Σημαντική σημείωση ειδικού: Αυτό το άρθρο είναι μια αρχειακή εκπαιδευτική ανασκόπηση και δεν είναι γεωτεχνική μελέτη, έγκυρο εργαστηριακό πρότυπο, υπολογισμός θεμελίωσης ή εγχειρίδιο οδηγιών. Οι αρχικοί όροι, οι διαδικασίες, οι μονάδες μέτρησης, οι τιμές, οι ταξινομήσεις και οι αναφορές στους “κανονισμούς μας” μεταφέρθηκαν χωρίς έλεγχο της συμμόρφωσης με τα ισχύοντα πρότυπα και κανονισμούς. Οι δοκιμές εδάφους, η επιλογή της μεθόδου, η ερμηνεία των αποτελεσμάτων και οι αποφάσεις σχεδιασμού πρέπει να πραγματοποιούνται από εξουσιοδοτημένους γεωτεχνικούς εμπειρογνώμονες και το κατάλληλο εργαστήριο για συγκεκριμένο αντικείμενο και τοποθεσία.
Το θέμα της συμπιεστότητας του εδάφους δεν αποτελεί μέρος της νέας δημόσιας προσφοράς του Savo Kusić. Η τρέχουσα εστίαση στην παραγωγή αποτελείται από ξύλινα παράθυρα, παράθυρα από ξύλο-αλουμίνιο και κατά παραγγελία πόρτες. Για ένα συγκεκριμένο έργο παραθύρων ή πόρτας, μπορείτε να στείλετε αίτημα για προσφορά.
Βάση δοκιμής οιδομέτρου
Η συμπιεστότητα του εδάφους προσδιορίζεται με μια δοκιμή συμπίεσης με αποφυγή πλευρικής διαστολής, η οποία ονομάζεται επίσης δοκιμή οιδόμετρου ή δοκιμή σταθεροποίησης.
Η δοκιμή πραγματοποιείται με μη διαταραγμένα δείγματα, και σε ορισμένες περιπτώσεις με διαταραγμένα. Στην πρώτη περίπτωση, το δείγμα δοκιμής λαμβάνεται πιέζοντας μεταλλικούς δακτυλίους σε ένα μεγαλύτερο, αδιατάρακτο δείγμα, το οποίο στη συνέχεια τροφοδοτείται στη συσκευή μαζί με τον δακτύλιο αφού αποκοπεί το πλεονάζον δείγμα και ισοπεδώσει τις επιφάνειές του με τις άκρες του κυλίνδρου. Στη δεύτερη περίπτωση, ο δακτύλιος γεμίζεται με το δείγμα σε κατάσταση συνοχής στο σημείο διαρροής και σε αυτή την κατάσταση εισάγεται στο οιδόμετρο.
Η δοκιμή πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη συσκευή που κατασκευάστηκε για πρώτη φορά από τον Terzaghi και ονομάζεται Οιδόμετρο. Σήμερα, υπάρχουν πολλές διαφορετικές κατασκευές αυτής της συσκευής, αλλά όλες βασίζονται στην ίδια αρχή, δοκιμάζοντας τη συμπίεση ενός δείγματος εδάφους υπό φορτίο με αποφυγή πλευρικής διαστολής.
Οιδόμετρο: περιγραφή συσκευής
Εικ. 1. οδόμετρο
Οιδόμετρο αποτελείται από έναν μεταλλικό κύλινδρο στον οποίο το δείγμα βρίσκεται ανάμεσα σε δύο πέτρες φίλτρου (εικ. 1). Το δείγμα εισάγεται στη συσκευή σε μεταλλικό δακτύλιο με διάμετρο 7-10 cm και ύψος 1-4 cm. Το φορτίο P μεταφέρεται στο δείγμα μέσω της άνω πέτρας φίλτρου. Κάτω από την κάτω πέτρα φίλτρου, υπάρχουν κανάλια στο κάτω μέρος του κυλίνδρου για την αποστράγγιση του νερού από το δείγμα στον τριχοειδές σωλήνα, καθώς και για την παροχή νερού. Δεδομένου ότι η συμπίεση του δείγματος γίνεται σε βάρος των πόρων, επειδή τα στερεά σωματίδια του εδάφους και το νερό στους πόρους είναι πρακτικά ασυμπίεστα, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι το νερό αποστραγγίζεται από το δείγμα κατά τη διάρκεια της δοκιμής, κάτι που καθίσταται δυνατό μέσω μιας πέτρας φίλτρου, ενός καναλιού και ενός τριχοειδούς σωλήνα.
Στην αριστερή πλευρά της συσκευής υπάρχει ένας σωλήνας παροχής νερού με βρύση μπροστά από τον κύλινδρο, ενώ ένας τριχοειδής σωλήνας βρίσκεται στη δεξιά πλευρά, με βρύση πίσω από τον κύλινδρο. Ο τριχοειδής σωλήνας χρησιμεύει επίσης για τον προσδιορισμό του συντελεστή διαπερατότητας του εδάφους k.
Δοκιμή
Όταν το δείγμα τοποθετηθεί στον κύλινδρο και η συσκευή συναρμολογηθεί, κλείστε την αριστερή βρύση, την παροχή νερού και ανοίξτε τη δεξιά βρύση, για να ρέει νερό στον τριχοειδή σωλήνα. Στη συνέχεια προσεγγίζεται το φορτίο του δείγματος, το οποίο εφαρμόζεται σταδιακά. Συνήθως εφαρμόζονται τα ακόλουθα φορτία:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2και περαιτέρω μέχρι το μέγιστο φορτίο εδάφους που αναμένεται κάτω από το κτίριο, γενικά μέχρι10kp/cm2, και με τα φράγματα μπορεί να είναι ακόμα περισσότερα20kp/cm2. Σε κάθε επίπεδο φορτίου, τη στιγμή της εφαρμογής του, ξεκινά ένα χρονόμετρο και σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2η5η24h, μετά κάθε περαιτέρω24h, μέχρι την ενοποίηση του δείγματος κάτω από αυτό το επίπεδο φορτίου, η αντίστοιχη καθίζηση σε χιλιοστά του χιλιοστού διαβάζεται στον συγκριτή και καταγράφεται στο αρχείο. Η ενοποίηση θεωρείται ότι έχει επιτευχθεί εάν η διευθέτηση του δείγματος είναι Δh ≤0,02 mmγια την εποχή του24ώρα. Αφού επιτευχθεί η ενοποίηση, εφαρμόζεται το επόμενο επίπεδο φόρτισης και η όλη διαδικασία επαναλαμβάνεται με τον ίδιο τρόπο και ούτω καθεξής μέχρι το τελικό επίπεδο φόρτισης.
Η δοκιμή στερεοποίησης με αποτρεπόμενη πλευρική διαστολή πραγματοποιείται με φόρτωση και εκφόρτωση, προκειμένου να προσδιοριστούν οι ελαστικές ιδιότητες του εδάφους. Έχοντας φορτώσει το δείγμα σε κάποιο βαθμό, το ξεφορτώνουμε με την ίδια σταδιακή ταχύτητα που το φορτώσαμε. Η ανακούφιση γίνεται συνήθως μετά2,0kp/cm2,4,0kp/cm2και6,0kp/cm2.
Κατά κανόνα, η δοκιμή πραγματοποιείται με το δείγμα κάτω από νερό, το οποίο κρατιέται στον αριστερό γυάλινο σωλήνα στο ύψος της άνω επιφάνειας του δείγματος στη συσκευή. Ο έλεγχος της συμπιεστότητας του δείγματος παρουσία νερού γίνεται για αυτό το λόγο, επειδή η δοκιμή διαρκεί πολύ και το δείγμα στεγνώνει κατά το διάστημα αυτό, με αποτέλεσμα η συμπιεστότητα του δείγματος να είναι χαμηλότερη από την πραγματική συμπιεστότητα του εδάφους στη φυσική του κατάσταση υγρασίας. Επιπλέον, η φυσική υγρασία του εδάφους μπορεί να είναι υψηλότερη από ό,τι ήταν τη στιγμή της δειγματοληψίας, ειδικά όταν η στάθμη των υπόγειων υδάτων ανεβαίνει, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντική απόκλιση από την πραγματική συμπιεστότητα του εδάφους κατά τη χρονική περίοδο της υψηλής στάθμης του νερού.
Τα αποτελέσματα της δοκιμής εφαρμόζονται σε τρεις τύπους διαγραμμάτων, δηλαδή το διάγραμμα σχετικής συμπίεσης, το διάγραμμα μεταβολής του συντελεστή πορώδους και το διάγραμμα χρονικής τακτοποίησης.
Σχετικό διάγραμμα συμπίεσης
Αυτό το διάγραμμα λαμβάνεται όταν εφαρμόζεται κανονική πίεση στο δείγμα στον άξονα της τετμημένης σ = P/A, όπου P είναι το φορτίο που επενεργεί στο δείγμα μέσω της άνω πέτρας φίλτρου σε kp/cm2, A είναι η εγκάρσια τομή στην περιοχή ή τη διάταξη του δείγματος. συμπίεση Δh/h όπου Δh είναι η καθίζηση του δείγματος υπό φορτίο Δσ κατά την ενοποίηση, h ύψος δείγματος πριν από τη φόρτωση (εικ. 2).
Εικ. 2. Διάγραμμα σχετικής συμπίεσης
Κατά τη φόρτωση, λαμβάνεται διάγραμμα κύριας συμπίεσης a.
Κατά την εκφόρτωση, εάν είναι ενεργοποιημένη η ανεμπόδιστη πρόσληψη νερού, έτσι ώστε το δείγμα να παρέμεινε κάτω από το νερό κατά την εκφόρτωση, επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση, δηλαδή διόγκωση. Ωστόσο, το δείγμα δεν επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση, πράγμα που σημαίνει ότι έχει υποστεί πλαστική (μόνιμη) παραμόρφωση εκτός από ελαστικότητα. Επομένως, σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται το διάγραμμα διόγκωσης b κατά την εκφόρτωση. Ωστόσο, εάν η δοκιμή έγινε χωρίς λήψη νερού, αντί για διάγραμμα διόγκωσης, το λεγόμενο διάγραμμα ελαστικότητας.
Εάν το δείγμα φορτωθεί ξανά μετά την εκφόρτωση, προκύπτει το δευτερεύον διάγραμμα συμπίεσης c. Το διάγραμμα διόγκωσης και το δευτερεύον διάγραμμα συμπίεσης c σχηματίζουν έναν βρόχο υστέρησης μεταξύ τους. Στον πηλό, οι βρόχοι υστέρησης είναι σημαντικοί και επομένως η παραμόρφωση στην περιοχή της διόγκωσης και της δευτερεύουσας συμπίεσης (διαγράμματα b και c) δεν θεωρούνται ελαστικές, αλλά αναστρέψιμες, αφού δεν είναι ανάλογες με το φορτίο σύμφωνα με το νόμο του Hooke. Οι παραμορφώσεις στην περιοχή της πρωτογενούς συμπίεσης (διάγραμμα α) στο τμήμα που δεν επέστρεψαν είναι μόνιμες (μη αναστρέψιμες).
Μονάδα συμπιεστότητας εδάφους
Από το διάγραμμα σχετικής συμπίεσης, λαμβάνουμε, σύμφωνα με το νόμο του Hooke, ανάλογα με το μέτρο ελαστικότητας του Jung E για ένα ελαστικό υλικό, το μέτρο συμπιεστότητας του εδάφους Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
όπου Δσ είναι η αύξηση του φορτίου, Δh/h είναι η αντίστοιχη σχετική συμπίεση, η οποία λαμβάνεται από το πρωτεύον διάγραμμα συμπίεσης a (εικ. 2).
Ο συντελεστής συμπιεστότητας του εδάφους Ms διαφέρει από το μέτρο ελαστικότητας E ενός ελαστικού υλικού, επειδή το Ms δεν είναι σταθερό για ένα και το αυτό υλικό αλλά είναι μεταβλητό και αυξάνεται με το κανονικό φορτίο σ. Επομένως, μια συγκεκριμένη τιμή του συντελεστή συμπιεστότητας Ms μπορεί να δοθεί μόνο για ένα στενό διάστημα κανονικού φορτίου εδάφους Δσ. Εάν η τιμή της μονάδας Ms είναι μεγαλύτερη, η συμπιεστότητα του εδάφους είναι μικρότερη και αντίστροφα. Σύμφωνα με τους κανονισμούς θεμελίωσης μας, υιοθετείται το ακόλουθο κριτήριο για το μέτρο συμπιεστότητας του εδάφους στη φυσική του κατάσταση:
Η παρακάτω ταξινόμηση μεταφέρεται από το αρχικό κείμενο, συμπεριλαμβανομένου του επαναλαμβανόμενου διαστήματος 100-400 kp/cm2. Δεν έχει ελεγχθεί ή εναρμονιστεί με τους ισχύοντες κανονισμούς.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 εξαιρετικά συμπιεστό έδαφος
Ms = 20 - 50 kp/cm2 πολύ συμπιεστό έδαφος
Ms = 50 - 100 kp/cm2 μεσαίο συμπιεστό έδαφος
Ms = 100 - 400 kp/cm2 λιγότερο συμπιεστό έδαφος
Ms = 100 - 400 kp/cm2 ελαφρώς συμπιεστό έδαφος
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 ελαφρώς συμπιεστό έδαφος
Ms > 1000 kp/cm2 πολύ χαμηλή συμπίεση εδάφους.
Μονάδα ελαστικότητας εδάφους
Με τον ίδιο τρόπο, παίρνουμε το μέτρο ελαστικότητας του εδάφους E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
όπου η σχετική αύξηση συμπίεσης Δh/h λαμβάνεται από το διάγραμμα ελαστικότητας εδάφους για την αντίστοιχη κανονική αύξηση πίεσης Δσ.
Κανονικό παγωμένο και υπερπαγωμένο έδαφος
Sl.3. Διάγραμμα μεταβολής συντελεστή πορώδους δείγματος διαταραγμένου εδάφους
Εάν πραγματοποιήσουμε μια δοκιμή οιδομέτρου με ένα διαταραγμένο δείγμα, το οποίο εισάγαμε στη συσκευή στο σημείο διαρροής, και σχεδιάσουμε τα αποτελέσματα της δοκιμής στο διάγραμμα της μεταβολής του συντελεστή πορώδους e ανάλογα με την πίεση σ (Εικ.3) η ροή ενοποίησης αντιπροσωπεύεται από διαγράμματα 1 για πρωτεύον φορτίο, 2 για ανακούφιση, 3 για το δευτερεύον φορτίο μέχρι το όριο α της κύριας επέκτασης φορτίου σa και 4 πέρα από αυτό το όριο.
Ανάγλυφο διάγραμμα2και δευτερεύον διάγραμμα συμπίεσης3σχηματίζουν έναν βρόχο υστέρησης πίσω από τον οποίο το διάγραμμα4συνεχίζει στην επέκταση του διαγράμματος1, χωρίς κάταγμα, σαν να μην έγινε εκφόρτωση και επαναφόρτωση.
Sl.4. Διάγραμμα μεταβολής συντελεστή πορώδους δείγματος αδιατάρακτου εδάφους
Ωστόσο, εάν εκτελέσουμε τη δοκιμή οιδομέτρου με τον ίδιο τρόπο όπως πριν με ένα αδιατάρακτο δείγμα που λαμβάνεται από ένα ορισμένο βάθος του εδάφους (εικ.4), διάγραμμα για δευτερεύον φορτίο3θα δείξει σε ένα συγκεκριμένο φορτίο σb ένα κάταγμα στο σημείο β, μετά το οποίο θα συνεχιστεί το διάγραμμα4έχουν μεγαλύτερη κλίση. Αυτό το κάταγμα προέκυψε επειδή το έδαφος από το οποίο ελήφθη το δείγμα ήταν κάτω από μεγαλύτερο φορτίο p=γt από το φορτίο του δείγματος σ στο οιδόμετρο. Το υψηλότερο φορτίο p προέρχεται από το βάρος των υφιστάμενων ανώτερων στρωμάτων εδάφους στην επιφάνεια του εδάφους, το οποίο ονομάζουμε πίεση εδάφους, ή από το φορτίο προηγούμενων εδαφικών στρωμάτων που απομακρύνθηκαν με την πάροδο του χρόνου από τη διάβρωση ή από το έδαφος ή τον πάγο, που ονομάζουμε προφόρτιση. Η εμφάνιση υπερπήξης είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστική για τον άργιλο, όπου διακρίνουμε τον κανονικά στερεοποιημένο και τον υπερστερεωμένο άργιλο.
Πηλός κανονικά συμπαγής
Ο κανονικά στερεοποιημένος πηλός βρίσκεται σε μικρότερα βάθη κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, η οποία δεν έχει προηγουμένως εκτεθεί σε προφόρτιση. Ένα δείγμα αυτού του πηλού, φορτωμένο στο οιδόμετρο με φορτία μεγαλύτερα από το βάρος των ανώτερων στρωμάτων «εδαφικής πίεσης», δείχνει συνεχή ροή στερεοποίησης, χωρίς σπασίματα στο σχετικό διάγραμμα συμπίεσης ή στο διάγραμμα μεταβολής του συντελεστή πορώδους. Η καθίζηση αυτού του πηλού κάτω από το φορτίο του αντικειμένου είναι φυσιολογική, δηλαδή κάτω από ένα ορισμένο φορτίο, η καθίζηση μειώνεται με την πάροδο του χρόνου.
Πηλός υπερσυμπαγής
Ο υπερενοποιημένος πηλός βρίσκεται σε μεγαλύτερα βάθη ή έχει προηγουμένως υποβληθεί σε προφόρτιση. Ένα δείγμα αυτού του πηλού φορτωμένο στο οιδόμετρο με πίεση μεγαλύτερη από την πίεση του εδάφους ή την προφόρτιση δείχνει θραύση στο σχετικό διάγραμμα συμπίεσης ή στο διάγραμμα μεταβολής του συντελεστή πορώδους, το λεγόμενο. γεωλογικό κάταγμα g, με έντονη αλλαγή κατεύθυνσης (εικ.5ένα). Η καθίζηση αυτού του πηλού κάτω από την κατασκευή είναι μικρή για το φορτίο κάτω από την πίεση του εδάφους ή την προφόρτιση σ1, αλλά γίνεται σημαντικά μεγαλύτερο για φορτία πάνω από σ1.
Εάν το γεωλογικό σπάσιμο δεν είναι σαφώς καθορισμένο, τότε προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας εφαπτομένες στο διάγραμμα (Εικ.5σι).
Sl.5. Διάγραμμα μεταβολών του συντελεστή πορώδους υπερσυμπαγούς αργίλου
Διάγραμμα διακανονισμού χρόνου
Αυτό το διάγραμμα, που ονομάζεται επίσης διάγραμμα ενοποίησης, προκύπτει όταν, για κάθε βαθμό φόρτωσης του δείγματος στο οιδόμετρο, ο χρόνος t σε ώρες εφαρμόζεται στον άξονα της τετμημένης και η καθίζηση σε mm στον άξονα τεταγμένων (Εικ.6α) ή σε % του συνολικού οικισμού (Εικ.6σι).
Sl.6. Διάγραμμα Χρονικής Τακτοποίησης
Τα μη δεσμευμένα και δεσμευμένα εδάφη συμπεριφέρονται διαφορετικά υπό φορτίο. Τα χαλαρά εδάφη, όπως η άμμος, έχουν μεγάλους πόρους, από τους οποίους το νερό συμπιέζεται γρήγορα υπό φορτίο, έτσι ώστε το έδαφος να καθιζάνει γρήγορα, με τη μεγαλύτερη καθίζηση να εμφανίζεται στην αρχή του φορτίου και να φτάνει στην τελική καθίζηση σε ένα δεδομένο φορτίο σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Τα συνεκτικά εδάφη όπως ο πηλός έχουν μικρούς πόρους από τους οποίους το νερό είναι δύσκολο να αποσπαστεί υπό φορτίο. Υπάρχουν δύο φάσεις στη χρονική διαδικασία της καθίζησης συμπιεσμένου εδάφους. Σε πρώτη φάση, αμέσως μετά την εφαρμογή του φορτίου στο έδαφος, καθώς το νερό δεν μπορεί να ρέει έξω από τους πόρους, καταπονείται και δέχεται όλο το ασκούμενο φορτίο. Στο δεύτερο στάδιο, το καταπονημένο νερό πόρων αρχίζει να ωθεί προς τα έξω υπό τη δική του τάση λόγω του φορτίου, το οποίο σταδιακά μεταφέρεται στα στερεά σωματίδια του εδάφους. Σε αυτή τη δεύτερη φάση, τα σωματίδια ενώνονται και οι πόροι συρρικνώνονται. Η διαδικασία καθίζησης συνεχίζεται έως ότου το νερό υπό πίεση εξαναγκαστεί να βγει από τους πόρους, δηλαδή μέχρι να πάψει να υπάρχει η καταπονημένη κατάσταση του νερού στους πόρους. Επομένως, η ενοποίηση του εδάφους είναι πρωτίστως ένα υδροδυναμικό πρόβλημα, το οποίο εξαρτάται από τη διαπερατότητα και το πορώδες του εδάφους. Στην περίπτωση του αργίλου, του οποίου η διαπερατότητα είναι χαμηλή, η διαδικασία στερεοποίησης μπορεί να διαρκέσει πολύ χρόνο, και επιπλέον, οι καθιζήσεις μπορεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερες λόγω του υψηλότερου συνολικού πορώδους από ό,τι στην περίπτωση της άμμου. Με βάση το τεστ ενοποίησης, η χρονική πορεία διακανονισμού μπορεί να υπολογιστεί για όλη τη διάρκεια της ενοποίησης και σε μεμονωμένες φάσεις.