Svarbi eksperto pastaba: Šis straipsnis yra archyvinė mokomoji apžvalga ir nėra geotechninis tyrimas, galiojantis laboratorijos standartas, pamatų skaičiavimas ar instrukcijų vadovas. Pradiniai terminai, procedūros, matavimo vienetai, vertės, klasifikacijos ir nuorodos į „mūsų reglamentus“ buvo perduoti nepatikrinus, ar laikomasi taikomų standartų ir reglamentų. Grunto tyrimus, metodo pasirinkimą, rezultatų interpretavimą ir projektinius sprendimus turi atlikti įgalioti geotechnikos ekspertai ir konkrečiam objektui bei vietai atitinkama laboratorija.
Dirvožemio gniuždymo tema nėra naujojo viešo Savo Kusić pasiūlymo dalis. Dabartinę gamybą sudaro mediniai langai, mediniai-aliuminio langai ir pagal užsakymą pagamintos durys. Dėl konkretaus lango ar durų projekto galite atsiųsti prašymas dėl pasiūlymo.
Edometro tyrimo pagrindas
Dirvožemio gniuždymas nustatomas atliekant suspaudimo bandymą su apsaugotu šoniniu išsiplėtimu, kuris dar vadinamas edometro bandymu arba sutvirtinimo bandymu.
Tyrimas atliekamas su netrikdomais mėginiais, o kai kuriais atvejais ir su sutrikdytais. Pirmuoju atveju tiriamasis ėminys imamas suspaudžiant metalinius žiedus į didesnį, netrikdomą mėginį, kuris vėliau kartu su žiedu tiekiamas į aparatą, nupjovus mėginio perteklių ir išlyginus jo paviršius cilindro kraštais. Antruoju atveju žiedas užpildomas konsistencijos mėginiu tekėjimo taške ir tokioje būsenoje įvedamas į edometrą.
Bandymas atliekamas naudojant aparatą, kurį pirmą kartą sukonstravo Terzaghi ir pavadintą Oedometru. Šiandien yra keletas skirtingų šio aparato konstrukcijų, tačiau jos visos yra pagrįstos tuo pačiu principu, tikrinant dirvožemio mėginio suspaudimą veikiant apkrovai ir užkertant kelią šoniniam plėtimuisi.
Edometras: įrenginio aprašymas
Pav. 1. Odometras
Edometras susideda iš metalinio cilindro, kuriame mėginys yra tarp dviejų filtravimo akmenų (1 pav.). Mėginys įvedamas į aparatą metaliniu žiedu, kurio skersmuo 7-10 cm ir 1-4 cm aukštis. Apkrova P perkeliama į mėginį per viršutinį filtro akmenį. Po apatiniu filtro akmeniu cilindro apačioje yra kanalai, skirti vandeniui iš mėginio išleisti į kapiliarinį vamzdelį, taip pat vandens tiekimui. Kadangi mėginio suspaudimas vyksta porų sąskaita, nes porose esančios kietos grunto dalelės ir vanduo praktiškai nesuspaudžiami, būtina užtikrinti, kad bandymo metu iš mėginio nutekėtų vanduo, o tai įmanoma naudojant filtravimo akmenį, kanalą ir kapiliarinį vamzdelį.
Kairėje prietaiso pusėje yra vandens tiekimo vamzdis su čiaupu priešais cilindrą, o kapiliarinis vamzdis yra dešinėje, čiaupas už cilindro. Kapiliarinis vamzdelis taip pat skirtas dirvožemio pralaidumo koeficientui k nustatyti.
Testavimas
Kai mėginys įdedamas į cilindrą ir surinktas aparatas, užsukite kairįjį čiaupą, vandens tiekimą ir atidarykite dešinįjį čiaupą, kad vanduo tekėtų į kapiliarinį vamzdelį. Tada artėjama prie mėginio apkrovos, kuri taikoma palaipsniui. Paprastai taikomos šios apkrovos:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2ir toliau iki didžiausios numatomos grunto apkrovos po pastatu, paprastai iki10kp/cm2, o su užtvankomis gali būti dar daugiau20kp/cm2. Kiekviename apkrovos lygyje, jo taikymo momentu, paleidžiamas chronometras ir tam tikrais laiko intervalais15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, tada kas toliau24h, kol mėginys susijungs esant tokiam apkrovos lygiui, lyginamajame įrenginyje nuskaitomas atitinkamas nuosėdis tūkstantosiomis milimetro dalimis ir įrašomas į įrašą. Laikoma, kad konsolidacija buvo pasiekta, jei imties atsiskaitymas yra Δh ≤0,02 mmlaikui24valandą. Pasiekus konsolidaciją, taikomas kitas apkrovos lygis ir visa procedūra kartojama tuo pačiu būdu ir taip iki galutinio apkrovos lygio.
Sutvirtinimo bandymas su apsaugotu šoniniu plėtimu atliekamas pakrovimo ir iškrovimo metu, siekiant nustatyti dirvožemio elastines savybes. Pakrovę pavyzdį iki tam tikro laipsnio, iškrauname jį tokiu pat laipsniškumu, kaip ir įdėjome. Pagalba paprastai atliekama vėliau2,0kp/cm2,4,0kp/cm2ir6,0kp/cm2.
Paprastai bandymas atliekamas su mėginiu po vandeniu, kuris laikomas ant kairiojo stiklinio vamzdelio aparate esančio mėginio viršutinio paviršiaus aukštyje. Mėginio gniuždomumo tyrimas, esant vandeniui, atliekamas dėl šios priežasties, nes bandymas trunka ilgai, o mėginys per tą laiką išdžiūsta, ko pasekoje mėginio gniuždomumas būtų mažesnis nei faktinis dirvožemio gniuždomumas jo natūralios drėgmės būsenoje. Be to, natūrali dirvožemio drėgmė gali būti didesnė nei buvo mėginių ėmimo metu, ypač pakilus gruntinio vandens lygiui, o tai gali lemti didelį nukrypimą nuo faktinio dirvožemio gniuždomumo aukšto vandens lygio laikotarpiu.
Bandymo rezultatai taikomi trijų tipų diagramoms, būtent santykinei suspaudimo diagramai, poringumo koeficiento pokyčio diagramai ir laiko atsiskaitymo diagramai.
Santykinio suspaudimo diagrama
Ši diagrama gaunama, kai bandiniui ant abscisių ašies taikomas normalus slėgis σ = P/A, kur P yra apkrova, veikianti mėginį per viršutinį filtro akmenį, kp/cm2, A yra santykinis mėginio skerspjūvio plotas, suspaudimas ir ašis ant paratinės. Δh/h kur Δh yra mėginio nusėdimas veikiant apkrovai Δσ konsolidavimo metu, h mėginio aukštis prieš pakrovimą (2 pav.).
pav. 2. Santykinė suspaudimo diagrama
Įkeliant gaunama pirminio suspaudimo diagrama a.
Iškrovimo metu, jei įjungtas netrukdomas vandens įsiurbimas, todėl mėginys iškrovimo metu liko po vandeniu, jis grįžta į pradinę būseną, t. y. išbrinksta. Tačiau pavyzdys negrįžta į pradinę būseną, o tai reiškia, kad, be elastingumo, jis patyrė ir plastinę (nuolatinę) deformaciją. Todėl šiuo atveju iškrovimo metu gaunama išsipūtimo diagrama b. Tačiau jei bandymas buvo atliktas negaunant vandens, vietoj brinkimo diagramos pateikiama vadinamoji elastingumo diagrama.
Jei mėginys vėl įkeliamas po iškrovimo, gaunama antrinio suspaudimo diagrama c. Brinkimo diagrama ir antrinio suspaudimo diagrama c sudaro tarp jų histerezės kilpą. Molyje histerezės kilpos yra reikšmingos, todėl deformacijos brinkimo ir antrinio suspaudimo srityje (schemos b ir c) laikomos ne elastingomis, o grįžtamomis, nes pagal Huko dėsnį nėra proporcingos apkrovai. Deformacijos pirminio suspaudimo srityje (diagrama a) toje dalyje, kurioje jos negrįžo, yra nuolatinės (negrįžtamos).
Dirvožemio gniuždymo modulis
Iš santykinio gniuždymo diagramos gauname pagal Huko dėsnį analogiškai Jungo tamprumo moduliui E tampriai medžiagai, grunto gniuždomumo modulį Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
kur Δσ yra apkrovos prieaugis, Δh/h yra atitinkamas santykinis suspaudimas, paimtas iš pirminės suspaudimo diagramos a (2 pav.).
Grunto gniuždomumo modulis Ms skiriasi nuo tamprios medžiagos tamprumo modulio E, nes Ms nėra pastovus vienai ir tai pačiai medžiagai, o yra kintantis ir didėja esant normaliai apkrovai σ. Todėl viena konkreti gniuždomumo modulio vertė Ms gali būti pateikta tik vienam siauram normalios dirvožemio apkrovos intervalui Δσ. Jei modulio Ms reikšmė didesnė, grunto gniuždomumas yra mažesnis ir atvirkščiai. Remiantis mūsų pamatų nuostatomis, taikomas toks natūralios būklės dirvožemio gniuždomumo modulio kriterijus:
Toliau pateikta klasifikacija yra perkelta iš pradinio teksto, įskaitant pasikartojantį intervalą 100-400 kp/cm2. Jis nebuvo patikrintas ar suderintas su galiojančiais reglamentais.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 ypač gniuždomas gruntas
Ms = 20 - 50 kp/cm2 labai gniuždomas gruntas
Ms = 50 – 100 kp/cm2 vidutiniškai gniuždomas gruntas
Ms = 100 – 400 kp/cm2 mažiau suspaudžiamas gruntas
Ms = 100 – 400 kp/cm2 šiek tiek gniuždomas gruntas
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 šiek tiek gniuždomas gruntas
Ms > 1000 kp/cm2 labai mažai gniuždomas gruntas.
Dirvožemio elastingumo modulis
Lygiai taip pat gauname dirvožemio elastingumo modulį E:
E = Δσ / (Δh/h) \ [kp/cm2],
kur santykinis suspaudimo prieaugis Δh/h paimtas iš dirvožemio elastingumo diagramos atitinkamam normalaus slėgio prieaugiui Δσ.
Normalus sutankintas ir per daug sutankintas dirvožemis
Sl.3. Suardyto dirvožemio mėginio poringumo koeficiento kitimo diagrama
Jei atliksime edometro testą su sutrikdytu mėginiu, kurį įvedėme į aparatą takumo taške, o bandymo rezultatus pavaizduojame akytumo koeficiento e pokyčio diagramoje priklausomai nuo slėgio σ (pav.3) konsolidavimo srautas pavaizduotas diagramomis 1 pirminei apkrovai, 2 palengvėjimui, 3 antrinei apkrovai iki pirminės apkrovos išplėtimo σa ribos a ir 4 viršija šią ribą.
Reljefo schema2ir antrinio suspaudimo diagrama3sudaro histerezės kilpą, už kurios diagrama4tęsiasi diagramos plėtinyje1, be lūžio, lyg ir nebuvo iškrovimo ir perkrovimo.
Sl.4. Nepažeisto dirvožemio mėginio poringumo koeficiento kitimo diagrama
Tačiau jei edometro testą atliksime taip pat, kaip ir anksčiau, su netrukdomu mėginiu, paimtu iš tam tikro dirvožemio gylio (pav.4), antrinės apkrovos diagrama3parodys esant vienai konkrečiai apkrovai σb lūžį taške b, po kurio diagrama bus tęsiama4turėti didesnį nuolydį. Šis lūžis įvyko dėl to, kad dirvožemis, iš kurio buvo paimtas mėginys, buvo apkrautas didesne apkrova p=γt nei mėginio apkrova σ odometre. Didesnė apkrova p atsiranda dėl esamų viršutinių dirvožemio sluoksnių svorio į reljefo paviršių, kurį vadiname dirvožemio slėgiu, arba nuo ankstesnių dirvožemio sluoksnių apkrovos, laikui bėgant nusinešusios erozijos arba moreninio dirvožemio ar ledo, kurį vadiname išankstiniu apkrovimu. Perteklinio sutvirtinimo išvaizda ypač būdinga moliui, kur skiriame įprastai sutvirtintą ir pertvirtintą molį.
Paprastai sutvirtintas molis
Paprastai sutvirtintas molis yra mažesniame gylyje po žemės paviršiumi, kuris anksčiau nebuvo veikiamas išankstinės apkrovos. Šio molio mėginys, įkeltas į edometrą apkrovomis, didesnėmis už viršutinių „dirvožemio slėgio“ sluoksnių svorį, rodo nenutrūkstamą sutvirtinimo srautą, be pertraukų santykinėje suspaudimo diagramoje arba poringumo koeficiento kitimo diagramoje. Šio molio nusėdimas esant objekto apkrovai yra normalus, t.y., esant tam tikram apkrovimui, nusėdimas laikui bėgant mažėja.
Pernelyg sutvirtintas molis
Pernelyg sutvirtintas molis yra didesniame gylyje arba anksčiau buvo iš anksto apkrautas. Šio molio mėginys, įkeltas į edometrą, kurio slėgis yra didesnis nei dirvožemio slėgis arba išankstinė apkrova, santykinėje suspaudimo diagramoje arba poringumo koeficiento kitimo diagramoje rodo lūžį, vadinamąjį. geologinis lūžis g, su stipriu krypties pasikeitimu (pav.5a). Šio molio nusėdimas po konstrukcija yra mažas, kai apkrova mažesnė už grunto slėgį arba išankstinę apkrovą σ1, bet tampa žymiai didesnis, kai apkrova viršija σ1.
Jei geologinis lūžis nėra aiškiai apibrėžtas, jis nustatomas naudojant diagramos liestinę (1 pav.).5b).
Sl.5. Perkonsoliduoto molio poringumo koeficiento pokyčių diagrama
Laiko atsiskaitymo diagrama
Ši diagrama, dar vadinama konsolidavimo diagrama, gaunama, kai kiekvienam mėginio apkrovos laipsniui odometre abscisių ašiai taikomas laikas t valandomis, o ordinačių ašiai - nusistovėjimas mm (1 pav.).6a) arba procentais nuo viso atsiskaitymo (pav.6b).
Sl.6. Laiko atsiskaitymo diagrama
Nesurišti ir surišti dirvožemiai veikiant apkrovai elgiasi skirtingai. Purūs dirvožemiai, tokie kaip smėlis, turi dideles poras, iš kurių esant apkrovai greitai išspaudžiamas vanduo, todėl dirvožemis greitai nusėda, o didžiausias nusėdimas atsiranda apkrovos pradžioje ir galutinį nusėdimą pasiekia tam tikroje apkrovoje per gana trumpą laiko tarpą. Kietieji dirvožemiai, tokie kaip molis, turi mažas poras, iš kurių esant apkrovai sunku išspausti vandenį. Suslėgto dirvožemio nusėdimo laike yra dvi fazės. Pirmoje fazėje, iškart po apkrovos ant grunto, kadangi vanduo negali ištekėti iš porų, jis įtempiamas ir gauna visą taikomą apkrovą. Antrame etape įtemptas porų vanduo dėl apkrovos pradeda stumti į lauką, veikiamas savo įtempimo, kuris palaipsniui pereina į kietąsias dirvožemio daleles. Šioje antroje fazėje dalelės susijungia ir poros susitraukia. Nusėdimo procesas tęsiasi tol, kol slėgis vanduo išstumiamas iš porų, t. y. kol porose nustoja egzistuoti įtempta vandens būsena. Todėl dirvožemio sutvirtinimas pirmiausia yra hidrodinaminė problema, kuri priklauso nuo dirvožemio pralaidumo ir poringumo. Molio atveju, kurio pralaidumas mažas, sutvirtinimo procesas gali užtrukti labai ilgai, be to, nuosėdos gali būti žymiai didesnės dėl didesnio bendro poringumo nei smėlio atveju. Remiantis konsolidavimo testu, atsiskaitymo laiko eiga gali būti skaičiuojama visai konsolidacijos trukmei ir atskiromis fazėmis.