjecne vrijednosti)Darci je utvrdio da ako kanal koji spaja dva suda ispunimo tlom, te u jednom sudu odravamo konstantan nivo vode, u drugom sudu se voda nikada nece popeti do nivoa vode u prvom. Neka je razlika nivoa vode u sudovima h, a duina kanala ispunjenog tlom L, onda je brzina proticanja vode kroz porozan materijal:

gdje je: V-brzina proticanja vode (cm/s) k- koeficijent propusnosti koji zavisi od osobine tla (cm/s) i- hidraulicni gradient l- duina presjeka proticanja (cm)

to je vea duina l imali bi smo vei pad Brzinu moemo dobiti i mjerenjem protoka:

Q- koliina vode (cm3)t- vrijeme (s)A- povrina poprenog presjeka kroz koji voda tee (cm2)Moemo povezati Darcyev zakon i ovu jednainu pa e biti:

pa je protok:

Iz ovoga se vidi da sa porastom hidraulikog gradijenta raste i protok. Darcyev zakon vrijedi samo za laminarna kretanja vode, tj. za mirna kretanja, bez turbulencije i za male brzine. Moe se uzeti da voda prelazi u turbulentno strujanja kada su pore tla >0.5 mm.Odredjivanje vodopropusnosti se dijeli na: Labaratorijsko: sa konstantnim pritiskom vode I sa padajucim pritiskom vode terenska metodaMetod sa konstantnim pritiskomUzorak tla ugradi se u cilindar odreenog presjeka A. Na gornjem i donjem kraju uzorak je zatien filterskom ploicom. Duina uzorka je l. Kroz donji filter dovodi se voda preko preliva koji odrava stalnu visinu na ulazu. Voda izlazi iz uzorka kroz gornji filter opet preko preliva kojim se odrava nivo na izlazu gdje se mjeri protok pomou graduirane menzure. Postupak se zasniva na principu da se najprije proputa voda kroz uzorak i ostavi da ispuni sve pore. Zatim se kroz neko vrijeme t mjeri protok Q. Za to se vrijeme odrava stalna razlika h izmeu gornjeg i donjeg vodotoka.

Primjenjujemo Darcyev zakon za dobijanje koeficijenta vodopropusnosti:

Opit se koristi za sitnozrna tla, gline i praine.Metod sa opadajuim pritiskomZa mjerenje propusnosti uz promjenjiv pritisak, uzorak se ugrauje u cilindar izmeu dva porozna filtera. Kroz donji filter ulazi voda iz vertikalne cijevi, a na gornjem filteru izlazi preko preliva.

U diferencijalnom intervalu vremena (dt) visina vode u cijevi snizit e se za (dH), a uzorak e za to vrijeme propustiti koliinu vode:

Crtica ispred A znai da je itanje dH negativno, tj. da voda u vertikalnoj cijevi opada sa vremenom.Uvrtavanjem vrijednosti iz Darcyeve jednaine ( ) i znajui da je brzina

dobijamo:

Integrisanjem lijeve strane jednaine od t=0 do t=t i sa desne strane od H=H1 do H=H2 dobijamo:

za gline je do cm/sza praine do cm/sza pijeskove do za ljunak 12.Efektivni i neutralni naponi (Opisati pojam jednih i drugih napona i ukupnih napona, nacin odredjivanja)?Ako se na dno posude stavi uzorak tla i optereti, cjelokupno optereenje ove mase primie vrste estice tla. Specifini pritisak na povrsinu uzorka izazvace slijeganje uzorka i smanjenje njegove poroznosti, a samim tim i promjene drugih fizikih osobina tla. Ako se uzorak u sudu optereti vodom do visine h s tim da je ona ispunila sve pore uzorka, pritisak vodenog stuba iznad uzorka nece prouzrokovati slijeganje uzorka, smanjenje njegove poroznosti, niti ce izazvati vidljive promjene i drugih fizikih osobina uzorka. Ovi opiti dovode do zakljuka da se napon pritiska u zasienom tlu sastoji iz dva dijela i to:-efektivni napon (bitan za geotehnine propraune)

- zapreminska teina (suha)-neutralni napon

- zapreminska teina vode

Efektivni napon prenosi se preko dodirnih povrina izmedju vstih estica tla, a neutralni napon se prenosi kroz vodu u porama. Ako je donji dio suda ispunjen zasicenim uzorkom tla, a iznad povrine uzorka vodom, onda ce ukupni napon ma u kojoj taki uzorka biti:

U sluaju sa podzemnim vodama:

- zapreminska teina zasienog tla- zapreminska teina nezasienog tla

zapreminska teina potopljenog tla

U sluaju da nema podzemnih voda ili je relativno niska:

13.Proticanje vode kroz tlo (Opisati pojavu proticanja vode, piezometarske visine i nivoe, ekvipotencijal i strujnice, brzina proticanja vode, freatska povrsina vode, filtraciona mreza)?Tlo je propusno i kroz pore tee voda ukoliko postoji razlika potencijala vode u razlicitim takama u tlu. Brzina proticanja vode kroz tlo povrsine presjeka A okomito na smjer toka moe se izraziti preko koliine vode Q protekle u nekom vremenu t na sledei nain:

To je prividna brzina jer voda tece samo kroz pore, pa je efektivna brzina:

Brzina proticanja vode kroz tlo na odreenim duinama e dostii brzinu v=0

Piezometarski nivo je nivo vodenog stupca koji odgovara pritisku porne vode u zoni u kojoj je mjerenje izvreno. Piezometarska visina predstavlja potencijal pritiska vode. Na slici je prikazano priticanje vode kroz tlo, koje se mjeri sa dva piezometra. Za proraun se koristi referentna povrina. Neka je strujanje stacionarno, tlo homogeno a pritisak u svakoj taci ovisan samo o visinskom poloaju.

h1 i h2 piezometarski nivio (to moemo snimiti na terenu)z1 i z2 geodetske visinehp1 i hp2 piezometarske visineh- hidraulika visinaNa skici vodo struji ka prvom piezometru pa ka drugom. Na gornjem i na donjem piezometru pritisci e biti:

Ekvipotencijale su linije sa istim potencijalom ili potencijalnom visinom(piezometarskim nivoima). Strujnice su linije sa istim intenzitetom brzina, odnosno brzine su konstantne. Ekvipotencijale i strujni kanal predstavljaju filtracionu mrezu. Freatska povrsina vode se smatra vodom temeljicom tj. onom vodom koja potpuno ispunjava supljine.

=const

14. Naponi i deformacije tla (Vertikalni i horizontalni naponi, normalni i tangencijalni naponi, Mohrov krug napona, odnos izmedju napona i deformacija, stvarno ponasanje tla)?Naponi opsteg smjera sastoje se od dvije osnovne komponente normalnog napona () i tangencijalnog ili napona smicanja ( ). Normalni naponi su naponi pozitivni kad djeluju kao pritisak, obrnuto od onoga u teorijskoj mehanici gdje su zatetni naponi pozitivni. Pozitivni su tangencijalni naponi koji skrecu rezultantu napona na ravni u smjeru kretanja kazaljke na satu i obrnuto.

, -, --normalni naponi za ose x, y i z gdje su naponi po osi x horizontalni, y- vertikalnin-tangencijalni napon

Najvei mogui naponi u elementu su: - glavni naponi; - glavni smiui naponi Odredjivanje normalnih i tangencijalnih napona moze se raditi i pomou Mohrovih krugova napona na sledei nain: Prvo se nacrta koordinatni sistem i onda se na horizontalnoj osi nanesu velicine horizontalnog i vertikalnog napona. Zatim se odredi srednji napon i nanese na horizontalnu osu a nakon toga se opie krug. Za odredjivanje napona u nekoj ravni pod uglom treba iz sredita kruga pavui pravac pod uglom () mjereno od smjera veeg napona. Na taj nacin dobiva se presjena taka krunice i prava. Projekcije ove take na apcisu odredjuje veliinu normalnog napona, a ordinata veliinu tangencijalnog napona.

Elastine karakteristike tla mogu se definisati sa modulom elestinosti i Poissonovim koeficijentom. U elementu tla izloenom djelovanju razliitim glavnim naponima u tri smjera osim aksijalnim deformacija nastaju i distorzione deformacije zbog djelovanja tangecionalnih napona na raznim povrinama.

E-modul elastinosti G- modul klizanja

- koeficijent bonog dejstva najee kod tala- ugao unutranjeg trenjaPored to naponi zavise od vlastite teine tla , zavise i od drugih tijela na povrini.

Nivo podzemnih voda takoer utie na promjenu napona u dubini:

-zapreminska teina vode

Stvarno tlo bitno se razlikuje od modula eleasticnih tijela. Deformacije stvarnog tla nisu linearno zavisne od promjene napona. Nisu elasticne, pa nakon rasterecenja ostaju trajne. Odnos izmedju napona i deformacija realnog tla drugaciji su od onih za elasticno izotropno tijelo. Razlikuju se dva osnovna slucaja: Naponi izazvani opterecenjem znatno su manji od napona loma Naponi izazvani opterecenjem blizu su naponima loma U prvom slucaju, gdje su radni naponi izrazito manji od onih koji prouzrokuju lom tla, koriste se parametri za elasticna tla. U drugom slucaju se aproksimira tlo modelom za idealno plasticna tla. 15. Naponi uslijed povrinskog optereenja ( kruka napona; Steinbrenerova metoda i Newmarkova metoda za odreivanje napona uslijed povrinskog optereenja ) ?

Steinbrenerova metoda je zasnovana na Boussinesgovom matematikom rjeenju i primjenjuje se za optereenje povrine oblika kvadrata, pravougaonika i trake. Steinbrener je posmatrao pravougaonu povrinu, optereenu ravnomijernim optereenjem i sveo problem odreivanja napona u dubini , ispod ma bilo koje take. U tom smislu podijelio je optereeni pravougaonik na 4 manja pravougaonika ija je zajednika ugaona taka G. Napon u dubini ispod posmatrane take dobija se ako se saberu uticaji svih dijelova podijeljenog pravougaonika. Za svaki od podijeljenih pravougaonika odredi se uticajelementarne povrine na dubini ispod take. Brzi raun napona ispod optereene povrine moemo sprovesti pomou Steinbrenerovog dijagrama.

Uticajni parametri:Po (kN/ m2); a/b ; z/b; Iz= z/Po

Newmark je proirio metodu za odreivanje napona z za krunu plou i na optereenje povrine bilo kojeg oblika. Dijagram se crta na slijedei nain: prvo usvajamo duinu AB koja predstavlja dubinu Z i u toj razmjeri opiemo 9 koncentrinih krugova, poluprenika r dobivenog tabelarno i povuemo 20 radijalnih linija pod uglom 18o. Da bismo odredili naprezanje ispod proizvoljne take N neke nepravilne povrine na dubini Z potrebno je da tu povrinu nacrtamo na providnoj hartiji, u istoj razmjeri u kojoj je nacrtana dubina Z =AB. Bilo koja taka za koju se odreuje napon dovede se u centar kruga. Nepotpuno prekrivene elemente povrine ocjenjuju se prema veliini elementarne povrine koju pokrivaju u (%) i unese u broj n. Naprezanje na dubini Z dobija se kada se broj n pomnoi sa z tj:

Kruka napona predstavlja napone koji se odvijaju ispod povrine tla, pod nekim optereenjima. Ti naponi su pod uglom i ba zbog tog ugla i imaju krukolik oblik. Idui dublje u tlo naponi slabe.

z1= 0,9P z2= 0,8P z3= 0,7P z4= 0,6P -naponi se smanjuju dubinom

16. vrstoa tla ( vrstoa na smicanje;Mohr-Columbov uslov loma; kohezija; ugao unutranjeg trenja)?vrstoa na smicanje se moe definisati kao naprezanje na smicanje u ravni loma, u trenutku loma. Ukoliko se smicanje dogaa du jedne jasno definisane povrine ravan se direktno moe sagledati. Ukoliko se smicanje dogaa istovremeno du vie ravni, ravan loma nije definisana i lom tla se karakterie maksimalnim glavnim naponom. Lom u tlu nastaje kada krunica naponskog stanja tangira karakteristinu anvelopu materijala, odnosno graninu liniju vrstoe. vrstoa tla bitno je uvjetovana veliinom i oblikom vrstih estica. Prema jedinstvenom sustavu klasifikacije tla, tlo dijelimo u dvije glavne skupine:1. Krupnozrnasto (nekoherentno, nevezano) tlo, to su pijesak i ljunak2. Sitnozrnasto (koherentno, vezano) tlo , to su gline i praineDva osnovna parametra vrstoe na smicanje su kohezija c ( kN/m2) i ugao unutranjeg trenja () , koji zavisi od vrste materijala, mineralokog sastava, granulometrijskog sastava i koeficijenta pora.Kohezija predstavlja meumolekularnu silu, zbog postojanja vode u sitnozrnim tlima.Kohezija je svojstvo sitnozrnog tla kojeg zbog toga nazivamo koherentnim. Kako se smanjuje veliina estica, poveaje se njihov broj u jedinici zapremine pri jednakom koeficijentu pora. to su manje estice, dominantnije je i djelovanje Van der Waalsovih i elektrinih sila s obzirom na gravitacijske sile izmeu njih. Kohezija je dakle otpor tla na smicanje kada su normalna naprezanja jednaka nuli. Ona uvjetuje vrstou tla. Kohezija nije konstantna ve ovisi o vlanosti. Kohezija sitno zrnastih materijala zavisi od mnogo faktora, od kojih su najvaniji: veliina estice i njihov mineraloki sastav, krarakteristini granulometrijski sastav i granice konzistencije; meusobni razmak susjednih estica, karakteriziran koeficijent pora; elektrohemijski sastav porne vode.

Ugao unutranjeg trenja na smicanje nije konstantan, ali se vrlo esto moe takvim smatrati. Sama pojava pornog pritiska moe mijenjati otpornost na smicanje pri brzom optereenju vee zapremine tla. Ugao vrstoe tla na smicanje zavisi od slijedeih faktora: veliine vrstoe tla; oblika estica tla, gustoe tla, sadraja vode u tlu. Ugao unutranjeg trenja je vei to su vee estice tla, to je oblik estica tla nepravilniji i otrijih ivica i to je manji sadtaj vode.

Lom u tlu nastaje kada krunica naponskog stanja tangira graninu liniju vrstoe materijala. Granina linija vrstoe je najee blago zakrivljena ali se u praksi najee zamjenjuje pravcem koji je izraen Coulombovim zakonom:

Proraun vrstoe na smicanje kod nedreniranih uslova , sa podzemnim vodama e biti:

gdje je: , - parametri vrstoe za nedrenirane uslove u- neutralni napon

17. Stiljivost ( edometarski opit;modul stiljivosti;prosjene vrijednosti;dijagram relativne kompresije;slijeganje temelja; slijeganje uslijed promjene nivoa podzemnih voda;vremenski tok slijeganja konsolidacija)?Stiljivost je deformisanje tla, nastaje kao posljedica restruktuiranja slabo vezanog tla. Graevina smjetena na jako stiljivo tlo vjerovatno e biti oteena usljed slijeganja, koje je posljedica smanjenja zapremine tla usljed nanoenja statikog optereenja.Ova promjena zapremine dogaa se zbog promjene zapremine pora, rjee se moe dogoditi i zbog promjene zapremine vrstih estica.

Neposredno posle nanoenja napona, tokom vremena dolazi do opadanja pornih pritisaka ,poveanja efektivnih napona i smanjenja zapremine tla na raun istisnute vode iz pora i do slijeganja kao posljedice smanjenja zapremine tla. Ovaj proces opadanja pornih pritisaka, poveanja efektivnih napona i smanjenja zapremine tla naziva se KONSOLIDACIJA.

Promjene napona, deformacija i pornog pritiska, nastele u tlu pod uticajem optereenja na povrini, u nekoj zadanoj dubini moemo izraunati u raznim takama polja. Budui da su dodatni naponi i porni pritisci razliiti u razliitim poljima, nastat e razlika potencijala i gradijent pornog pritiska, to izaziva kretanje vode u skladu sa Darcyevim zakonom. Postepeni protok vode iz zone poveanog pornog pritiska, prema granicama podruija sa manjim pornim pritiskom omoguuje da se porni pritisak i zapremina pora smanje, pa u toku procesa rastereenja pornog pritiska rastu efektivni naponi i podruije se slijee. Ovaj proces migracije vode naziva se konsolidacija. Zbog pada pornog pritiska, postepeno se smanjuju gradijenti a time i brzina toka i brzina smanjenja zapremine pora, pa i proces slijeganja vremenom postaje sporiji. Slijeganje se obiljeava slovom S [m, cm] i predstavlja pomijeranje na povrini.

Dilatacije e biti:

Promjena napona spram deformacije naziva se modul stiljivosti.

Modul stiljivosti (Mv) razlikuje se od modula elastinosti (E) elastinog materijala, jer modul stiljivosti nije konstantan za isti materijal, ve je promjenjiv i raste sa normalnim optereenjem .Dijagram relativne kompresije se dobije tako to se na apscisu nanase normalni napon koji odgovara optereenju, a na ordinatu relativna kompresija.Stiljivost tla se odreuje opitom pritiska sa sprijeenim bonim irenjem koji se jo zove endometarski opit.Pri optereenju se dobija dijagram primarne kompresije a. Pri rastereenju dijegram bubrenja b (plastine deformacije). Ukoliko se pri rastereenju vri ponovno optereenje, dobija se dijagram sekundarne kompresije c.

Za graevinske objekte, ukupno dozvoljeno slijeganje je maksimalno 5 cm, ne vie.Edometar je sprava u kojoj se mjeri promjena visine niskog cilindrinog uzorka tla, odgovarajueg prenika uz porast optereenja. Uzorak je na poroznoj ploici velike propusnosti u udubljenju metane podloge aparata. Iznad uzorka je takoe porozna ploica i na njoj je metalna ploa koja prenosi i raspodjeljuje optereenje. Donja porozna ploica i prostor u kojem ona lei spojeni su, sa staklenom cijevi u kojij se nalazi voda. Izmeu gornje porozne ploice se nalije voda koja se moe prelijevati preko kratke cijevi. Kad je nivo vode u staklenoj cijevi jednak nivou vode iznad gornje porozne ploe, u uzorku nema hidraulinog gradijenta, pa voda protie kroz uzorak. Optereenje se prenosi na gornju metalnu plou centrino, preko eline kugle i ureaja za prenos sile. Po postignutoj konsolidaciji, nanosi se slijedei stepen optereenja i cio postupak se ponavlja sve do krajnjeg stepena optereenja.

Stiljivost se kree :100-300 (kN/m2) veoma stiljiva tla; 300-600 (kN/m2) stiljiva tla; 600- 1200 (kN/m2) slabo stiljiva tla; >1200 (kN/m2) neznatno stiljiva tlaPri trajnom snienju nivoa podzemne vode sa NPV1 na NPV2 poveava se zapreminska teina tla, koja vie nee biti pod uzgonom u oblasti snienja. Prirataj napona ( predstavlja povrinu dijagrama napona bcf. Usljed prirataja napona dolazi do slijeganja H- debljina sloja usljed snienog nivoa vode -zapreminska teina tla usljed snienja NPV -zapreminska teina tla potopljenog u voduMv- modul stiljivosti

17. Odreivanje vrstoe na smicanje. Laboratorijski postupci. Dijagram napon-deformacija. Anvelopa loma. Vrna i rezidualna vrstoa. Uticajni parametri na vrstou tla.Da bi utvrdili vrstou na smicanje moramo odrediti dva osnovna parametra a to su ugao unutranjeg trenja i koheziju.vrstoa na smicanje se ispituje laboratorijski i to:1. triaksijalna vrstoa tla2. vrstoa tla na smicanje po dirigovanim plohama.

Triaksijalna ispitivanja se vre pod uslovima to slinijim onim koji djeluju na tlo u prirodi. Obavljaju se pomou triaksijalnih aparata gdje se uzorak cilindrinog oblika obavijen gumenom opnom optereuje bonim naponom a potom se nanosi vertikalno optereenje sve do loma. Tako se dobije par vrijednosti napona koji su vladali u trenutku loma. Ispitujui vie uzoraka istog materijala pod razliitim bonim pritiscima dobit e se vie Mohrovih naponskih krugova, to omoguuje konstrukciju pravca (anvelope) koji karakterie uslov loma. Potrebna su najmanje tri Mohrova kruga za odreivanje vrstoe.

Ovaj opit je dosta skup i spor. Ima osjetljivu ugradnju i pripremu uzorka. Ureaji su dosta skupi. Radi se samo za specijalne objekte (objekte jako skupocijene investicije).

Opit sa smicanjem po dirigovanim plohama se vri pomou aparata koji se sastoji od donjeg nepominog dijela i gornjeg pokretnog koji se moe pomijerati pod dejstvom horizontalne sile. Uzorak se stavi u kalup gdje je obuhvaen filterskim kamenom sa zubcima, gdje su zubci okrenuti u pravcu djelovanja horizontalne sile da bi se uspostavila dobra veza sa uzorkom i sprijei klizanje na dodirnim povrinama. Prije nego to se primjeni smiua sila, u uzorku vladaju glavni naponi, na gornjoj i donjoj povrini zbog privrenja. Uzorak se ispituje na vie kalupa sa razluitim optereenjima preko poklopaca koji iznose: za prvi kalup 10, drugi 20, trei 30, etvrti 40 N/cm2.

Dobivene vrijednosti parova () koji su vladali u ravnima smicanja u trenutku loma, unosimo u koordinatni sistem i dobivamo onoliko taaka koliko je opita izvedeno. Prava koja spaja ove take (ili se vri aproksimacija) daje ugao unutranjeg trenja i koheziju.

Nedostatak ovoga opita je to se uzorak vrlo brzo drenira, pa daje neku lanu predstavu o vrstoi, odnosno daje veu vrstou.

Vrna vrstoca je najveca cvrstoca tla, deava se na manjim deformacijama, pri slomu. Pad vrstocenakon sloma je kod nekih materijala znaajan, a da se pri tom ne poveca znaajno deformacija.Kada se tlo smie do velikih deformacija, odnosno kada je pokret u masi tla u prirodi tako velik da proizvodi preslagivanje estica gline tada se njegova otpornost bitno smanjuje i parametri vrstoce tla za taj slucaj zovu se REZIDUALNI PARAMETRI (c=0, = r).Rezidualni parametri koriste se u raunu stabilnosti kosina na mjestima umirenih ili aktivnihklizita. Postoje dvije vrste opita a to su:-opit sa kontrolisanim naponom (pjeskovita, ljunkovita tla)- opit sa kontrolisanom deformacijom (glinovita tla)Metoda suhog pijeska je odreivanje ugla unutranjeg trenja, sipanjem pijeska na kamaru gdje se pravi kupa. Ugao pod kojim pijesak ostaje stabilan je ugao unutranjeg trenja. Kohezija je jednaka nuli.CPT- conus penetration test (in situ)Opit tee tako to se standardni teg teine 63.5 kg pusti da padne na nakovanj sa standardne visine 76.2 cm i time ga zabije u tlo. Nakovanj je privren na buae ipke. Zabijanje se provodi sve dok uzorkiva ne prodre u tlo standardnih 46 cm. Pri tome se broji broj udaraca o nakovanj potrebnih da uzorkiva prodre za svaku treinu od ovih 46 cm. Rezultat pokusa je zbroj udaraca N potrebnih za prodiranje druge dvije treine (30.6 cm) razmaka od 46 cm.SPt-standard penetration testOvo je najrairenije terensko ispitivanje. Prvenstveno se koristi za nekoherentna pjeskovita tla. Izvodi se u buotini. Cilindar, standardnih dimenzija se postavlja na dno (prethodno oiene) buotine, a preko buaih ipki je spojen s povrinom. Na najvioj je ipki nakovanj na koji pada malj od 63,5 kg s visine od 76 cm. Mjeri se broj udaraca N da cilindar ue u tlo.

Uticajni parametri na vrstou tla su ugao unutranjeg trenja (ugao trenja izmeu estica materijala) i kohezija (privlana sila izmeu istih materijala, karakteristina za sitnozrnaste materijale, ovisi o granulometrijskom sastavu i plastinosti materijala, koeficijentu pora i elektrohemijskom sastavu porne vode). Voda takoer utie na vrstou, u kombinaciji hidrofobnih minerala voda djeluje kao mazivo pa se koeficijent trenja smanjuje, a poveava kod hidrofilnih minerala.

19. Aktivni pritisak tla. Rankinovo stanje ravnoteeStanje mirovanja je stanje u kome je horizontalna deformacija sprijeena. Openito, gdje je vertikalno naprezanje , a horizontalno gdje zovemo koeficijent mirovanja. Koeficijent mirovanja se mijenja sa razvojem optereenja ili rastereenja. Za normalno konsolidirana tla primjenjuje se najee Jaki-eva empirijska relacija . Pri rastereenju, tj. za prekonsolidirana tla, raste. (uvod za aktivni i pasivni pritisak)Ako se tlo podvrgne postepenom horizontalnom rastezanju, doi e i do postepenog smanjenja horizontalnih deformacija od poetne vrijednosti do konane vrijednosti , kod koje Mohrov krug dodirne pravac tangencijalne vrstoe. U ovom stanju naprezanja doi e u ravni pod uglom od do izjednaenja tangencijalnog naprezanja i tangencijalne vrstoe materijala. Uzorak je tada u graninom stanju ravnotee (Rankinovo stanje ravnotee), koje se naziva i plastino stanje ravnotee.

Granino stanje plastine ravnotee izazvano rastezanjem tla uz odgovarajue smanjenje horizontalnog naprezanja sa na , naziva se aktivno stanje, budui da tlo svojom teinom aktivno doprinosi horizontalnom naprezanju. Aktivni pritisak je onaj pritisak kojim tlo djeluje na podgradnu konstrukciju.

- koeficijent aktivnog pritiska tlaRankineo-va teorija. Uvijeti: teren iza zida je horizontalan i protee se dovoljno daleko, zid je vertikalan, zadnja povrina zida je glatka, zid rotira oko donje unutranje take prema vani.

Postoje dvije varijante odreivanja aktivnog pritiska, to su za nekoherentno i koherentno tlo.Nekoherentno tlo (c=0, 0, )

Koherentno tlo (c

Aktivna sila na potpornu konstrukciju:

20. Pasivni pritisak tla. Rankinovo stanje ravnoteeAko se tlo postupno podvrgne horizontalnom zbijanju, kod kojeg horizontalno naprezanje postepeno raste od poetne vrijednosti , do konane vrijednosti , pri kojoj Mohrov krug dodiruje pravac smiue vrstoe, uzorak e doi u stanje granine ravnotee. U ovom stanju naprezanja doi e u ravni pod uglom od do izjednaenja tangencijalnog naprezanja i tangencijalne vrstoe materijala (linije loma su pod blaom krivininom nego kod aktivnog pritiska). Granino stanje plastine ravnotee, izazvano horizontalnim zbijanjem tla uz odgovarajue poveanje horizontalnog naprezanja sa poetne vrijednosti na graninu vrijednost , naziva se pasivno stanje, budui da se tlo svojom masom (teinom) suprotstavlja horizontalnom zbijanju.

Pritisak tla na podupornu konstrukciju u uvjetima horizontalnog zbijanja do sloma zovemo pasivnim otporom (pritiskom), i moemo odrediti vertikalnim naprezanjem i koeficijentom pasivnog otpora. Nastaje kada zid vri pritisak na tlo (horizontalno zbijanje tla), u kom sluaju dolazi do izdizanja tla iza zida.

- koeficijent pasivnog pritiska tla

Za nekoherentno tlo (c=0) Pp je:

Za koherentno tlo (c

Potporni zid se kontrolira na: prevrtanje (Racuna se s momentom sila oko noice zida; trai se faktor sigurnosti barem 1.5), klizanje (Racuna se s otporom protiv klizanja na stopi zida; faktor sigurnsti barem 2), nosivost tla ispod stope zida (Sve sile se koriste da se odredi naponsko stanje na stopi zida u kontaktu s temeljnim tlom; pogodno je da je rezultantna sila u srednjoj trecini irine stope.

21. Stabilnost kosina. Definicija faktora sigurnosti. Zakonske regulativeKosine se mogu podijelitu na:-prirodne kosine (padine)- vjetake kosine ( nasipi, temeljne jame, zasjeci, radne kosine, zavrne kosine pov kopova)Kako prirodne tako i vjetake kosine imaju svoje potencijalne klizne ravni gdje moe doi do klizanja.

Elementi kosine:

Klizanje moe nastati kao rezultat prirodnih promjena u ambijentu kosine (promjena reima strujanja podzemne vode, erozija, djelovanje potresa) ili kao rezultat ljudskih aktivnosti (uklanjanje raslinja i pozitivnog djelovanja korijenja, izvedba zasjeka i usjeka ucestogradnji, dodavanje optereenja na kosinu izgradnjom objekata-nasipa ceste, zgrada,odlagalita otpada).Interes geomehanike je da procijeni i analizira opasnost od klizanja , odnosno da racionalno i djelotvorno sanira nastalo klizanje. Prema stabilnosti kosine mogu biti: stabilne, uslovno stabilne, nestabilne. Stabilnost kosina definiemo sa faktorom sigurnosti (Fs). Faktor sigurnosti dobivamo odnosom otpornih i aktivnih sila koje djeluju na kosinu.

Aktivne sile su: teina kliznog tijela (G), vanjsko optereenje objektom (P), potres, sile od vode, neutralni napon ili porni pritisak (u)Otporne sile: kohezija (c), potporni zid, ankeri, unutranje trenje Fs 1 kosina je nestabilna Po mogunosti se trai Fs > 1,5

Ako je kosina za postojee uvjete nestabilna nastaje kliziteVrste klinih povrina: 1) planarna 2) cilindrina ili kruna 3) nepravilna

Iznad noino klizanje- relativno strma kosina, dobra vrstoa tla. Noino klizanje- nagib neto blai ali loa vrstoa. Podnoino klizanje- loe tlo u noici kosine.Elementi klizita:

Prema brzini : brza klizita (5-150 cm/dan), srednje brza (5mm-5cm/dan), spora (1) dabi garantovao stabilnost vertikalnog zasjeka, moe u isto vrijeme biti nesiguran za optereenje pri lomu, ili za prevelik nagib kosine. Zbog toga se u geomehanici mora izabrati preciznija definicija za faktor sigurnosti. U tu svrhu razmatreemo mehanizam na koji djeluje normalna (N) i tangencijalna (T) sila. Minimalna sila T se moe prikazati u 2 sluaja:

Sluaj 1:Tijelo je prilijepljeno za plou to rezultira poveanje kohezionih sila na dodirnoj povrini tijela. vrstoa smicanja ima koheziju c>c*, a sila koja je potrebna da bi pokrenula tijelo T= c* A, i analogno sa ranijim primjerima:

A- dodirna povrina (cm2) c- kohezija (N/cm2)Sluaj 2:Povrina ploe je hrapava i koeficijent trenja izmeu tijela i ploe je . Tada je , pa je:

Faktor sigurnosti moe se smatrati mobiliziranom otpornou pri smicanju u odnosu na istu otpornost u mehanizmu loma.

U sluaju kada imamo koheziju i trenje , ukupan otpor klizanju je , pa je:

U mehanici tla i stijena vrstoa materijala je izraena sa dva parametra, kohezijom (c) i uglom unutranjeg trenja (). Mohr comumbovim uslovom loma specificirano je: Ako predstavimo da je onda je:

c, - karakteristike materijala dobivene ispitivanjem; ,- karekteristike materijala neposredno pred lom

22. vedska ili Felleniusova metoda analize stabilnosti kosinaUslov za rjeavanje stabilnosti kosina kod ove metode je uspostavljanje ravnotenog stanja izmeu unutranjih i spoljanjih sila u ravni klizanja. Za jednainu ravnotee usvaja se:.Prema ovoj jednaini, klizanje e nastati u sluaju kada unutranji otpor kohezije i ugao unutranjeg trenja nisu dovoljni da se suprotstave smiuem naprezanju. U ovakvim sluajevima dolazi do klizanja du neke klizne ravni u unutranjosti kosine. Kod ispitivanja stabilnosti kosina po ovoj metodi, ogranieni dio stijenske mase se podijeli na lamele irine n, izuzev posljednje, ija irina moe biti vea ili manja od irine n. Za duinu dijela mase koja se ispituje usvaja se da iznosi 1 (m). Poznavajui povrinu lamela, kao i zapreminsku masu materijala, mogue je izraunati teinu svake lamele.

Pod pretpostavkom da teina svake prizme djeluje u taki koja predstavlja projekciju teine lamele i koja se nalazi u samoj kliznoj ravni, tada e se razlaganjem teine dobiti dvije komponente, normalna i tangencijalna. Tangencijalna komponenta tei da pomjeri lamelu na nie, i djeluje kao smiua sila. Otpor materijala koji se suprotstavlja, predstavljen je dejstvom smiue sile i to otporom trenja , s otporom kohezije gdje je c-kohezija, a l-duina luka posmatrane lamele.

Pa e otpor biti: Momenat aktivnih sila e biti: a Reaktivnih: U ovom sluaju, meusobni uticaj lamela nije uzet u obzir jer se usvaja da su sile koje djeluju na vertikalnim stranama meusobno jednake. Stabilnost kosina se izraava pomou faktora sigurnosti koji predstavlja odnos izmeu sume unutranjih otpora i spoljanjih sila i izraava se:

Za odreivanje stabilnosti kosina po ovoj metodi usvaja se za krunu ravan kruni luk sa centrom u taki O, koji se konstruie prema tabelarnim podacima. Za odreivanje faktora sigurnosti potrebno je uraditi vei broj analiza sa razliitim krunim ravninama i za razliite centre rotacije. Nakon odreivanja faktora sigurnosti za svaku proizvoljnu ravan, njihove vrijednosti se prenose uspravno na centre O1, O2, O3... koji se nalaze na pravcu OO. Spajanjem dobivenih taaka dobija se kriva faktora sigurnosti iji minimum odreuje centar kritine klizne ravni.

Faktor sigurnosti prema Fellenusu kree se u granicama izmeu 1.5