Mikilvæg athugasemd frá sérfræðingum: Þessi grein er fræðslurit um skjalavörslu og er ekki jarðtæknirannsókn, gildur rannsóknarstofustaðall, grunnútreikningur eða leiðbeiningarhandbók. Upprunalegu skilmálar, verklagsreglur, mælieiningar, gildi, flokkanir og tilvísanir í „reglur okkar“ voru fluttar án þess að athuga hvort farið væri að gildandi stöðlum og reglugerðum. Jarðvegsprófanir, val á aðferð, túlkun niðurstaðna og hönnunarákvarðanir skulu framkvæmdar af viðurkenndum jarðtæknisérfræðingum og viðeigandi rannsóknarstofu fyrir tiltekinn hlut og staðsetningu.
Umræðuefnið um þjöppun jarðvegs er ekki hluti af nýju opinberu tilboði Savo Kusić. Núverandi framleiðsluáhersla samanstendur af viðargluggum, viðar-álgluggum og sérsmíðuðum hurðum. Fyrir tiltekið glugga- eða hurðarverkefni geturðu sent beiðni um tilboð.
Grunnur vegmælaprófunar
Þjöppunarhæfni jarðvegsins er ákvarðað með þjöppunarprófi með hindraðri hliðarþenslu, sem einnig er kallað vegmælapróf eða þéttingarpróf.
Prófið er gert með óröskuðum sýnum og í sumum tilfellum með trufluðum. Í fyrra tilvikinu er prófunarsýnið tekið með því að þrýsta málmhringjum í stærra, ótruflað sýni, sem síðan er sett inn í tækið ásamt hringnum eftir að umframsýni hefur verið skorið af og yfirborð þess jafnað með brúnum kútsins. Í öðru tilvikinu er hringurinn fylltur með sýninu í stöðugu ástandi við flæðimark og í því ástandi er hann settur inn í vegmælinn.
Prófið er framkvæmt með því að nota tækið sem fyrst var smíðað af Terzaghi og kallaður Ödulmælir. Í dag eru nokkrar mismunandi smíðir á þessu tæki, en þær eru allar byggðar á sömu reglu, prófun á þjöppun jarðvegssýnis undir álagi með fyrirbyggjandi hliðarþenslu.
Vegamælir: tækislýsing
Mynd. 1. Kilometermælir
Kjarðmælir samanstendur af málmhólk þar sem sýnishornið er staðsett á milli tveggja síusteina (mynd 1). Sýnið er sett inn í tækið í málmhring með þvermál 7-10 cm og hæð 1-4 cm. Álagið P er flutt í sýnið í gegnum efri síusteininn. Fyrir neðan neðri síusteininn eru rásir í botni strokksins til að tæma vatn úr sýninu inn í háræðsrörið, sem og fyrir vatnsveitu. Þar sem þjöppun sýnisins fer fram á kostnað svitaholanna, vegna þess að fastar jarðvegsagnir og vatn í svitaholunum eru nánast ósamþjappanlegar, er nauðsynlegt að tryggja að vatnið tæmist úr sýninu meðan á prófuninni stendur, sem er gert mögulegt með síusteini, rás og háræðaröri.
Vinstra megin á tækinu er vatnsveiturör með krana fyrir framan strokkinn, en háræðarör er hægra megin, með krana fyrir aftan strokkinn. Háræðarörið þjónar einnig til að ákvarða jarðvegsgegndræpisstuðulinn k.
Próf
Þegar sýnið er komið fyrir í strokknum og búnaðurinn er settur saman, lokaðu vinstri krananum, vatnsveitunni og opnaðu hægri kranann, svo að vatn flæði inn í háræðarörið. Þá er nálgast álag sýnisins sem er beitt smám saman. Eftirfarandi álag er venjulega beitt:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2og lengra upp í hámarks jarðvegsálag sem gert er ráð fyrir undir byggingunni, að jafnaði allt að10kp/cm2, og með stíflum getur það verið enn meira20kp/cm2. Á hverju álagsstigi, á því augnabliki sem það er beitt, er skeiðklukka ræst og með ákveðnu millibili15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, þá hvert lengra24h, þar til sýnishornið er sameinað undir því álagsstigi, er samsvarandi uppgjör í þúsundustu úr millimetrum lesið á samanburðartækið og skráð í skrána. Gert er ráð fyrir að samþjöppun hafi náðst ef uppgjör úrtaksins er Δh ≤0,02 mmfyrir tímann24klukkustund. Eftir að samþjöppun er náð er næsta álagsstigi beitt og allt ferlið er endurtekið á sama hátt og svo framvegis þar til lokastigi álagsins er.
Þéttingarprófið með fyrirbyggjandi hliðarþenslu er framkvæmt með hleðslu og affermingu, til að ákvarða teygjanlega eiginleika jarðvegsins. Eftir að hafa hlaðið sýninu upp að vissu marki, affermum við það með sömu hægfara og við hlóðum það. Léttir eru venjulega gerðar á eftir2,0kp/cm2,4,0kp/cm2og6,0kp/cm2.
Að jafnaði er prófunin gerð með sýninu undir vatni, sem haldið er á vinstra glerrörinu í hæð efra yfirborðs sýnisins í tækinu. Þess vegna er prófun á þjöppunarhæfni sýnisins í viðurvist vatns vegna þess að prófunin tekur langan tíma og sýnið þornar á þeim tíma, þar af leiðandi yrði þjöppunarhæfni sýnisins lægri en raunverulegur þjappanleiki jarðvegsins í náttúrulegu rakaástandi. Þar að auki getur náttúrulegur raki jarðvegs verið meiri en hann var við sýnatöku, sérstaklega þegar grunnvatnsstaðan hækkar, sem gæti leitt til verulegs fráviks frá raunverulegum þjöppunarhæfni jarðvegsins á tímabili hávatnsstöðu.
Prófniðurstöðurnar eru notaðar á þrjár gerðir af skýringarmyndum, þ.e. hlutfallsþjöppunarmynd, breytingaskýringu á gropstuðli og tímauppgjörsmynd.
Hlutfallsleg þjöppunarmynd
Þessi skýringarmynd er fengin þegar eðlilegum þrýstingi er beitt á sýnishornið á abscissa ásnum σ = P/A, þar sem P er álagið sem verkar á sýnishornið í gegnum efri síusteininn í kp/cm2, A er þversniðsflatarmálið á sýninu, og á raðlínu sýnisins, þjöppun Δh/h þar sem Δh er uppgjör sýnisins undir álagi Δσ við sameiningu, h sýnishæð fyrir hleðslu (mynd 2).
Mynd. 2. Hlutfallsleg þjöppunarmynd
Við hleðslu fæst skýringarmynd af aðalþjöppun a.
Á meðan á affermingu stendur, ef óhindrað inntaka vatns er virkt, þannig að sýnið hélst undir vatni við affermingu, fer það aftur í upprunalegt ástand, þ.e.a.s. bólga. Hins vegar fer sýnið ekki aftur í upphafsstöðu, sem þýðir að það hefur auk teygjanlegrar aflögunar orðið fyrir plastri (varanleg) aflögun. Þess vegna, í þessu tilviki, er bólgumyndin b fengin við affermingu. Hins vegar, ef prófið var framkvæmt án þess að fá vatn, í stað bólgumynd, svokallaða teygjanleikamynd.
Ef sýninu er hlaðið aftur eftir affermingu fæst aukaþjöppunarmyndin c. Bólgumyndin og aukaþjöppunarmyndin c mynda hysteresis lykkju á milli þeirra. Í leir eru hysteresis lykkjur umtalsverðar og því er aflögun á svæði bólgu og aukaþjöppunar (mynd b og c) ekki talin teygjanleg, heldur afturkræf, þar sem þau eru ekki í réttu hlutfalli við álagið samkvæmt lögum Hooke. Aflögun á svæði frumþjöppunar (mynd a) í hlutanum þar sem þær komu ekki aftur eru varanlegar (óafturkræfar).
Jarðvegsþjöppunareining
Af skýringarmynd af hlutfallslegri þjöppun fáum við samkvæmt lögmáli Hooke á hliðstæðan hátt við teygjanleikastuðul Jungs E fyrir teygjanlegt efni, þjöppunarstuðul jarðvegsins Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
þar sem Δσ er álagsaukning, Δh/h er samsvarandi hlutfallsleg þjöppun, sem er tekin úr aðalþjöppunarmynd a (mynd 2).
Þjöppunarstuðull jarðvegsins Ms er frábrugðinn mýktarstuðull E teygjanlegs efnis, vegna þess að Ms er ekki stöðugur fyrir eitt og sama efni heldur breytilegt og eykst með eðlilegu álagi σ. Þess vegna er aðeins hægt að gefa eitt sérstakt gildi á þjöppunarstuðul Ms fyrir eitt þröngt bil venjulegs jarðvegsálags Δσ. Ef gildi einingarinnar Ms er hærra er þjöppunarhæfni jarðvegsins lægri og öfugt. Samkvæmt grunnreglugerð okkar er eftirfarandi viðmiðun fyrir þjöppunarstuðul jarðvegs í náttúrulegu ástandi samþykkt:
Flokkunin hér að neðan er flutt frá upprunalega textanum, þar á meðal endurtekið bil 100-400 kp/cm2. Það hefur ekki verið athugað eða samræmt gildandi reglugerðum.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 einstaklega þjappanlegur jarðvegur
Ms = 20 - 50 kp/cm2 mjög þjappanlegur jarðvegur
Ms = 50 - 100 kp/cm2 miðlungs þjappanlegur jarðvegur
Ms = 100 - 400 kp/cm2 minna þjappanlegur jarðvegur
Ms = 100 - 400 kp/cm2 örlítið þjappanlegur jarðvegur
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 örlítið þjappanlegur jarðvegur
Ms > 1000 kp/cm2 mjög lítið þjappanlegan jarðveg.
Jarðvegsmýktareining
Á sama hátt fáum við mýktarstuðul jarðvegsins E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
þar sem hlutfallsleg þjöppunaraukning Δh/h er tekin úr jarðvegsmýktarmynd fyrir samsvarandi eðlilega þrýstingshækkun Δσ.
Venjulegur þéttur og ofþéttur jarðvegur
Sl.3. Skýringarmynd um breytingu á gropstuðli raskaðs jarðvegssýnis
Ef við framkvæmum vegmælapróf með trufluðu sýni, sem við settum inn í tækið á viðmiðunarmarki, og við teiknum niðurstöður prófsins á skýringarmynd af breytingunni á gropstuðlinum e eftir þrýstingnum σ (mynd.3) samstæðuflæðið er táknað með skýringarmyndum 1 fyrir aðalálag, 2 fyrir léttir, 3 fyrir aukaálag upp að mörkum a af aðalálagsframlengingu σa og 4 umfram þau mörk.
Léttmynd2og aukaþjöppunarmynd3mynda hysteresis lykkju að baki sem skýringarmyndin4heldur áfram í framlengingu skýringarmyndarinnar1, án brota, eins og það væri engin afferming og endurhleðsla.
Sl.4. Skýringarmynd um breytingu á gropstuðli óraskaðs jarðvegssýnis
Hins vegar, ef við framkvæmum vegmælaprófið á sama hátt og áður með óröskuðu sýni tekið úr ákveðnu dýpi jarðvegsins (mynd.4), skýringarmynd fyrir aukaálag3mun sýna við eina tiltekna álag σb brot í punkti b, eftir það heldur skýringarmyndin áfram4hafa meiri halla. Þetta brot varð vegna þess að jarðvegurinn sem sýnið var tekið úr var undir meira álagi p=γt en álag sýnisins σ í vegmælinum. Hærra álagið p stafar af þyngd þeirra efri jarðvegslaga sem fyrir eru upp á yfirborð landslagsins, sem við köllum jarðvegsþrýsting, eða frá álagi fyrri jarðvegslaga sem flutt eru með tímanum með rofi eða frá mýrujarðvegi eða ís, sem við köllum forálag. Yfirbragð ofþjöppunar er sérstaklega einkennandi fyrir leir, þar sem greint er á milli venjulega þétts og ofþétts leir.
Venjulega þéttur leir
Venjulega þéttur leir er á grynnra dýpi undir yfirborði jarðar, sem hefur ekki áður verið fyrir álagi. Sýnishorn af þessum leir, hlaðið í vegmælinum með meiri álagi en þyngd efri „jarðvegsþrýstings“ laganna, sýnir samfellt þéttingarflæði, án brota á hlutfallslegu þjöppunarmyndinni eða í skýringarmyndinni fyrir breytingu á gropstuðul. Setning þessa leirs undir álagi hlutarins er eðlileg, þ.e.a.s. við ákveðið álag minnkar set með tímanum.
Ofþéttur leir
Ofþéttur leir er á meira dýpi eða hefur áður verið fyrir álagi. Sýnishorn af þessum leir hlaðinn í vegmælinum með meiri þrýstingi en jarðvegsþrýstingur eða forálag sýnir brot á hlutfallsþjöppunarmyndinni eða á gropstuðullsbreytingarmyndinni, svokölluðu. jarðfræðilegt brot g, með sterkri stefnubreytingu (mynd.5a). Setning þessa leirs undir burðarvirkinu er lítið fyrir álag undir jarðvegsþrýstingi eða forálagi σ1, en verður verulega stærri fyrir álag yfir σ1.
Ef jarðfræðilegt brot er ekki skýrt skilgreint, þá er það ákvarðað með því að nota snerti við skýringarmyndina (mynd.5b).
Sl.5. Skýringarmynd af breytingum á gropstuðli ofþéttum leir
Tímauppgjörsmynd
Þessi skýringarmynd, sem einnig er kölluð samþjöppunarmynd, er fengin þegar, fyrir hverja hleðslu sýnis í vegmælinum, er tíminn t í klukkustundum settur á abscissa-ásinn og uppgjör í mm á ordinatásinn (mynd.6a) eða í % af heildaruppgjöri (mynd.6b).
Sl.6. Tímauppgjörsmynd
Óbundinn og bundinn jarðvegur hegðar sér öðruvísi við álag. Laus jarðvegur eins og sandur hefur stórar svitaholur sem vatn þrýstist fljótt út við álag þannig að jarðvegurinn sest hratt, þar sem mesta landnámið verður í upphafi álags og nær endanlegu seti við tiltekið álag á tiltölulega stuttu millibili. Samloðandi jarðvegur eins og leir hefur litlar svitaholur sem erfitt er að kreista vatn úr undir álagi. Tveir áfangar eru í tímaferli þjappaðs jarðvegsseturs. Í fyrsta áfanga, strax eftir að álagið er beitt á jarðveginn, þar sem vatnið getur ekki flætt út úr svitaholunum, verður það stressað og tekur við öllu álaginu. Á öðru stigi byrjar álagað svitaholavatnið að þrýsta út undir eigin álagi vegna álagsins sem færist smám saman yfir í fastu jarðvegsagnirnar. Í þessum öðrum áfanga koma agnirnar saman og svitaholurnar minnka. Sigferlið heldur áfram þar til þrýstivatninu er þvingað út úr svitaholunum, þ.e.a.s. þar til streituástand vatns í svitaholunum hættir að vera til. Því er jarðvegsþétting fyrst og fremst vatnsaflsvandamál, sem er háð gegndræpi jarðvegs og gropleika. Þegar um er að ræða leir, þar sem gegndræpi er lítið, getur þéttingarferlið tekið mjög langan tíma og auk þess getur setið verið umtalsvert meira vegna meiri heildargljúps en þegar um sand er að ræða. Á grundvelli samþjöppunarprófsins er hægt að reikna út uppgjörstímann fyrir allan samstæðutímann og í einstökum áföngum.