Belangrike deskundige nota: Hierdie artikel is ’n argiefopvoedkundige oorsig en is nie ’n geotegniese studie, ’n geldige laboratoriumstandaard, ’n fondasieberekening of ’n instruksiehandleiding nie. Die oorspronklike terme, prosedures, meeteenhede, waardes, klassifikasies en verwysings na “ons regulasies” is oorgedra sonder om na te gaan na voldoening aan toepaslike standaarde en regulasies. Grondtoetsing, keuse van metode, interpretasie van resultate en ontwerpbesluite moet deur gemagtigde geotegniese kundiges en die toepaslike laboratorium vir ’n spesifieke voorwerp en ligging uitgevoer word.
Die onderwerp van grond saampersbaarheid is nie deel van die nuwe openbare aanbod van Savo Kusić nie. Die huidige produksiefokus bestaan uit houtvensters, hout-aluminiumvensters en pasgemaakte deure. Vir ’n spesifieke venster- of deurprojek kan jy versoek om kwotasie stuur.
Basis van edometertoets
Die saampersbaarheid van die grond word bepaal deur ’n druktoets met verhoedde laterale uitsetting, wat ook ’n oedometertoets of ’n konsolidasietoets genoem word.
Die toets word uitgevoer met onversteurde monsters, en in sommige gevalle met versteurde. In die eerste geval word die toetsmonster geneem deur metaalringe in ’n groter, onversteurde monster in te druk, wat dan saam met die ring in die apparaat ingevoer word nadat die oortollige monster afgesny is en sy oppervlaktes gelyk gemaak is met die rande van die silinder. In die tweede geval word die ring gevul met die monster in ’n toestand van konsekwentheid by die opbrengspunt en in daardie toestand word dit in die oedometer ingebring.
Die toets word uitgevoer met behulp van die apparaat wat die eerste keer deur Terzaghi gebou is en die Oedometer genoem is. Vandag is daar verskeie verskillende konstruksies van hierdie apparaat, maar hulle is almal gebaseer op dieselfde beginsel, wat die saampersing van ’n grondmonster onder las toets met verhoedde laterale uitsetting.
Oedometer: toestelbeskrywing
Fig. 1. Odometer
Oedometer bestaan uit ’n metaalsilinder waarin die monster tussen twee filterklippe geleë is (fig. 1). Die monster word in die apparaat ingebring in ’n metaalring met ’n deursnee van 7-10 cm en ’n hoogte van 1-4 cm. Die las P word na die monster oorgedra via die boonste filterklip. Onder die onderste filterklip is daar kanale in die bodem van die silinder om water uit die monster in die kapillêre buis te dreineer, asook vir watertoevoer. Aangesien die saampersing van die monster ten koste van die porieë gedoen word, omdat vaste gronddeeltjies en water in die porieë feitlik onsaamdrukbaar is, is dit nodig om te verseker dat die water tydens die toets uit die monster dreineer, wat moontlik gemaak word deur middel van ’n filterklip, ’n kanaal en ’n kapillêre buis.
Aan die linkerkant van die toestel is ’n watertoevoerpyp met ’n kraan voor die silinder, terwyl ’n kapillêre buis aan die regterkant is, met ’n kraan agter die silinder. Die kapillêre buis dien ook om die grondpermeabiliteitskoëffisiënt k te bepaal.
Toets
Wanneer die monster in die silinder geplaas is en die apparaat saamgestel is, maak die linkerkraan, die watertoevoer toe en maak die regterkraan oop sodat water in die kapillêre buis kan vloei. Dan word die vrag van die monster benader, wat geleidelik toegepas word. Die volgende vragte word gewoonlik toegepas:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2en verder tot by die maksimum grondlading wat verwag word onder die gebou, oor die algemeen tot10kp/cm2, en met damme kan dit selfs meer wees20kp/cm2. Op elke vlak van las, op die oomblik van die toepassing daarvan, word ‘n stophorlosie begin en met sekere tydintervalle15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, dan elke verder24h, tot die konsolidasie van die monster onder daardie vlak van las, word die ooreenstemmende afsetting in duisendstes van ’n millimeter op die vergelyker gelees en in die rekord aangeteken. Daar word aanvaar dat konsolidasie bereik is as die vereffening van die steekproef Δh ≤ is0,02 mmvir die tyd van24uur. Nadat konsolidasie bereik is, word die volgende vlak van las toegepas en die hele prosedure word op dieselfde manier herhaal en so aan tot die finale vlak van las.
Die konsolidasietoets met verhoedde laterale uitsetting word uitgevoer met laai en aflaai, om die elastiese eienskappe van die grond te bepaal. Nadat ons die monster tot ’n sekere mate gelaai het, laai ons dit met dieselfde geleidelikheid af as wat ons dit gelaai het. Verligting word gewoonlik daarna gedoen2,0kp/cm2,4,0kp/cm2en6,0kp/cm2.
As ’n reël word die toets uitgevoer met die monster onder water, wat op die linker glasbuis op die hoogte van die boonste oppervlak van die monster in die apparaat gehou word. Die toetsing van die saampersbaarheid van die monster in die teenwoordigheid van water word om hierdie rede gedoen, want die toets neem lank en die monster droog gedurende daardie tyd, as gevolg waarvan die saampersbaarheid van die monster laer sou wees as die werklike saampersbaarheid van die grond in sy natuurlike vogtoestand. Daarbenewens kan die natuurlike grondvog hoër wees as wat dit was ten tyde van monsterneming, veral wanneer die grondwatervlak styg, wat kan lei tot ’n beduidende afwyking van die werklike saampersbaarheid van die grond gedurende die tydperk van hoë watervlak.
Die toetsresultate word op drie tipes diagramme toegepas, naamlik die relatiewe kompressiediagram, die porositeitskoëffisiëntveranderingsdiagram en die tydafsettingsdiagram.
Relatiewe kompressiediagram
Hierdie diagram word verkry wanneer normale druk op die monster op die abskis-as toegepas word σ = P/A, waar P die las is wat op die monster inwerk via die boonste filterklip in kp/cm2, A is die deursnee-area van die toestel, en op die ordinaat van die monster. kompressie Δh/h waar Δh die vestiging van die monster onder las is Δσ tydens konsolidasie, h monsterhoogte voor laai (fig. 2).
Fig. 2. Relatiewe kompressiediagram
Tydens laai word diagram van primêre kompressie a.
Tydens aflaai, indien die ongehinderde inname van water geaktiveer word, sodat die monster tydens aflaai onder water gebly het, keer dit terug na sy oorspronklike toestand, d.w.s. swelling. Die monster keer egter nie terug na sy aanvanklike toestand nie, wat beteken dat dit benewens elastiek plastiese (permanente) vervorming ondergaan het. Daarom, in hierdie geval, word die sweldiagram b tydens aflaai verkry. As die toets egter uitgevoer is sonder om water te ontvang, in plaas van ’n sweldiagram, die sogenaamde diagram van elastisiteit.
As die monster weer gelaai word na aflaai, word die sekondêre kompressiediagram c verkry. Die sweldiagram en die sekondêre kompressiediagram c vorm ’n histerese lus tussen hulle. In klei is die histerese-lusse beduidend en daarom word die vervorming in die gebied van swelling en sekondêre kompressie (diagramme b en c) nie as elasties beskou nie, maar omkeerbaar, aangesien dit nie eweredig is aan die las volgens Hooke se wet nie. Vervormings in die area van primêre kompressie (diagram a) in die deel waar hulle nie teruggekeer het nie, is permanent (onomkeerbaar).
Grond saamdrukbaarheidsmodule
Uit die diagram van relatiewe kompressie verkry ons volgens Hooke se wet analoog aan Jung se elastisiteitsmodulus E vir ’n elastiese materiaal, die saampersbaarheidsmodulus van die grond Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
waar Δσ die lasinkrement is, Δh/h is die ooreenstemmende relatiewe kompressie, wat geneem is uit die primêre kompressiediagram a (fig. 2).
Die saampersbaarheidsmodulus van die grond Ms verskil van die elastisiteitsmodulus E van ’n elastiese materiaal, want Ms is nie konstant vir een en dieselfde materiaal nie maar is veranderlik en neem toe met die normale las σ. Daarom kan een spesifieke waarde van saamdrukbaarheidsmodulus Ms slegs gegee word vir een nou interval van normale grondlading Δσ. As die waarde van die module Ms hoër is, is die saampersbaarheid van die grond laer en omgekeerd. Volgens ons grondslagregulasies word die volgende kriterium vir die saampersbaarheidsmodulus van die grond in sy natuurlike toestand aanvaar:
Die klassifikasie hieronder is oorgedra van die oorspronklike teks, insluitend die herhaalde interval 100-400 kp/cm2. Dit is nie nagegaan of geharmoniseer met huidige regulasies nie.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 uiters saampersbare grond
Ms = 20 - 50 kp/cm2 baie saampersbare grond
Ms = 50 - 100 kp/cm2 medium saampersbare grond
Ms = 100 - 400 kp/cm2 minder saamdrukbare grond
Ms = 100 - 400 kp/cm2 effens saampersbare grond
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 effens saampersbare grond
Ms > 1000 kp/cm2 baie lae saamdrukbare grond.
Grondelastisiteitsmodule
Op dieselfde manier kry ons die elastisiteitsmodulus van die grond E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
waar die relatiewe kompressie-inkrement Δh/h geneem is uit die grondelastisiteitsdiagram vir die ooreenstemmende normale drukverhoging Δσ.
Normale gekonsolideerde en oorgekonsolideerde grond
Sl.3. Diagram van verandering van porositeitskoëffisiënt van versteurde grondmonster
As ons ’n oedometertoets uitvoer met ’n versteurde monster, wat ons by die opbrengspunt in die apparaat ingevoer het, en ons plot die resultate van die toets op die diagram van die verandering in die porositeitskoëffisiënt e afhangende van die druk σ (Fig.3) die konsolidasievloei word deur diagramme voorgestel 1 vir primêre lading, 2vir verligting, 3 vir die sekondêre las tot die limiet a van die primêre lasuitbreiding σa en 4 verby daardie limiet.
Reliëfdiagram2en sekondêre kompressiediagram3vorm ’n histerese lus waaragter die diagram4gaan voort in die uitbreiding van die diagram1, sonder breuk, asof daar geen af- en herlaai was nie.
Sl.4. Diagram van verandering van porositeitskoëffisiënt van onversteurde grondmonster
As ons egter die edometertoets op dieselfde manier as voorheen uitvoer met ’n onversteurde monster wat van ’n sekere diepte van die grond geneem is (fig.4), diagram vir sekondêre las3sal by een spesifieke las σb ’n breuk by punt b wys, waarna die diagram sal voortgaan4het ’n hoër helling. Hierdie breuk het plaasgevind omdat die grond waaruit die monster geneem is onder ’n groter las p=γt was as die lading van die monster σ in die oedometer. Die hoër las p spruit uit die gewig van die bestaande boonste grondlae na die oppervlak van die terrein, wat ons gronddruk noem, of van die las van vroeëre grondlae wat mettertyd deur erosie of morenegrond of ys weggedra word, wat ons preload noem. Die voorkoms van oorkonsolidasie is veral kenmerkend van klei, waar ons onderskei tussen normaal gekonsolideerde en oorgekonsolideerde klei.
Normaal gekonsolideerde klei
Normaalweg is gekonsolideerde klei op vlakker dieptes onder die grondoppervlak, wat nie voorheen aan voorbelasting blootgestel is nie. ’n Monster van hierdie klei, gelaai in die oedometer met vragte groter as die gewig van die boonste “gronddruk” lae, toon ’n deurlopende vloei van konsolidasie, sonder breuke in die relatiewe kompressiediagram of in die porositeitskoëffisiëntveranderingsdiagram. Die afsetting van hierdie klei onder die vrag van die voorwerp is normaal, d.w.s. onder ’n sekere las neem afsetting met verloop van tyd af.
Oorgekonsolideerde klei
Oorgekonsolideerde klei is op groter dieptes of is voorheen aan vooraflading onderwerp. ’n Monster van hierdie klei wat in die oedometer gelaai is met ’n druk groter as die gronddruk of voorbelasting toon ’n breuk op die relatiewe kompressiediagram of op die porositeitskoëffisiëntveranderingsdiagram, die sg. geologiese breuk g, met ’n sterk verandering in rigting (fig.5a). Die afsetting van hierdie klei onder die struktuur is klein vir die las onder die gronddruk of voorlading σ1, maar word aansienlik groter vir vragte bo σ1.
As die geologiese breuk nie duidelik gedefinieer is nie, word dit bepaal deur raaklyne aan die diagram te gebruik (Fig.5b).
Sl.5. Diagram van veranderinge in porositeitskoëffisiënt van oorgekonsolideerde klei
Tydvereffeningsdiagram
Hierdie diagram, ook genoem die konsolidasiediagram, word verkry wanneer, vir elke graad van laai van die monster in die oedometer, die tyd t in ure op die abskis-as toegepas word, en die afsetting in mm op die ordinaat-as (Fig.6a) of in % van die totale nedersetting (Fig.6b).
Sl.6. Tydvereffeningsdiagram
Ongebonde en gebonde grond tree anders op onder las. Los gronde, soos sand, het groot porieë, waaruit water vinnig onder belading uitgedruk word, sodat die grond vinnig afsak, met die grootste nedersetting wat aan die begin van die las plaasvind en die finale nedersetting by ’n gegewe las in ’n relatief kort tydsinterval bereik. Samehangende grond soos klei het klein porieë waaruit water moeilik is om onder vrag uit te druk. Daar is twee fases in die tydsproses van gekompakteerde grondsakking. In die eerste fase, onmiddellik nadat die las op die grond toegedien is, aangesien die water nie uit die porieë kan vloei nie, word dit gestres en ontvang die hele toegepaste las. In die tweede stadium begin die gespanne poriewater onder sy eie spanning uitstoot as gevolg van die las, wat geleidelik na die vaste gronddeeltjies oorgedra word. In hierdie tweede fase kom die deeltjies bymekaar en die porieë krimp. Die versakkingsproses duur voort totdat die drukwater uit die porieë gedwing word, dit wil sê totdat die gespanne toestand van water in die porieë ophou om te bestaan. Daarom is grondkonsolidasie hoofsaaklik ’n hidrodinamiese probleem, wat afhang van gronddeurlaatbaarheid en porositeit. In die geval van klei, waarvan die deurlaatbaarheid laag is, kan die konsolidasieproses baie lank neem, en daarby kan die nedersettings aansienlik groter wees as gevolg van die hoër totale porositeit as in die geval van sand. Op grond van die konsolidasietoets kan die vereffeningstydverloop vir die hele duur van die konsolidasie en in individuele fases bereken word.