** Wichtige opmerking fan saakkundigen: ** Dit artikel is in edukative argyfresinsje en is gjin geotechnyske stúdzje, in jildige laboratoariumstandert, in stiftingberekkening of in hantlieding. De orizjinele betingsten, prosedueres, ienheden fan mjitting, wearden, klassifikaasjes en ferwizings nei “ús regeljouwing” waarden oerdroegen sûnder te kontrolearjen fan neilibjen fan tapassing noarmen en regeljouwing. Boaiemtesten, kar fan metoade, ynterpretaasje fan resultaten en ûntwerpbeslissingen moatte wurde útfierd troch autorisearre geotechnyske saakkundigen en it passende laboratoarium foar in spesifyk objekt en lokaasje.
It ûnderwerp fan boaiemkompressibiliteit is gjin diel fan it nije iepenbiere oanbod fan Savo Kusić. De hjoeddeistige produksjefokus bestiet út houten finsters, hout-aluminium finsters en oanpast makke doarren. Foar in spesifyk finster- of doarprojekt kinne jo oanfraach foar offerte stjoere.
Basis fan oedometertest
De kompressibiliteit fan de boaiem wurdt bepaald troch in kompresjetest mei foarkommende laterale útwreiding, wat ek wol in oedometertest of in konsolidaasjetest neamd wurdt.
De test wurdt útfierd mei ûnfersteurde samples, en yn guon gefallen mei fersteurde. Yn it earste gefal wurdt it testmonster nommen troch metalen ringen yn in grutter, ûnfersteurd monster te drukken, dat dan tegearre mei de ring yn it apparaat wurdt fiede nei it ôfsnijen fan it oerstallige monster en it nivellerjen fan har oerflakken mei de rânen fan ’e silinder. Yn it twadde gefal wurdt de ring fol mei it monster yn in steat fan konsistinsje op it opbringstpunt en yn dy steat wurdt it ynfierd yn ’e oedometer.
De test wurdt útfierd mei it apparaat dat earst waard konstruearre troch Terzaghi en neamd de Oedometer. Tsjintwurdich binne d’r ferskate ferskillende konstruksjes fan dit apparaat, mar se binne allegear basearre op itselde prinsipe, testen fan ’e kompresje fan in boaiemmonster ûnder load mei foarkommende laterale útwreiding.
Oedometer: apparaatbeskriuwing
Fig. 1. Kilometerteller
Oedometer bestiet út in metalen silinder wêryn’t de stekproef leit tusken twa filterstiennen (fig. 1). De stekproef wurdt ynfierd yn it apparaat yn in metalen ring mei in diameter fan 7-10 cm en in hichte fan 1-4 cm. De lading P wurdt oerbrocht nei de stekproef fia de boppeste filter stien. Under de legere filterstien binne d’r kanalen yn ‘e boaiem fan’ e silinder foar it ôfwetterjen fan wetter út ‘e stekproef yn’ e kapillêre buis, lykas foar wetterfoarsjenning. Om’t de kompresje fan ‘e stekproef wurdt dien op kosten fan’ e poaren, om’t fêste boaiemdieltsjes en wetter yn ’e poaren praktysk ûnkompresjeber binne, is it needsaaklik om te soargjen dat it wetter út ’e stekproef drainet tidens de test, wat mooglik wurdt troch in filterstien, in kanaal en in kapillêre buis.
Oan de linker kant fan it apparaat is in wetter oanfier piip mei in kraan foar de silinder, wylst in capillary buis is oan de rjochterkant, mei in kraan efter de silinder. De kapillêre buis tsjinnet ek om de boaiempermeabiliteitskoëffisjint k te bepalen.
Testen
As it probleem yn ‘e silinder wurdt pleatst en it apparaat is gearstald, slút de lofterkraan, de wetterfoarsjenning, en iepenje de rjochterkraan, sadat wetter yn’ e kapillêre buis streamt. Dan wurdt benadere de lading fan de stekproef, dat wurdt tapast stadichoan. De folgjende loads wurde normaal tapast:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2en fierder oant de heechste boaiembelêsting ferwachte ûnder it gebou, meast oant10kp/cm2, en mei dammen kin it noch mear20kp/cm2. Op elk nivo fan lading, op it momint fan syn tapassing, wurdt in stopwatch begon en op bepaalde tiidintervallen15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, dan fierder24h, oant de konsolidaasje fan ‘e stekproef ûnder dat nivo fan lading, de oerienkommende delsetting yn tûzenste fan in millimeter wurdt lêzen op’ e komparator en opnommen yn it rekord. Konsolidaasje wurdt oannommen dat se realisearre binne as de delsetting fan ’e stekproef Δh ≤ is0,02 mmfoar de tiid fan24oere. Nei’t konsolidaasje is berikt, wurdt it folgjende nivo fan lading tapast en de hiele proseduere wurdt werhelle op deselde manier en sa fierder oant it lêste nivo fan lading.
De konsolidaasjetest mei foarkommende laterale útwreiding wurdt útfierd mei laden en lossen, om de elastyske eigenskippen fan ’e boaiem te bepalen. Nei it laden fan it stekproef oant in bepaalde graad, laden wy it mei deselde gradualiteit as wy it laden. Relief wurdt meastentiids dien nei ôfrin2,0kp/cm2,4,0kp/cm2en6,0kp/cm2.
As regel wurdt de test útfierd mei it monster ûnder wetter, dat wurdt holden op ‘e linker glêzen buis op’ e hichte fan ‘e boppeste oerflak fan’ e stekproef yn it apparaat. Testen fan ‘e kompresjearberens fan’ e stekproef yn ’e oanwêzigens fan wetter wurdt om dizze reden dien, om’t de test in lange tiid duorret en it stekproef yn dy tiid droeget, wêrtroch’t de kompressibiliteit fan ’e stekproef leger wêze soe as de eigentlike kompressibiliteit fan ’e boaiem yn syn natuerlike fochtige steat. Dêrnjonken kin it natuerlike boaiemfocht heger wêze as it wie op it momint fan de sampling, benammen as it grûnwetterpeil omheech giet, wat liede kin ta in signifikante ôfwiking fan de eigentlike kompressibiliteit fan de boaiem yn de tiidperioade fan heech wetterpeil.
De testresultaten wurde tapast op trije soarten diagrammen, nammentlik it relative kompresjediagram, it diagram foar feroaring fan porositeitskoëffisjint en it diagram foar tiidbetelling.
Relative kompresjediagram
Dit diagram wurdt krigen as normale druk wurdt tapast op it stekproef op ’e abscissa-as σ = P/A, wêrby’t P de lading is dy’t op ’e stekproef wurket fia de boppeste filterstien yn kp/cm2, A is it dwerstrochsneedgebiet fan ’e monster, en op it relatyf apparaat kompresje Δh/h dêr’t Δh is de delsetting fan it stekproef ûnder load Δσ tidens konsolidaasje, h sample hichte foar it laden (fig. 2).
Fig. 2. Relative kompresjediagram
Tidens it laden wurdt diagram fan primêre kompresje a.
Tidens it lossen, as de ûnbehindere yntak fan wetter ynskeakele is, sadat it monster ûnder wetter bleau by it lossen, komt it werom nei syn oarspronklike steat, d.w.s. swelling. It stekproef komt lykwols net werom nei syn oarspronklike steat, wat betsjut dat it njonken elastysk plastyske (permaninte) deformaasje hat ûndergien. Dêrom wurdt yn dit gefal it swellingsdiagram b krigen by it lossen. As de test lykwols útfierd waard sûnder wetter te ûntfangen, ynstee fan in swellingsdiagram, it saneamde diagram fan elastisiteit.
As de stekproef wer laden wurdt nei it lossen, wurdt it sekundêre kompresjediagram c krigen. It swellingsdiagram en it sekundêre kompresjediagram c foarmje in hysteresis-lus tusken har. Yn klaai binne de hysteresis-lussen signifikant en dêrom wurde deformaasje op it mêd fan swelling en sekundêre kompresje (diagrammen b en c) net as elastysk beskôge, mar omkearber, om’t se net evenredich binne mei de lading neffens de wet fan Hooke. Deformaasjes yn it gebiet fan primêre kompresje (diagram a) yn it diel dêr’t se net weromkamen binne permanint (ûnomkearber).
Boaiemkomprimearberensmodul
Ut it diagram fan relative kompresje krije wy neffens de wet fan Hooke analoog oan Jung’s elastisiteitsmodulus E foar in elastysk materiaal, de kompressibiliteitsmodulus fan ’e boaiem Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
dêr’t Δσ de ladingsinkrement is, Δh/h is de oerienkommende relative kompresje, dy’t nommen is út it primêre kompresjediagram a (fig. 2).
De kompressibiliteitsmodulus fan ’e boaiem Ms ferskilt fan ’e elastisiteitsmodulus E fan in elastysk materiaal, om’t Ms net konstant is foar ien en itselde materiaal, mar fariabel is en nimt ta mei de normale lading σ. Dêrom, ien spesifike wearde fan compressibility modulus Ms kin wurde jûn allinnich foar ien smel ynterval fan normale boaiem load Δσ. As de wearde fan ‘e module Ms heger is, is de kompressibiliteit fan’ e boaiem leger en oarsom. Neffens ús stiftingsregeling wurdt it folgjende kritearium foar de kompressibiliteitsmodulus fan ’e boaiem yn syn natuerlike steat oannommen:
De klassifikaasje hjirûnder is oerdroegen fan de oarspronklike tekst, ynklusyf it werhelle ynterval 100-400 kp/cm2. It is net kontrolearre of harmonisearre mei hjoeddeistige regeljouwing.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 ekstreem kompressibele grûn
Ms = 20 - 50 kp/cm2 tige kompressibele grûn
Ms = 50 - 100 kp/cm2 medium kompressibele grûn
Ms = 100 - 400 kp/cm2 minder kompressibele grûn
Ms = 100 - 400 kp/cm2 licht kompressibele grûn
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 licht kompressibele grûn
Ms > 1000 kp/cm2 tige leech kompressibele grûn.
Soil elasticity module
Op deselde wize krije wy de elastisiteitsmodulus fan ’e boaiem E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
wêrby’t de relative kompresje-ynkommen Δh/h wurdt nommen út it boaiemelastisiteitsdiagram foar de oerienkommende normale drukynkommen Δσ.
Normale konsolidearre en oerkonsolidearre boaiem
Sl.3. Diagram fan feroaringen yn ’e porositeitskoëffisjint fan it fersteurde boaiemmonster
As wy in oedometer-test útfiere mei in fersteurde stekproef, dy’t wy yn it apparaat ynfierd hawwe by it opbringstpunt, en wy plotje de resultaten fan ‘e test op it diagram fan’ e feroaring yn ’e porositeitskoëffisjint e ôfhinklik fan de druk σ (Fig.3) de konsolidaasjestream wurdt fertsjintwurdige troch diagrammen 1 foar primêre lading, 2 foar reliëf, 3 foar de sekundêre lading oant de limyt a fan ’e primêre lading útwreiding σa en 4 boppe dy limyt.
Relief diagram2en sekundêre kompresjediagram3foarmje in hysteresis lus efter dêr’t it diagram4giet troch yn it ferlingde fan it diagram1, sûnder brekken, as wie der gjin lossen en opnij laden.
Sl.4. Diagram fan feroaring fan porositeitskoëffisjint fan ûnfersteurde boaiemmonster
As wy lykwols de oedometertest op deselde wize útfiere as earder mei in ûnfersteurde stekproef fan in bepaalde djipte fan ’e boaiem (fig.4), diagram foar sekundêre lading3sil by ien spesifike lading σb in brek sjen litte op punt b, wêrnei’t it diagram sil trochgean4hawwe in hegere helling. Dizze brek is ûntstien om’t de boaiem dêr’t de stekproef fan nommen is ûnder in gruttere lading p=γt stie as de lading fan it stekproef σ yn ’e oedometer. De hegere lading p komt foar út it gewicht fan de besteande boppegrûnlagen oan it oerflak fan it terrein, dat wy boaiemdruk neame, of út de lêst fan eardere boaiemlagen dy’t yn de rin fan de tiid troch eroazje ôffierd binne of út morenegrûn of iis, dat wy foarbelêsting neame. It uterlik fan oerkonsolidaasje is benammen karakteristyk foar klaai, dêr’t wy ûnderskied meitsje tusken normaal konsolidearre en oerkonsolidearre klaai.
Normaal konsolidearre klaai
Normaal konsolidearre klaai is op ûndjippere djipten ûnder de grûn oerflak, dat is net earder bleatsteld oan preload. In stekproef fan dizze klaai, laden yn ‘e oedometer mei loads grutter as it gewicht fan’ e boppeste “boaiemdruk” lagen, lit in trochgeande stream fan konsolidaasje sjen, sûnder brekken yn it relative kompresjediagram of yn it diagram foar feroaring fan porositeitskoëffisjint. De delsetting fan dizze klaai ûnder de lading fan it objekt is normaal, d.w.s. ûnder in bepaalde lading nimt delsetting oer de tiid ôf.
Overkonsolidearre klaai
Overconsolidated klaai is op gruttere djipten of is earder ûnderwurpen oan preloading. In stekproef fan dizze klaai laden yn de oedometer mei in druk grutter as de boaiem druk of preload toant in breuk op de relative kompresje diagram of op de porosity koeffisient feroaring diagram, de saneamde. geologyske fraktuer g, mei in sterke feroaring yn rjochting (Fig.5in). De delsetting fan dizze klaai ûnder de struktuer is lyts foar de lading ûnder de boaiemdruk of preload σ1, mar wurdt signifikant grutter foar loads boppe σ1.
As de geologyske brek net dúdlik definiearre is, dan wurdt it bepaald mei tangens oan it diagram (Fig.5b).
Sl.5. Diagram fan feroaringen yn porositeitskoëffisjint fan oerkonsolidearre klaai
Tiid delsetting diagram
Dit diagram, ek wol it konsolidaasjediagram neamd, wurdt krigen as, foar elke ladingsgraad fan it stekproef yn ’e oedometer, de tiid t yn oeren wurdt tapast op ’e abscissa-as, en de delsetting yn mm op ’e ordinate-as (Fig.6a) of yn % fan ’e totale delsetting (Fig.6b).
Sl.6. Time Settlement Diagram
Unbûn en bûn boaiem gedrage him oars ûnder lading. Losse grûnen, lykas sân, hawwe grutte poarjes, dêr’t wetter ûnder lading gau út útperst wurdt, sadat de boaiem gau delset, wêrby’t de grutste delsetting oan it begjin fan de lading komt en by in opjûne lading yn in relatyf koart tiidsinterval de definitive delsetting berikt. Kohesjende grûnen lykas klaai hawwe lytse poarjes dêr’t wetter ûnder lading dreech út te drukken is. D’r binne twa fazen yn it tiidproses fan kompakte boaiemdelsetting. Yn ‘e earste faze, fuortendaliks nei it oanbringen fan’ e lading op ‘e boaiem, om’t it wetter net út’ e poaren kin streame, wurdt it beklamme en ûntfangt de folsleine oanbrochte lading. Yn de twadde etappe begjint it beklamme poarwetter ûnder eigen spanning út te triuwen troch de lading, dy’t stadichoan oerbrocht wurdt op de fêste grûndieltsjes. Yn dizze twadde faze komme de dieltsjes byinoar en krimpje de poaren. It fersakkingsproses giet troch oant it drukwetter út ’e poaren forslingerd wurdt, dus oant de beklamme tastân fan wetter yn ’e poaren ophâldt te bestean. Dêrom is boaiemkonsolidaasje foaral in hydrodynamysk probleem, dat hinget fan boaiempermeabiliteit en porositeit. Yn it gefal fan klaai, wêrfan de permeabiliteit leech is, kin it konsolidaasjeproses tige lang duorje, en boppedat kinne de delsettings troch de hegere totale porositeit signifikant grutter wêze as yn it gefal fan sân. Oan de hân fan de konsolidaasjetoets kin it ferrin fan de delsettingstiid foar de hiele tiid fan de konsolidaasje en yn yndividuele fazen berekkene wurde.