predavanje mt

Mehanika tla i stijena str. 1

Vlasta Szavits-Nossan 6. predavanje

DRENIRANO I NEDRENIRANO STANJE

KONSOLIDACIJA TLA

1. Drenirano i nedrenirano stanje

1.1. Uvod

Interakcija skeleta vrstih estica i vode u tlu proizvodi niz uinaka ije razumijevanje je od bitne vanosti za primjenu mehanike tla u graevinskoj praksi. Meu te uinke spada zaostajanje deformacija za optereenjem, ovisnost krutosti tla o brzini nanoenja optereenja, ovisnost vrstoe tla o brzini nanoenja optereenja, ovisnost pritisaka tla na konstrukcije ovisno o vremenu, poremeenje uzoraka tla pri njihovom vaenju iz buotina za vrijeme provoenja geotehnikih istranih radova, pravilno voenje pokusa ispitivanja krutosti i vrstoe u laboratoriju, kao i brojni drugi. Svi ti uinci posljedica su proimanja dvaju materijala, skeleta vrstih estica i vode u porama, koji se mogu gibati u prostoru svaki na svoj nain i pri tome izazivati razliita meudjelovanja. Ta dva materijala koji se proimaju vrlo su razliitih mehanikih svojstava. Dok je voda kruta obzirom na promjenu volumena, njena posmina krutost i posmina vrstoa su zanemarive. Skelet vrstih estica je u odnosu na vodu mekan pri promjeni volumena, a posjeduje i posminu krutost i posminu vrstou. S druge strane, skelet je izgraen iz vrstih estica koje su vrlo krute prema promjeni volumena, tako da je promjena volumena skeleta praena istovremenom promjenom volumena pora iste veliine. Ove razliite uinke meudjelovanja mekanog skeleta vrstih estica i krute vode mogue je prikazati jednostavnim modelom tla prikazanim na slici 6-1.

U modelu sa slike 6-1, mekana opruga predstavlja skelet vrstih estica, a voda u posudi predstavlja vodu u porama tla. Ventil na poklopcu posude ima uski otvor kroz koji voda moe istjecati iz posude. Otpor brzom strujanju vode kroz ventil ekvivalentan je Darcyevom zakonu

u realnom tlu, to znai da manje otvoren ventil znai manju vrijednost koeficijenta propusnosti k. Ovaj se mehaniki sustav optereti silom na ep posude, pri emu sila

podijeljena s povrinom epa daje naprezanje . Dok je ventil zatvoren, u posudi vladaju nedrenirani uvjeti. To znai da voda, kao krui materijal od opruge, u potpunosti preuzima vanjsko optereenje. Budui da opruga pri tom nije preuzela ni dio vanjskog optereenja, ona se ne mie. Opruga se moe skratiti samo ako odgovarajui volumen vode istee iz posude kroz ventil. To se dogaa nakon to otvorimo ventil. Za sitnozrnata tla slijedi (ponekad vrlo dugotrajan) proces konsolidacije tla (2. poglavlje). Taj proces traje tako dugo dok opruga u

potpunosti ne preuzme vanjsko optereenje, pri emu kaemo da u posudi vladaju drenirani uvjeti.



1.2. Nedrenirano stanje tla

Nedrenirano stanje tla javlja se u sluajevima kada je optereenje na tlo naneseno tako brzo da u vremenu nanoenja optereenja samo zanemariv volumen vode moe napustiti tlo.

Nedrenirano je stanje tla odreeno uvjetom da je volumna deformacija v jednaka nuli:

v 0 (6.1)

U tlu to znai da nije dolo do porasta efektivnih naprezanja i da je porni tlak porastao za veliinu promjene ukupnog naprezanja

eu u (6.2)

gdje je u promjena tlaka vode u porama od promjene ukupnog naprezanja. Porast tlaka vode uslijed promjene ukupnog naprezanja u nedreniranim uvjetima oznaava se uobiajeno

oznakom eu i naziva se vikom tlaka vode (engleski: excess pore water pressure).

Ako se pretpostavi da je skelet tla linearno elastian izotropan materijal, moe se uspostaviti sljedei izraz za volumnu deformaciju

D

ventil (propusnost)

opruga

(skelet tla)

voda

(pore)

Slika 6-1 Koncept interakcije skeleta vrstih estica (opruga) i vode u vodom zasienom tlu: nedrenirani

uvjeti (zatvoren ep voda preuzima ukupno vanjsko optereenje), drenirani uvjeti (otvoren ep i opruga, nakon procesa koji traje, preuzima ukupno vanjsko optereenje).



v

p

K (6.3)

gdje je

1 x y z3( )p (6.4)

srednje naprezanje, a K je modul promjene volumena

3(1 2 )

EK

(6.5)

Ovdje treba naglasiti da se svi parametri tla (do sada su to bili samo elastini parametri), koji se odnose na drenirano stanje tla oznaavaju s gornjom crticom, kao efektivna naprezanja i nazivaju se efektivnim parametrima. Ti se isti parametri u nedreniranim uvjetima oznaavaju indeksom u i nazivaju se nedreniranim parametrima, tako da u nedreniranim uvjetima vrijedi

uu

u3(1 2 )

EK

(6.6)

Kako u nedreniranim uvjetima ne moe doi do promjene volumena, a Youngov je modul uE

konane veliine, iz (6.6) slijedi da Poissonov koeficijent u nedreniranim uvjetima mora biti

u=0,5

(6.7)

Budui da su efektivna i ukupna posmina naprezanja u tlu jednaka, jer ih voda ne moe preuzeti, takoer slijedi da su ukupni i efektivni moduli smicanja jednaki, odnosno

'G G (6.8)

Tada slijedi

u

u

'

2(1 ) 2(1 ')

E E (6.9)

Kako je u nedreniranim uvjetima u 0, 5 , iz gornjeg izraza slijedi veza nedreniranog

Youngovog modula i efektivnog Youngovog modula za linearno elastian izotropan skelet,

u

3'2(1 ')

E E (6.10)



Dakle, za mogue vrijednosti efektivnog Poissonovog koeficijenta 0 ' 0,5 ,

nedrenirani se Youngov modul kree u granicama 3u 2' 'E E E . Meutim, kako u prirodi

skelet tla nije elastian ni linearan ni izotropan, ovi izrazi mogu posluiti samo kao gruba aproksimacija u praksi.

Nedrenirani uvjeti u tlu bitni su za ponaanje sitnozrnatih tala, kao to su gline i prahovi, u kojima je koeficijent propusnosti k dovoljno mali da je brzina nanoenja optereenja uobiajena u geotehnikim zahvatima prevelika da bi dolo do trenutanog znaajnijeg istiskivanja vode iz pora. Za krupnozrnata tla, pijeske i ljunke, nedrenirani uvjeti mogu biti znaajni samo kod vrlo brzog nanoenja optereenja, kakvo se dogaa, primjerice, za trajanja potresa.

1.3. Drenirano stanje tla

Drenirano se stanje tla moe definirati kao stanje tla pri mirnoj vodi ili pri stacionarnom strujanju vode kroz tlo (nema promjene tlaka vode u vremenu, pa prema tome ni deformacija

u vremenu). Za primjer opruge u posudi s vodom sa slike 6-1, ovo se stanje ostvari kada

opruga preuzme ukupno vanjsko optereenje, skrati se do svoje konane duljine i vie se ne mie.

2. Terzaghieva jednodimenzionalna teorija konsolidacije

2.1. Uvod

Konsolidacija je proces promjenljivih volumnih deformacija tla u vremenu, koje nastaju

kao posljedica postupnog istjecanja vode iz tla, nakon pojave vika tlaka vode eu u nedreniranom stanju. Konsolidacija je prijelazna faza izmeu nedreniranog i dreniranog stanja tla. Tijekom konsolidacije, dok voda istjee iz tla, vanjsko se optereenje postupno prenosi s vode u porama tla na skelet tla te efektivna naprezanja u svakom trenutku narastu upravo za

vrijednost pada vika tlaka vode. Kako rastu efektivna naprezanja, tako se realizira i volumna deformacija tla. Kao i nedrenirano stanje, konsolidacija je od praktinog znaenja u sitnozrnatim tlima, glinama i prahovima, u kojima je uope mogua pojava nedreniranog stanja (bez pojave potresa). Ili, drugaije reeno, konsolidacija je u dobro propusnim tlima, pijesku i ljunku, toliko brza za uobiajene promjene optereenja koje se susreu u geotehnici, da ju niti ne primjeujemo. Upravo je rjeavanje problema konsolidacije navelo K. Terzaghia 1923. godine na uvoenje pojma efektivnih naprezanja. U slijedeem e se potpoglavlju opisati rjeenje problema konsolidacije za jednodimenzionalni problem, kakav se javlja, primjerice, pri slijeganju nasipa na vodoravno uslojenom tlu ili pri ispitivanju krutosti tla u

laboratorijskom edometarskom pokusu.



2.2. Osnovne postavke

Jednodimenzionalna konsolidacija nastaje pri irokom, jednoliko raspodijeljenom optereenju povrine vodoravno uslojenog tla. Za jednodimenzionalnu se konsolidaciju pretpostavlja da se deformacije tla realiziraju samo u vertikalnom smjeru, kao slijeganje tla.

Slijeganje tla je pozitivni pomak tla u mehanici tla. Takoer se pretpostavlja sa se, u ovom sluaju, nestacionarno strujanje vode tijekom konsolidacije odvija samo u vertikalnom smjeru. Ovaj je problem prvi postavio i rijeio K. Terzaghi 1923. godine, to se smatra poetkom moderne mehanike tla.

u0

ue0(t=0)

ue(t=t1)

ue(t=t2)

y

u0, ueq

yy = q= ue0

C

S

d

Slika 6-2. Uz Terzaghievu jednodimenzionalnu teoriju konsolidacije: povrina tla optereena jednoliko

raspodijeljenim optereenjem q; konsolidirajui sloj gline (C) s donje strane nepropustan, a s gornje strane omogueno istjecanje vode u povrinski sloj pijeska (S)

Konsolidacija se praktiki dogaa u tlu slabe propusnosti, u primjeru sa slike 6-2 u sloju gline (C). U sloju pijeska (S), konsolidacija, a time i slijeganje dogaa se istovremeno s nanoenjem optereenja q. Sloj gline ima propusnu granicu s gornje strane, gdje je omogueno istjecanje vode u povrinski sloj pijeska. S donje strane glineni sloj lei na nepropusnoj podlozi, pa je donja granica nepropusna. Pretpostavlja se da je skelet tla

izotropan i linearno elastian.

Voda je na povrini terena i s u0 oznaavamo poetni tlak vode u tlu (prije nanoenja

optereenja), tako da je u0 = w y, a voda u tlu miruje.

Optereenje q se u jednom trenutku naglo nanese (primjerice, brza izgradnja nekog nasipa), a zatim ostaje stalno u vremenu. Odmah tijekom nanoenja optereenja zadovoljeni su za sloj gline nedrenirani uvjeti. To znai da e tlak vode po itavoj dubini narasti za veliinu vanjskog optereenja q. Tako je, tijekom nanoenja optereenja (za t = 0), porast

tlaka porne vode Du = ue = q po itavoj visini sloja C. Kako je na rubu prema pijesku



propusna granica gline, voda e poeti tei prema pijesku, a viak tlaka vode e padati. Obzirom da je optereenje na povrini tla stalno, stalno je i ukupno naprezanje, pa iz primjene principa efektivnih naprezanja proizlazi da e za istu apsolutnu vrijednost, za koju je pao viak tlaka vode, u vremenu rasti efektivno naprezanje. Porast efektivnih naprezanja izaziva slijeganje tla. Ovaj se proces nastavlja dok viak tlaka vode ue ne padne na nulu, kada proces konsolidacije, prema Terzaghiu, zavrava i ostvaruju se drenirani uvjeti u tlu.

Ovaj se proces matematiki moe opisati na sljedei nain. Prema Darcyevom zakonu specifini protok iznosi

d /dv k h y

Hidrauliki gradijent je dan poznatim izrazom

0 epw

u uh h y y

a prije nanoenja optereenja u tlu je mirna voda na povrini terena, pa je

0 wd

d

u

y

Jednadba kontinuiteta u sluaju jednodimenzionalne konsolidacije (nestacionarno strujanje vode) razlikuje se od one za stacionarno strujanje vode. Naime, dok je za stacionarno

strujanje vode vrijedilo da koliko vode ue u element tla, toliko mora iz njega izai u istom djeliu vremena, za vrijeme konsolidacije vrijedi dodatak, tj, iz tla mora izai vie vode nego to je ulo, za veliinu promjene volumena tla u promatranom djeliu vremena. Matematiki se to moe napisati u obliku

vvy t (6.11)

Izraz (6.11) predstavlja jednadbu kontinuiteta za jednodimenzionalno nestacionarno strujanje vode kroz tlo.

U jednodimenzionalnom je sluaju v y i y eu ,

y y oed/ E (6.12)

gdje je

oed1

(1 )(1 2 )E E (6.13)



edometarski modul stiljivosti.

Uvrtavanjem gornjih izraza u jednadbu kontinuiteta (6.11), slijedi

2e e2

w oed

1

t

u uk

Ey

to daje konano

2e e

v 2

u uc

ty (6.14)

gdje je vc koeficijent konsolidacije

oed

vw

k Ec (6.15)

Izraz (6.14) je jednadba Terzaghieve jednodimenzionalne konsolidacije, kojom se definira koeficijent konsolidacije.

2.3. Rjeenje jednadbe jednodimenzionalne konsolidacije

Jednadba (6.14) je linearna parcijalna diferencijalna jednadba s nepoznatom funkcijom vika tlaka vode ue(y, t). Ta jednadba ima samo jedno rjeenje za zadane poetne uvjete ue(y, t = 0) = q i rubne uvjete na gornjem i donjem rubu glinenog sloja. Na gornjem rubu je

(propusna granica) stalno ue(y = 0, t ) = 0, a na donjem rubu, koji je nepropustan slijedi da je

v = 0, odnosno / 0h y . Kako za poetni tlak vode vrijedi 0 wu y

, slijedi da je na

nepropusnoj granici e/ 0u y

. Jednadba se moe rijeiti separacijom varijabli i Fourierovom transformacijom to daje

2e v0

( , ) 2sin exp( )

m

m

u y t yM M T

q M d (6.16)

gdje je

(2 1)2

M m (6.17)

a vT je bezdimenzionalni vremenski faktor ili normalizirana varijabla vremena



vv 2c t

Td

(6.18)

Ovdje treba naglasiti da je veliina d iz izraza (6.18) najdulji put istjecanja vode iz tla, to znai da ako je gornja granica sloja tla propusna a donja nepropusna (kao na slici 6-2), onda je d jednak debljini sloja koji konsolidira. Meutim, ako su obje granice sloja tla propusne, voda e istjecati i kroz gornju i kroz donju granicu, pa je d jednak polovini debljine sloja tla.

Krivulja e( , )u y t prikazuje raspodjelu vika tlaka vode kroz sloj tla za neko vrijeme t (slika

6-2) i naziva se izokrona.

Slijeganje povrine tla (vertikalni pomak u toki y = 0) nakon nanoenja optereenja q sastojat e se od zbroja trenutanog slijeganja pjeanog sloja S i vremenski odgoenog slijeganja glinenog sloja C. Promjena ukupnog vertikalnog naprezanja po itavoj visini oba

sloja y q . Dok e u pjeanom sloju nastati trenutna deformacija tog sloja, u sloju gline

s edometarskim modulom oedE e deformacija biti ovisna o vremenu

y e

yoed oed

( , ) ( , )( , )

y t q u y ty t

E E (6.19)

Konano slijeganje sloja gline (skraenje debljine sloja gline) nastupit e kada viak tlaka vode u cijelom sloju padne na nulu i za sloj poetne debljine H0 iznosit e

c 0oed

qs H

E (6.20)

Slijeganje sloja gline za neko vrijeme t, slijedi integracijom deformacija y( , )y t po visini

sloja

0

y

0

( ) ( , )d

H

s t y t y (6.21)

Odnos trenutanog (za neko vrijeme t) i konanog slijeganja sloja gline naziva se

stupnjem konsolidacije U t

c

( )100%

s tU t

s (6.22)

Prema Terzaghievom rjeenju jednadbe jednodimenzionalne konsolidacije, stupanj konsolidacije daje postotak realiziranog slijeganja za vrijeme t u odnosu na konano slijeganje, ali isto tako daje postotak smanjenja vika tlaka vode u odnosu na poetnu raspodjelu vika tlaka vode za t = 0:



0

0

e0

e0

( , )1 100%

( , 0)

H

H

u y t dyU t

u y dy (6.23)

gdje je H0 debljina sloja koji konsolidira, a integrali u brojniku i nazivniku izraza (6.23) su

povrine ispod izokrona za vrijeme t, odnosno za vrijeme t = 0.

Stupanj konsolidacije moe se napisati u bezdimenzionalnom obliku iz rjeenja Terzaghieve jednadbe (slika 6-3):

2v v20

2( ) 1 exp( )

m

m

U T M TM

(6.24)

Za praktine potrebe beskonani red (6.24) moe se priblino opisati sljedeim funkcijama:

2v

v

v

za 0 0,640,286 za 0,6

0,933 log(1 ) 0, 085 za 0,6 1, 0

T U U

T U

T U U

(6.25)

Slika 6-3. Odnos stupnja konsolidacije i vremenskog faktora za Terzaghievu jednodimenzionalnu teoriju

0.001 0.01 0.1 1

Tv (-)

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

U (

-)



3. Ispitivanje tla u edometru

3.1. Uvod

Edometarski pokus slui za odreivanje jednodimenzionalne krutosti i konsolidacijskih svojstava tla. Obino se izvodi na neporemeenim uzorcima tla s terena (uzorak tla dobiven posebnom tehnologijom i postupkom koji u najveoj moguoj mjeri osiguravaju da je tlo u uzorku zadralo svojstva koja je posjedovalo originalno tlo na terenu prije vaenja uzorka). Kako je pribavljanje neporemeenih uzoraka pjeskovitih i ljunkovitih tala vrlo oteano ili gotovo nemogue, najee se edometarski pokusi provode na sitnozrnatim vodom zasienim tlima kao to su gline i prahovi. U edometarski ureaj ugrauje se valjkasti uzorak tla

promjera barem D = 35 mm i visine barem H = 12 mm (uz D/H 2,5). Uzorak se ugrauje u elini prsten, koji sprjeava bone deformacije. Na gornji i donji rub uzorka postave se upljikavi kameni, koji omoguavaju da voda istjee iz uzorka na njegova oba horizontalna ruba.

Uzorak se optereuje u inkrementima preko kape edometra, tako da je svaki inkrement vertikalnog optereenja jednak prethodnom vertikalnom optereenju (primjerice, 25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, ..., kPa). Navedeni niz moe se prekinuti s jednim ili vie ciklusa rastereenja i ponovnog optereenja. Rastereenje treba provesti u barem dva inkrementa, ali je poeljno i vie. Svaki inkrement optereenja i rastereenja na uzorku treba zadrati 24 sata. U tom periodu treba biljeiti vertikalne pomake uzorka u vremenskom nizu 10, 20, 30, 40, 50 sekundi, 1, 2, 4, 8, 15, 30, minuta, 1, 2, 4, 8 i 24 sata.

3.2. Rezultati ispitivanja

Rezultati edometarskih pokusa prikazuju se u obliku konsolidacijskih krivulja slijeganja

uzorka tla u vremenu i u obliku edometarskog dijagrama. Konsolidacijska krivulja slijeganja

prikazuje vertikalni pomak kape edometra u vremenu tijekom jednog inkrementa optereenja. Ona se obino prikazuje u polulogaritamskom mjerilu kako prikazuje slika 6-4. Na logaritamskoj skali apscise oznaava se vrijednost vremena u minutama. Treba upozoriti da se u logaritamskom mjerilu ne moe prikazati trenutak poetka pokusa (t = 0) obzirom da logaritam od nule nije definiran.

Rezultati edometarskog pokusa za jedan inkrement optereenja sa slike 6-4, u velikoj se mjeri podudaraju s ranije prikazanom S-krivuljom jednodimenzionalne Terzaghijeve teorije

konsolidacije (odnos stupnja konsolidacije i bezdimenzionalnog vremenskog faktora). Razlika

je prvenstveno u konanom dijelu krivulje gdje se primjeuje da se slijeganje ne smiruje nego se nastavlja priblino po nagnutom pravcu u logaritamskom mjerilu. Pokusi su pokazali da se to slijeganje nastavlja vrlo dugo i prvi ga je opisao Buisman (1936), a danas se pripisuju

pojavi koje se naziva puzanje tla (ponekad se ta pojava naziva sekundarnom konsolidacijom

za razliku od Terzaghieve, koja se naziva primarnom konsolidacijom). Primarna konsolidacija

zavrava kada sav viak tlaka vode padne na nulu i efektivna naprezanja u potpunosti preuzmu vanjsko optereenje. Dakle, puzanje tla se odvija pod konstantnim efektivnim naprezanjem.



0.01 0.1 1 10 100 1000vrijeme od poetka inkrementa (min)

0.604

0.6

0.596

0.592

0.588

oita

nje

po

ma

ka

ka

pe

(cm

)oitanje na poetku optereenja

kraj (primarne)konsolidacije

50%

a

a

t11

4 t1

korigirano poetnooitanje pomaka kape

sf

50%

t50%

Slika 6-4. Tipina konsolidacijska krivulja slijeganja kape edometra u vremenu; interpretacija (a): korigirano poetno oitanje pomaka kape na mjerilu pomaka, Casagrandeova konstrukcija kraja konsolidacije kad viak tlaka vode, nastao poveanjem vertikalnog naprezanja na poetku inkrementa u uzorku padne na nulu; odreivanje vremena t50 kad stupanj konsolidacije U dosee 50%

Konsolidacijska krivulja slijeganja slui i za odreivanje koeficijenta konsolidacije prema Casagrandeovoj konstrukciji (slika 6-4). Budui da se prvi dio krivulje slijeganja moe aproksimirati parabolom, na apscisi se za taj dio krivulje odrede dva vremena, koja su u

omjeru 1:4. Vertikalna udaljenost odgovarajuih ordinata a nanese se iznad gornje ordinate, pri emu dobijemo korigirano poetno oitanje pomaka kape (U = 0). Kraj primarne konsolidacije (U = 100%) odredi se na ordinati toke, koja je na presjecitu dvaju ravnih dijelova krivulje slijeganja. Na polovini vertikalne udaljenosti ordinata izmeu U = 0 i U = 100%, odredi se ordinata toke koja odgovara stupnju konsolidacije U = 50%. Apscisa te

toke daje vrijeme potrebno da uzorak dosegne 50% konsolidacije, 50t . Budui da je

bezdimenzionalni vremenski faktor za 50% konsolidacije, v 0,196T , slijedi izraz za

koeficijent konsolidacije:

2 2 2v

v50 50 50

( / 2) 0,196( / 2) 0.05T H H Hc

t t t (6.26)

gdje je H visina edometarskog uzorka.

Edometarski dijagram (slika 6-5) prikazuje ovisnost koeficijenta pora o efektivnom

vertikalnom naprezanju na kraju svakog inkrementa optereenja. Na kraju perioda od 24 sata, za svaki inkrement optereenja ve je zavrena primarna konsolidacija, pa je efektivno naprezanje jednako ukupnom optereenju na uzorak. Odgovarajui koeficijent pora odredi se (za i-ti inkrement optereenja) iz izraza

i 0 i 0(1 )e e e (6.27)



gdje je

i 0 f 0 0 i 0/ / ( ) / (1 )H H s H e e e (6.27)

fH s je slijeganje uzorka od poetka pokusa, 0H je poetna visina uzorka, ie je

koeficijent pora nakon i-tog inkrementa, dok je 0e koeficijent pora uzorka na poetku edometarskog pokusa (slika 6-6).

10 100 1000 10000

vertikalno efektivno naprezanje, ' (kPa)

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

koeficije

nt po

ra, e (

-)

De

Dlog'

'pe0

A

B

C

D

E

F

Slika 6-5. Tipina edometarska krivulja gline

Slika 6-6. Promjenena koeficjenta pora uslijed promjene visine uzorka za i-ti inkrement optereenja

Analizom edometarske krivulje sa slike 6-5, moe se zakljuiti da prelaskom iz optereenja u rastereenje (toka C) uzorak postaje krui, dok prelaskom iz rastereenja u optereenje (toka D) gotovo da nema promjene krutosti. Nadalje, kad optereenje dosegne prethodno najvee optereenje, toka E, pri daljnjem optereenju uzorak omeka. To je tipino elasto-plastino ponaanje. Obzirom da je toka rastereenja (C) proizvoljna, slijedi da je materijal zapamtio vrijednost najveeg optereenja iz svoje povijesti optereenja. To najvee optereenje iz povijesti optereenja tla naziva se naprezanjem prekonsolidacije i

oznaava se sa p (toka B).

e i

e 0

De

1

Hi

H0

D



Tlo kojemu je vertikalno efektivno naprezanje v0 na lokaciji gdje je odreena koliina

tla za edometarski uzorak izvaena, jednako naprezanju prekonsolidacije naziva se normalno

konsolidiranim tlom. Nasuprot tome, tlo kojemu je vertikalno efektivno naprezanje v0

manje od naprezanja prekonsoldacije naziva se prekonsolidiranim tlom. Pri inkrementu

optereenja normalno konsolidirano tlo bitno je meke od prekonsolidiranog tla.

Za karakterizaciju sitnozrnatih tala u mehanici tla se koristi omjer naprezanja

prekonsolidacije p i vertikalnog efektivnog naprezanja u tlu v0 , koji se naziva

koeficijentom prekonsolidacije OCR (OverConsolidation Ratio)

p

v0

OCR (6.28)

Za normalno konsolidirana tla OCR = 1, dok je za prekonsolidirana tla OCR > 1. Odreivanje naprezanja prekonsolidacije od posebnog je znaaja u geotehnici. Naime, normalno konsolidirana tla e se pod optereenjem bitno vie slijegati od prekonsolidiranih, esto u tolikoj mjeri da e temeljenje graevina na normalno konsolidiranom tlu zahtijevati posebne i skupe konstrukcije temelja.

Iz edometarskog se dijagrama odreuju indeks stiljivosti, indeks bujanja i indeks rekompresije. Indeks stiljivosti nagib je linearnog dijela edometarske krivulje u normalno konsolidiranom podruju (izmeu toaka B i C sa slike 6-5), tako da je

0 c0

loge e C (6.29)

gdje je Cc indeks stiljivosti.

Indeks bujanja odreuje se iz dijela edometarske krivulje koja odgovara rastereenju (izmeu toaka C i D sa slike 6-5), a aproksimira se pravcem, tako da je

00 s loge e C (6.30)

gdje je Cs indeks bujanja.

Indeks rekompresije odreuje se iz dijela edometarske krivulje koja odgovara ponovnom optereenju, nakon rastereenja (izmeu toaka D i E sa slike 6-5), ili iz poetnog dijela edometarske krivulje (izmeu toaka A i B), koji se aproksimira pravcem, tako da je

0 r0

loge e C (6.31)

gdje je Cr indeks rekompresije.

predavanje mt

Documents