כיום, סאבו קושיץ’ מתמקד בחלונות עץ, חלונות עץ-אלומיניום, חלונות מותאמים אישית, דלת ו-בקשות להצעת מחיר. טקסט זה נשאר כארכיון גיאוטכני ואינו מהווה הצעה לבדיקות מעבדה, תכנון גיאוטכני או עבודות עפר.
קיימות מספר דרכים לקביעת המרכיבים של עמידות קרקע פנימית, לכידות וזווית החיכוך הפנימי באמצעות בדיקות מעבדה, ביניהן מבחן גזירה ישירה ו_מבחן דחיסה תלת-צירית_ המפורסמות ביותר.
חווית גזירה ישירה
הבדיקה מתבצעת על מכשיר עם חתך מלבני מסוג A. Casagrandea או על מכשיר עגול מסוג Hvorsleva. נתאר את הניסוי במכשיר של חתך מלבני, שהוא הנפוץ ביותר. בשני המקרים הבדיקה מתבצעת עם דגימה לא מופרעת, או עם דגימה מופרעת בנקודת היבול, ובמקרה זה יש לבדיקה ערך השוואתי.
מכשיר לגזירה ישירה של חתך מלבני (איור 1)
איור. 1_חתך רוחב של מנגנון הגזירה הישירה של Casagrande_
המכשיר מורכב משני חלקים, המסגרת העליונה והתחתונה, כאשר התחתון הוא סטטי, ואילו העליון ניתן להזזה וניתן להזזה על התחתון בהשפעת הכוח האופקי Z, הפועל על מישור המגע של המסגרת העליונה והתחתונה.
דגימת האדמה ממוקמת בטבעת מלבנית מפלדה, בדרך כלל בגודל 100 × 100 × 30 mm, או מידות אלו כאשר מגרדים במדויק. אבני סינון מונחות מעל החלק העליון והתחתון של הדגימה, ואז הכל מונח בטבעת המנגנון, אשר לאחר מכן ממלאים במים. מכשיר להעמסה אנכית ממוקם על המדגם. אבן הסינון העליונה מחוברת למערכת ההעמסה האנכית של הדגימה, ואילו התחתונה מחוברת לתעלות מים, שבאמצעותן ניתן לשמור את הדגימה במצב רווי במהלך הבדיקה, על מנת לשלול לכידות לכאורה.
על מנת למנוע חיכוך על משטחי המגע בין המסגרת העליונה והתחתונה, ישנם מכשירים עם המסגרת העליונה מפותלת, שבאמצעותם המסגרת העליונה נעה בהשפעת כוח גזירה אופקי. בנוסף, משטחי המגע של המסגרת העליונה והתחתונה מצופים בג’לי נפט. השוואת 2 נוסף לרישום עיוותים אנכיים ואופקיים כלול במכשיר.
ביצוע בדיקות גזירה ישירה
יש בעיקר2סוגי בדיקת גזירה ישירה: מבחן מהיר ו_איטי_. מבחן ה_מהיר_ מורכב מטעינת המדגם בלחץ אנכי מסוים, המסתכם בדרך כלל ב0,50;1,0;2,0;3,0ו4,0kp/cm2, להמתין לאיחוד, אשר מניחים שהושג אם השקיעה במהלך הזמן של24שעות Δh ≤0,02 mm, ולאחר מכן מופעל כוח גזירה אופקי Z, בגודלו1/20אוֹ1/40חלק מהכוח האנכי P, שגדל כל דקה באותו ערך עד שהקרקע נשברת. במהלך הפעלת כוח הגזירה האופקי, מהלך התנועה של המסגרת העליונה מנוטר כל הזמן על ידי קריאה על המשווה והעיוותים האופקיים נרשמים ביומן מיד לפני כל עומס חדש. הרגע, שבו המשווה מראה תנועה פתאומית, מאומץ כפורץ דרך.
הבדיקה המהירה מיושמת על קרקעות חרסיות, שהגיבוש הטבעי שלהן בעומס חדש הוא איטי ומתאים לשיטת ביצוע הבדיקה הזו.
Slow מתבצעת באופן דומה לקודם, עם ההבדל היחיד שכוח הגזירה האופקי גדל במרווח זמן ארוך יותר, שיכול להיות 2, 5 ו15 mדקות או עד לאיחוד, כלומר עד שהעיוותים האופקיים הופכים לחלוטין. מהלך הגיבוש בהשפעת כוח אופקי מנוטר על המשווה 9 (איור 1).
הבדיקה האיטית מיושמת על אדמה חולית או מאובקת, כאשר במקרה של עלייה בכוח הגזירה האופקי בפרק זמן קצר, הגזירה של הדגימה במכשיר תאיץ עקב השפעת מים לחוצים בנקבוביות, שלא תתאים לתהליך טבעי. לכן, מרווח הזמן גדל עם העדינות של חלקיקי האדמה הלא קשורים, כדי לאפשר השוואת לחץ המים בנקבוביות הקרקע עם לחץ המים החיצוני. שוויון זה מושג על ידי השארת מספיק זמן תחת ההשפעה של כל רמה של עומס אופקי, כך שעודפי המים בנקבוביות נסחטים החוצה דרך אבן הסינון.
בנוסף לבדיקות הנזכרות, במקרים מסוימים מתבצעת בדיקה מהירה ללא איחוד בעומס אנכי, כלומר כוח הגזירה האופקי מופעל מיד לאחר הכנסת המדגם למכשיר והעמסה בעומס אנכי. עם זאת, שיטת ביצוע זו מיושמת בתנאים מיוחדים, כגון במקרה של סוללה שהותקנה טריה עשויה אדמת חרסית, אשר מועמסת מיד לאחר הסוללה ללא דחיסה מוקדמת.
קביעת זווית החיכוך והלכידות הפנימיים
בהתבסס על תוצאות הבדיקה, מתח הגזירה
τ=Z/A ב-kp/cm²,
אשר מתקבל מכוח הגזירה Z ב-kp ברגע הכשל ושטח החתך של המדגם A ב-cm². הבדיקה נעשית עם מכשירי 3 עד 4 הטעונים בלחץ נורמלי שונה σ=P/A ב kp/cm² כאשר P הוא העומס האנכי של המדגם ב-kp. בדרך כלל נלקחים הערכים הבאים של לחצים רגילים: 1,0; 2,0; 3,0 ו-4,0 kp/cm².
איור. 2. דיאגרמה של עיוותים אופקיים
בהתבסס על דיאגרמה של רכיבי חיכוך פנימיים, מתקבלים שני סוגי דיאגרמות 1 ותרשים של עיוותים אופקיים (איור 2).
הדיאגרמת של עיוותים אופקיים מתקבלת על ידי החלת התזוזה האופקית ΔL במ“מ של המסגרת העליונה של המכשיר על התחתונה על ציר האבססיס, אשר מתקבלת על ידי קריאת המשווה 9, ועל ציר הסמטה את מתח הגזירה המקביל ב-kpig_cm² ב-kp.τ². 2).
בהתאם לדחיסת הקרקע, מתקבל הדיאגרמה 1 עבור דחוס ותרשים 2 עבור חומר רופף.
עבור חומר דחוס, מתח הגזירה τ גדל בהתחלה די חד ביחס לתזוזה האופקית ΔL עד לגבול המידתיות P, ואז לאט יותר, בעוד העקומה של הדיאגרמה1גדל ומגיע לגובה המרבי B, ולאחר מכן התרשים יורד לאורך מסוים, כדי להגיע לבסוף לזרימה אופקית. אזור הטיפוס בקו ישר של דיאגרמת העיוות האופקי, שבו הגידול במתח הגזירה הוא פרופורציונלי לעלייה בעיוות, מניחים כאזור העיוות האלסטי. מעבר לגבול P, עליית מתח הגזירה יורדת בהתאם לעלייה בעיוותים ΔL עד לנקודה הגבוהה ביותר B בתרשים. באזור זה, החומר מתחיל “לזרום” והוא מאומץ כאזור של דפורמציה פלסטית. הנקודה הגבוהה ביותר בתרשים B1מייצג את מתח הגזירה המקסימלי max τ, וההנחה היא ששבר בקרקע מתרחש בנקודה זו, כלומר שנקודה B היא נקודת השבירה. מעבר לנקודה B, החומר נמצא במצב נוזלי, חוזק הגזירה יורד, וההנחה היא שבאזור זה, שבו החיבור בין החלקיקים נשבר, יש רק התנגדות הזזה שמתנגדת לכוח הגזירה האופקי. נקודה G שבה התרשים1עוברים בכיוון האופקי מאומצת כגבול ההחלקה.
מתח הגזירה בגבול הכשל B נקרא חוזק הגזירה או חוזק גזירה טהור τf, בעוד שמתח הגזירה בגבול התשואה G נקרא חוזק החלקה τg.
עבור חומר רופף, בתרשים התזוזה האופקית יש גם אזור אלסטי עם מגבלת פרופורציונליות P, אך במורד הזרם נמצא אזור פלסטי עד לגבול ההחלקה G, כלומר מתח הגזירה המקסימלי שווה לחוזק הגבול, החלקה (τ=τg), שמעבר לו המצב הנוזלי של החומר.
Sl.3. דיאגרמת גזירה, א) עבור קרקעות קוהרנטיות, ב) עבור קרקעות לא קוהרנטיות
דיאגרמת הגזירה מתקבלת כאשר הלחץ הרגיל σ ב-kp/cm מופעל על ציר האבססיס2, ועל ציר הסמין חוזק הגזירה המתאים τf ב-kp/cm2, כאשר שני הערכים הללו מיושמים באותו סולם (איור.3). מכיוון שעוצמת הגזירה τf של הקרקע עולה עם הלחץ הרגיל σ, היא תעשה עבור לחצים שונים σ1 להשיג נקודות A, B, C ו-D, המייצגות את חוזק הגזירה המקביל.
כדי לקבל נקודות בודדות A, B, C ו-D בתרשים3עבור קרקעות קוהרנטיות (איור.3א), חוזק ההחלקה _τ_g מאומץ. עם זאת, במקרה של אדמה חרסיתית, החומר מתחיל לזרום הרבה לפני הגעת גבול ההזזה G, וקיימת נטייה לאמץ את חוזק הגזירה בגבול המידתיות P כדי לקבוע את הלכידות c ואת זווית החיכוך הפנימי של הקרקע, אך מכיוון שהוא קטן יחסית, חוזק הגזירה עבורו מאומצת לרוב הדפורמציה ΔL בתרשים.2גדול פי שניים מהדפורמציה בשלב הקודם של הטעינה במכשיר. חוזק זה נמצא איפשהו בין הגבול של P ו-B, כלומר, G (איור.2).
חיבור נקודות A,B,C ו-D בתרשים 76a נותן דיאגרמת גזירה, שהיא קו ישר בבדיקות מוצלחות. על ידי הרחבת הדיאגרמה לצומת עם ציר הסמין, עבור σ = 0, מתקבל בהתבסס על תבנית קולומב τf = c+σ tgϕ ש_τf_ = c = לכידות הקרקע, בעוד השיפוע של התרשים של החיכוך הפנימי נותן את . על ידי הארכת דיאגרמת הגזירה בצד השני של ציר הסמין, המתח הנובע מהלכידות pk מתקבל על ציר האבססיס, כאשר גודל הלכידות c מתבטא כמקבילה להתנגדות חיכוך:
c = pk tgϕ, משם pk = c/tgϕ
עבור קרקעות לא קוהרנטיות, כגון חול, התרשים באיור. 3b, שעובר דרך מקור הקואורדינטות, שכן עבור σ = 0 נקבל τ = 0. עם זאת, אם החול הוא דק ורטוב, תרשים דומה לזה שבאיור. 3a, עם לכידות קטנה יותר c, המייצגת לכידות לכאורה. במקרה זה, המתח pk על ציר האבססיס המורחב בצד השני של מקור הקואורדינטות מייצג את המתח הנימים.
יצוין שלקביעת לכידות הקרקע וחיכוך על ידי בדיקת גזירה ישירה יש מספר חסרונות, שהחשובים שבהם הם שכשל קרקע מתרחש על משטח גזירה שנקבע מראש ולא על פני השטח של התנגדות הגזירה הקטנה ביותר, שבמהלך גזירת הדגימה במכשיר, תנועת הגזירה העליונה למסגרת מצטמצמת על התנועה העליונה למסגרת. ניתן לעקוב אחר עיוותים של הדגימה במהלך הגזירה רק לאורך קצר, כך שהתנגדות ההחלקה מעבר לגבול אינה יכולה לשלוט בשבר במידה מספקת, במיוחד במקרה של אדמה רכה כאשר העיוותים במהלך הגזירה גדולים וכו’.
בדיקת דחיסה תלת-צירית
הבדיקה מתבצעת על מנגנון תלת-צירי, בעל מבנים שונים, אך כולם מבוססים על אותו עיקרון, שהוא כדלקמן. הדגימה הבלתי מופרעת בצורת רולר מונחת אנכית על המעמד וחשופה ללחץ הרוחבי של המסה הנוזלית מכל הצדדים ולאחר מכן ללחץ האנכי, שגדל בהדרגה, עד שנגרם שבר בדגימה על פני השטח בעל ההתנגדות המינימלית לגזירה. בהתבסס על חוזק הגזירה בשבירה, מחושבים הלכידות וזווית החיכוך הפנימי של האדמה.
תיאור של התקן תלת-צירי
איור. 4. מנגנון תלת-צירי
המנגנון התלת-צירי (איור 4) מורכב בחלק התחתון של לוח הבסיס של החדר, עליו מונח מעמד המדגם, ובחלק העליון של הבוכנה להעמסה אנכית של המדגם והלוח העליון שסוגר את החדר. מידות המדגם הנפוצות ביותר הן קוטר ϕ=36 mm, גובה h=2,2-2,5_ϕ_. קוטר החדר הוא D=135mm, גובה H = 180 mm. צינור צר K1 לניקוז הדגימה מלמטה מתחיל ממרכז עמדת הדגימה, המקבל מים מהדגימה דרך צלחת נקבובית ומנקז אותו מחוץ לתא לתוך צינור זכוכית אנכי C1. אם הבדיקה מתבצעת ללא ניקוז הדגימה, תעלה זו משמשת למדידת לחץ המים בנקבוביות. בבסיס הברונזה של החדר יש תעלה K2 לאספקת מסה נוזלית על מנת למלא את החדר ולהשיג לחץ רוחבי בתא על הדגימה.
דרך הצלחת העליונה של החדר עוברת ידית הבוכנה להעמסת המדגם. המדגם בתא מוקף בקרום גומי, הנמשך בשני קצותיו ומחובר לבוכנה ולבסיס באמצעות טבעות גומי. באמצע הבוכנה יש תעלה K3 לניקוז הדגימה מהצד העליון.
דפנות החדר אטומות הרמטית עם גליל פרספקס המחובר ללוחות העליונים והתחתונים של החדר באמצעות טבעות גומי.
התא ממוקם על בסיס מוצק. הטעינה הרגילה של הדגימה נעשית באמצעות מנוף עם משקולות, שהיחס בינהן הוא לרוב 1: 10. המערכת להשגת לחץ רוחבי על הדגימה בתא מורכבת מבקבוק בעל מסה נוזלית B, המוכנס לתא באמצעות צינור, מנומטר למדידת לחץ אוויר ובקבוק עם אוויר דחוס. מעל הבוכנה ממוקם משווה להעמסת המדגם כדי למדוד את יציבות המדגם תחת עומס.
ניתן לכוונן את הלחץ הרוחבי של מסת הנוזל בתא לפי רצונו באמצעות לחץ האוויר בבקבוק B, באמצעות השסתומים V1 ו-V2. לחץ זה גורם ללחצים אופקיים בדגימה σ2 ו-σ3, אשר עקב החתך המעגלי של המדגם משתווים σ2 = σ3.
המסה הנוזלית יכולה להיות מים מזוקקים או שמן, מה שמועדף לאטימה טובה יותר, מכיוון שהמים יכולים לעבור דרך הברגים. בהשפעת לחץ האוויר בבקבוק B, המסה הנוזלית ממלאת את החדר עד לשסתום V6, שנסגר לאחר מכן. העומס האנכי של המדגם P, המועבר כמעט ללא חיכוך אל המדגם באמצעות ידית הבוכנה, חלקי שטח החתך של המדגם A נותן את המתח האנכי σ1 = P/A
ביצוע בדיקת דחיסה תלת-צירית
לדגימת הבדיקה היא מעובדת במכשיר נפרד, כך שמתקבלת רולר בקוטר 36 mm בגובה 78 mm או 90 mm, שעליו מניחים אבני סינון מלמעלה ומלמטה ושמים קרום גומי. לאחר מכן מניחים את המדגם יחד עם אבני הסינון על המעמד בתא, הקצוות, קרומי הגומי נמשכים על המעמד ועל בוכנת הטעינה ומאובטחים בטבעות גומי. על פי הנוהג במעבדות מסוימות, כמו פרופ’ סקמפטון בלונדון, ניקוז הדגימה בתא במהלך הבדיקה מואץ על ידי ציפוי דפנות הדגימה בנייר סינון, אותו מניחים לפני משיכת קרום הגומי. כאשר הדגימה מוכנסת למכשיר וצילינדר הפרספקס מקובע בלוח העליון והתחתון, ניתן לבצע בדיקות, שניתן לבצע בכמה דרכים, כגון:
-
בדיקות לא מנוקזות. בבדיקות אלו, ניקוז הדגימה אסור במהלך יישום הבדיקה הרוחבית והאנכית, בעוד שסתומים V4 ו-V5 סגורים.
-
בדיקות לא מסודרות עם קונסולידציה. במהלך הפעלת לחץ רוחבי, הדגימה מתנקזת (שסתומי V4 ו-V5 פתוחים), בעוד שבזמן הפעלת לחץ אנכי, אסור לנקז (V4 ו-V5 סגורים).
3_) דגימות מנוקזות_. הדגימה מנוקזת במשך כל משך הבדיקה (השסתומים V4 ו-V5 פתוחים), כך שמתרחש איחוד מוחלט ולא נוצרים מים לחוצים בנקבוביות במהלך הפעלת לחץ אנכי σ1. בדיקה זו נמשכת זמן רב, במיוחד עם אדמה חדירה גרועה, מכיוון שהטעינה האנכית σ1 חייבת להתבצע במספר רב של שלבים קטנים ויש להמתין לאיחוד בכל שלב. בנוסף, ניתן לבצע את הבדיקות המוזכרות עם דגימות רוויות ו-חלקיות רוויות_._
לאור האפשרויות הנ“ל, ניתן לבצע בדיקות דחיסה תלת-ציריות בגרסאות שונות ולהתאים בהתאם לסוג הקרקע בתנאי עומס.
המכשירים, הנהלים, היחידות, הערכים והדפוסים המתוארים מועברים ממקור היסטורי. הטקסט אינו מחקר גיאוטכני, פרוטוקול מעבדה, פרויקט יסוד, הוכחה ליציבות המדרון או תוכנית חפירה. בחירת הדגימה ושיטת הבדיקה, מצב הניקוז והגיבוש, מי התהום, משטר העומס, השפעות סיסמיות ובטיחות החפירה חייבות להיקבע עבור הקרקע והבניין הספציפיים, בהתאם לתקנות הנוכחיות, עם המעבדה המתאימה והמומחה הגיאוטכני המורשה.