Tänapäeval on Savo Kusić keskendunud puitakendele, puit-alumiinium aknad, kohandatud aknad, uks ja hinnapakkumise taotlused. See tekst jääb geotehniliseks arhiiviks ega ole pakkumine laboratoorseks katsetamiseks, geotehniliseks projekteerimiseks ega pinnasetöödeks.
Mulla sisetakistuse, kohesiooni ja sisehõõrdenurga elementide määramiseks laboratoorsete testide abil on mitu võimalust, millest tuntuimad on otsene nihke test ja _triaksiaalne kokkusurumiskatse.
Otsene nihkekogemus
Katse tehakse A tüüpi ristkülikukujulise sektsiooniga seadmega. Casagrandea või Hvorsleva tüüpi ringikujulisel aparaadil. Kirjeldame katset ristkülikukujulise ristlõikega seadmega, mis on kõige laialdasemalt kasutusel. Mõlemal juhul tehakse katse segamata prooviga või voolupiiril häiritud prooviga, mille puhul on katsel võrdlusväärtus.
Seade ristkülikukujulise lõigu otseseks lõikamiseks (joonis 1)
Joon. 1_Casagrande otsese nihkeseadme ristlõige_
Seade koosneb kahest osast, ülemisest ja alumisest raamist, kus alumine on staatiline, ülemine aga liigutatav ja alumisel liigutatav horisontaaljõu Z mõjul, mis mõjub ülemise ja alumise raami kokkupuutetasandile.
Mullaproov asetatakse terasest ristkülikukujulisse rõngasse, mille suurus on tavaliselt 100 × 100 × 30 mm või täpselt kraapimisel sama mõõtmetega. Proovi üla- ja alaosale asetatakse filtrikivid ning seejärel asetatakse kõik aparaadi rõngasse, mis seejärel täidetakse veega. Proovile asetatakse vertikaalse laadimise seade. Ülemine filtrikivi on ühendatud proovi vertikaalse laadimise süsteemiga, alumine aga veekanalitega, mille abil saab proovi hoida katse ajal küllastunud olekus, et välistada näiline kohesioon.
Ülemise ja alumise raami kontaktpindade hõõrdumise välistamiseks on ülemise raamiga keeratud seadmed, mille abil ülemine raam liigub horisontaalse lõikejõu mõjul. Lisaks on ülemise ja alumise raami kontaktpinnad kaetud vaseliiniga. Seadmes on veel üks 2 komparaator vertikaalsete ja horisontaalsete deformatsioonide registreerimiseks.
Otsese nihkekatsete läbiviimine
Neid on enamasti2otsese nihkekatse tüübid: kiire ja aeglane test. _Kiire_katse seisneb proovi koormamises teatud vertikaalse rõhuga, mis tavaliselt on0,50;1,0;2,0;3,0ja4,0kp/cm2, oodake konsolideerumist, mis eeldatakse olevat saavutatud, kui vajumine ajal24tundi Δh ≤0,02 mm, ja seejärel rakendatakse horisontaalset nihkejõudu Z suurusega1/20või1/40osa vertikaaljõust P, mis suureneb iga minutiga sama väärtuse võrra kuni maapinna purunemiseni. Horisontaalse lõikejõu rakendamisel jälgitakse pidevalt ülemise raami liikumise kulgu komparaatorilt lugedes ja horisontaalsed deformatsioonid registreeritakse logisse vahetult enne iga uut koormust. Hetk, mil komparaator näitab äkilist liikumist, loetakse murranguliseks.
Kiirtesti rakendatakse savistele muldadele, mille loomulik tihenemine uue koormuse all on aeglane ja vastab sellele katse läbiviimise meetodile.
Slow test viiakse läbi sarnaselt varasemaga, selle ainsa erinevusega, et horisontaalne nihkejõud suureneb pikema ajaintervalliga, mis võib olla 2, 5 ja 15 m minutit või kuni konsolideerumiseni, st kuni horisontaalsete deformatsioonide täieliku ebaolulisuseni. Konsolideerumise kulgu horisontaaljõu mõjul jälgitakse komparaatoril 9 (joonis 1).
Aeglast katset rakendatakse liivasele või tolmusele pinnasele, kus horisontaalse nihkejõu suurenemise korral lühikese ajaintervalliga kiireneks proovi nihkemine aparaadis poorides oleva pingestatud vee mõju tõttu, mis ei vastaks loomulikule protsessile. Seetõttu pikeneb ajaintervall seondumata pinnaseosakeste peensusega, et võimaldada pinnase pooride veesurve ühtlustumist välise veerõhuga. See ühtlustamine saavutatakse, jättes iga horisontaalse koormuse mõjule piisavalt aega, nii et poorides olev liigne vesi pressitakse läbi filtrikivi välja.
Lisaks mainitud katsetele tehakse teatud juhtudel ka kiirtest ilma tihendamiseta vertikaalkoormusel, st horisontaalse nihkejõu rakendamine toimub kohe pärast proovi aparatuuri sisestamist ja vertikaalkoormusega laadimist. Seda teostusmeetodit rakendatakse aga eritingimustel, näiteks värskelt paigaldatud savipinnasest muldkeha puhul, mis laaditakse kohe peale mulde ilma eelneva tihendamiseta.
Sisehõõrdenurga ja ühtekuuluvusnurga määramine
Testi tulemuste põhjal arvutatakse nihkepinge
τ=Z/A kp/cm²,
mis saadakse nihkejõust Z kp-des rikke hetkel ja proovi ristlõikepinnast A cm². Katse tehakse 3 kuni 4 seadmega, mis on koormatud erineva normaalrõhuga σ=P/A kp/cm², kus P on proovi vertikaalkoormus kp-des. Tavaliselt võetakse järgmised normaalrõhkude väärtused: 1,0; 2,0; 3,0 ja 4,0 kp/cm².
Joon. 2. _ Horisontaalsete deformatsioonide skeem_
Sisehõõrdeelementide diagrammi põhjal saadakse kahte tüüpi diagrammid 1 ja horisontaaldeformatsioonide diagramm (joon. 2).
Horisontaalsete deformatsioonide diagramm saadakse seadme ülemise raami horisontaalse nihke ΔL mm-des rakendamisel abstsissteljele alumisele, mis saadakse komparaatori 9 lugemisel ja ordinaatteljel vastavat nihkepinget _τ² infigp. 2).
Sõltuvalt pinnase tihendamisest saadakse diagramm 1 tihendatud ja diagramm 2 lahtise materjali jaoks.
Tihendatud materjali puhul suureneb nihkepinge τ alguses suhteliselt järsult horisontaalnihke ΔL suhtes kuni proportsionaalsuse piirini P, seejärel aeglasemalt, samal ajal kui diagrammi kõver1suureneb ja saavutab maksimaalse kõrguse B, mille järel diagramm väheneb teatud pikkusega, et lõpuks jõuda horisontaalse vooluni. Horisontaalse deformatsioonidiagrammi sirgjoonelise ronimise tsoon, milles nihkepinge suurenemine on võrdeline deformatsiooni suurenemisega, on elastse deformatsiooni ala. Üle piiri P väheneb nihkepinge suurenemine vastavalt deformatsioonide suurenemisele ΔL kuni diagrammi kõrgeima punktini B. Selles tsoonis hakkab materjal “voolama” ja see võetakse vastu plastilise deformatsiooni alana. B diagrammi kõrgeim punkt1tähistab maksimaalset nihkepinget max τ ja eeldatakse, et selles punktis toimub pinnase purunemine, st et punkt B on murdepunkt. Väljaspool punkti B on materjal vedelas olekus, nihketugevus väheneb ja eeldatakse, et selles tsoonis, kus osakeste vaheline ühendus on katkenud, on ainult horisontaalsele nihkejõule vastandav libisemistakistus. Punkt G, kus on diagramm1libisemispiiriks võetakse horisontaalsuunas läbimine.
Nihkepinget purunemispiiril B nimetatakse nihketugevuseks või puhas nihketugevuseks τf, nihkepinget voolavuspiiril G aga libisemistugevuseks τg.
Lahtise materjali puhul on horisontaalnihke diagrammil ka elastsuspiirkond, mille proportsionaalsuspiir on P, kuid allavoolu on plastiline piirkond kuni libisemispiirini G, st maksimaalne nihkepinge on võrdne piirtugevusega, libisemisega (τ=τg), millest kaugemale jääb materjali vedel olek.
Sl.3. Nihkediagramm, a) koherentsete muldade puhul, b) mittesidusate muldade korral
Nihkediagramm saadakse, kui abstsissteljele rakendatakse normaalrõhku σ (kp/cm)2, ja ordinaatteljel vastav nihketugevus τf ühikutes kp/cm2, kus mõlemat väärtust rakendatakse samas skaalas (joonis 1).3). Kuna pinnase nihketugevus τf suureneb koos normaalrõhuga σ, siis erinevatel rõhkudel σ1 saada punktid A, B, C ja D, mis tähistavad vastavaid nihketugevusi.
Diagrammi üksikute punktide A, B, C ja D saamiseks3sidusate muldade jaoks (joon.3a) võetakse kasutusele libisemistugevus _τ_g. Kuid savise pinnase korral hakkab materjal voolama juba ammu enne libisemispiiri G saavutamist ning pinnase ühtekuuluvuse c ja sisehõõrdenurga määramiseks kiputakse kasutama nihketugevust proportsionaalsuse piiril P, kuid kuna see on suhteliselt väike, kasutatakse sageli nihketugevust, mille korral diagrammil on deformatsioon ΔL.2kaks korda suurem kui deformatsioon seadmesse laadimise eelmisel etapil. See tugevus on kuskil P ja B piiri vahel, see tähendab G (joonis 1).2).
Punktide A, B, C ja D ühendamine diagrammil 76a annab nihkediagrammi, mis on edukates katsetes sirgjoon. Laiendades diagrammi ordinaattelje ristumiskohani, σ = 0 korral saadakse Coulombi mustri τf = c+σ tgϕ põhjal, et τf = c = pinnase sidusus, samas kui diagrammi kalle horisontaalsuunas annab sisehõõrdenurga. Laiendades nihkediagrammi teisele poole ordinaattelge, saadakse kohesioonist tingitud pinge pk abstsissteljel, kui ühtekuuluvuse suurust c väljendatakse hõõrdetakistuse ekvivalendina:
c = pk tgϕ, kust pk = c/tgϕ
Ebaühtlase pinnase, nagu liiv, puhul joonisel fig. 3b, mis läbib koordinaatide alguspunkti, kuna σ = 0 korral saame τ = 0. Kui liiv on aga peeneteraline ja märg, tuleb joonisel fig. 3a, väiksema kohesiooniga c, mis esindab näilist ühtekuuluvust. Sellisel juhul tähistab pinge pk laiendatud abstsissteljel teisel pool koordinaadi alguspunkti kapillaarpinget.
Tuleb märkida, et pinnase ühtekuuluvuse ja hõõrdumise määramisel otsese nihkekatsega on mitmeid puudusi, millest olulisemad on see, et pinnase purunemine toimub etteantud nihkepinnal, mitte väikseima nihketakistuse pinnal, et proovi lõikamisel seadmes väheneb nihkepind alumine raam, seejärel alumine raam, mis on tingitud deformatsioonist proovi liikumisel. saab jälgida vaid lühikese pikkusega, nii et libisemistakistus üle piiri ei suudaks murdmist piisavalt kontrollida, eriti pehme pinnase puhul, kui deformatsioonid lõikamisel on suured jne.
Triaksiaalne kokkusurumise test
Test tehakse kolmeteljelise aparaadiga, millel on erinevad konstruktsioonid, kuid kõik need põhinevad samal põhimõttel, mis on järgmine. Rulli kujul olev segamata proov asetatakse vertikaalselt alusele ja eksponeeritakse igast küljest vedela massi külgsurvele ja seejärel vertikaalsele rõhule, mis järk-järgult suureneb, kuni proovi murdumiseni vähima nihkekindlusega pinnal. Katkemisjõu nihketugevuse põhjal arvutatakse pinnase kohesioon ja sisehõõrdenurk.
Kolmeteljelise seadme kirjeldus
Joon. 4. Triaksiaalseade
Kolmeteljeline seade (joonis 4) koosneb kambri alusplaadi alumisest osast, millele toetub proovialus, ning proovi vertikaalseks laadimiseks mõeldud kolvi ülaosast ja ülemisest plaadist, mis kambrit sulgeb. Kõige levinumad näidise mõõtmed on läbimõõt ϕ=36 mm, kõrgus h=2,2-2,5_ϕ_. Kambri läbimõõt on D=135mm, kõrgus H = 180 mm. Proovialuse keskelt algab kitsas toru K1 proovi tühjendamiseks põhjast, mis võtab proovist vett läbi poorse plaadi ja juhib selle kambrist väljapoole vertikaalsesse klaastorusse C1. Kui test tehakse ilma proovi tühjendamata, on see kanal mõeldud veesurve mõõtmiseks poorides. Kambri pronkspõhjas on kanal K2 vedelmassi etteandmiseks, et täita kambrit ja saavutada proovile kambris külgrõhk.
Kambri ülemise plaadi kaudu läheb proovi laadimiseks mõeldud kolvi käepide. Kambris olev proov on ümbritsetud kummimembraaniga, mis on mõlemast otsast pikendatud ning on kummirõngaste abil ühendatud kolvi ja alusega. Kolvi keskel on kanal K3 proovi äravooluks ülemisest küljest.
Kambri küljed on hermeetiliselt suletud pleksiklaasist silindriga, mis on kummirõngaste abil kinnitatud kambri ülemise ja alumise plaadi külge.
Kamber asetatakse tugevale alusele. Proovi tavapärane laadimine toimub raskustega kangi abil, mille suhe on kõige sagedamini 1: 10. Kambris oleva proovi külgsurve saavutamise süsteem koosneb pudelist vedela massiga B, mis viiakse kambrisse toru abil, õhurõhu mõõtmise manomeetrist ja suruõhuga pudelist. Kolvi kohale asetatakse proovi laadimiseks komparaator, et mõõta proovi vajumist koormuse all.
Vedelmassi külgrõhku kambris saab vastavalt soovile reguleerida, kasutades õhurõhku pudelis B, läbi ventiilide V1 ja V2. See rõhk põhjustab proovis σ2 ja σ3 horisontaalseid pingeid, mis näidise ringlõike tõttu on võrdsustatud σ2 = σ3.
Vedelmassiks võib olla destilleeritud vesi või õli, mida eelistatakse paremaks tihendamiseks, sest vesi pääseb kruvidest läbi. Pudelis B oleva õhurõhu mõjul täidab vedel mass kambri kuni ventiilini V6, mis seejärel sulgub. Proovi P vertikaalkoormus, mis kandub peaaegu hõõrdumatult proovile kolvi käepideme kaudu, jagatuna proovi ristlõike pindalaga A annab vertikaalse pinge σ1 = P/A
Kolmeteljelise survetesti läbiviimine
Analüüsitava proovi jaoks töödeldakse seda eraldi aparaadis, nii et saadakse 36 mm läbimõõduga rull, mille kõrgus on 78 mm või 90 mm, millele asetatakse pealt ja alt filtrikivid ning kummimembraan. Seejärel asetatakse proov koos filtrikividega kambris olevale alusele, otsad, kummimembraanid tõmmatakse üle aluse ja laadimiskolvi ning kinnitatakse kummirõngastega. Vastavalt teatud laborite praktikale, nagu prof Skempton Londonis, kiirendab proovi tühjenemist kambris katse ajal proovi küljed vooderdades filterpaberiga, mis asetatakse enne kummimembraani peale tõmbamist. Kui proov sisestatakse seadmesse ja pleksiklaasist silinder on fikseeritud ülemisse ja alumisse plaati, on võimalik teha teste, mida saab läbi viia mitmel viisil, näiteks järgmiselt:
-
Tühjendamata testid. Nendes katsetes ei ole proovi tühjendamine külg- ja vertikaalkatse ajal lubatud, samas kui ventiilid V4 ja V5 on suletud.
-
Tühjendamata testid koos konsolideerimisega. Külgsurve rakendamisel proov tühjendatakse (ventiilid V4 ja V5 on avatud), vertikaalsurve rakendamisel aga drenaaž ei ole lubatud (V4 ja V5 on suletud).
3_) Kuivendatud proovid_. Proovi tühjendatakse kogu katseaja jooksul (ventiilid V4 ja V5 on avatud), nii et toimub täielik konsolideerumine ja vertikaalse rõhu σ1 ajal ei teki pooridesse pingestatud vett. See katse võtab kaua aega, eriti halvasti läbilaskva pinnase korral, sest vertikaalne koormus σ1 tuleb läbi viia paljudes väikestes etappides ja igas etapis tuleb oodata kinnistamist. Lisaks saab mainitud teste teha küllastunud ja osaliselt küllastunud proovidega_._
Eelmainitud võimalusi silmas pidades saab kolmeteljelisi survekatseid teha erinevates variantides ja kohandada neid vastavalt pinnase tüübile koormustingimustes.
Kirjeldatud seadmed, protseduurid, ühikud, väärtused ja mustrid on üle kantud ajaloolisest allikast. Tekst ei ole geotehniline uuring, laboriprotokoll, vundamendi projekt, nõlva püsivuse tõend ega kaeveplaan. Proovi valik ja katsemeetod, drenaaži- ja tihendusseisund, põhjavesi, koormusrežiim, seismilised mõjud ja kaevetööde ohutus tuleb vastavalt kehtivatele eeskirjadele kindlaks määrata konkreetse pinnase ja ehitise jaoks koos vastava labori ja volitatud geotehnilise eksperdiga.