Arhīvu ekspertu saturs: rakstā ir saglabāts vēsturisks pārskats par ģeotehniskajiem terminiem, formulām un laboratorijas procedūrām. Tas nav ģeotehnisks pētījums, uzbēruma projekts, blīvēšanas specifikācija, kvalitātes kontroles plāns vai pašreizējā standarta aizstājējs. Grunts parametrus, iekārtas, blīvēšanas enerģiju, pieņemšanas kritērijus un drošas darba metodes nosaka pilnvarots ģeotehniskais inženieris un akreditēta laboratorija, pamatojoties uz konkrēto grunti un objektu.
Mūsdienās Savo Kusić koncentrējas uz koka logiem, koka-alumīnija logi, pielāgoti logi, durvis un piedāvājuma pieprasījumi. Šis raksts paliek kā tehniskais arhīvs un neatspoguļo ģeotehniskās projektēšanas, testēšanas vai zemes darbu veikšanas piedāvājumu.
Irdenas augsnes sablīvēšana
Irdenas augsnes blīvēšana ir atkarīga no cieto daļiņu izmēra un formas, kā arī no tās struktūras. Nesaistītas augsnes gadījumā ir noteiktas robežas, kurās pārvietojas porainības n un porainības koeficienta e vērtības retākajai un blīvākajai struktūrai.
Ja nesaistīto materiālu izžāvē un lēnām ielej vārglāzē, lai tas lejot nesablīvētu, tiek iegūta tā retākā struktūra. Šī struktūra atbilst porainības koeficientam emax, kura vērtība smiltīm sākotnējā tekstā ir robežās:
emax =0,7-1,0.
Ja vienu un to pašu materiālu lej vārglāzē plānās kārtās un katru kārtu sablīvē ar koka āmuru, līdz tilpums ir nemainīgs, t.i., kamēr tas pārstāj nosēsties blietējot, tiek iegūta tā blīvākā struktūra. Tas atbilst porainības koeficientam emin, kura vērtība smiltīm ir:
emin = 0,45–0,65.
Nesaistītas augsnes sablīvēšanos izsaka ar relatīvo sablīvēšanos ID, koeficientu, kas parāda augsnes sablīvēšanās pakāpi attiecībā pret lielāko sablīvēšanos:
kur e ir augsnes porainības koeficients dabiskā sablīvējuma stāvoklī. Relatīvā blīvuma galīgās vērtības ir:
- retākajai struktūrai e = emax; ID =0;
- blīvākajai struktūrai e = emin; ID =1.
Kritērijs smilšainās augsnes sablīvēšanai saskaņā ar Terzaghi oriģināltekstā ir šāds:
- reti sablīvētas smiltis: ID =0-1/3;
- vidēji sablīvētas smiltis: ID =1/3–2/3;
- blīvi sablīvētas smiltis: ID =2/3-1.
Ceļu un uzbērumu gadījumā tekstā ir nepieciešams ID =2/3-1.
Iepriekšējās formas vietā var izmantot tilpumu attiecību:
kur V ir neskartā augsnes parauga tilpums, Vmax ir tāda paša daudzuma augsnes tilpums vismazākā sablīvējuma stāvoklī, un Vmin ir tāda paša daudzuma augsnes tilpums maksimālā sablīvējuma stāvoklī.
Lietošanas ierobežojums: vēsturiskās klasifikācijas un terminus nedrīkst tieši pārnest uz projektu vai būvlaukumu. Augsnes veids, paraugu ņemšanas metode, parauga stāvoklis, piemērojamais standarts un projekta prasības var mainīt metodi un kritērijus.
Saistītās augsnes sablīvēšana
Saistītā augsnē sablīvēšanās ir atkarīga ne tikai no cieto sastāvdaļu izmēra un formas un to struktūras, bet arī no kohēzijas. Kohēzijas dēļ cietās daļiņas ir salipušas kopā, tāpēc ūdens izspiešana no porām blīvēšanas laikā ir daudz grūtāka nekā ar nesaistītu augsni, kuras daļiņas slodzes ietekmē pārvietojas vieglāk.
Blietējot saistīto augsni, liela nozīme ir ūdens daudzumam. Blietējot, ūdens tiek izspiests no porām un ūdens plēves biezums samazinās; samazinās porainība, palielinās bīdes izturība un tilpuma blīvums. Jo lielāks blīvums, jo vairāk cietvielu un mazāk poru tilpuma vienībā. Šī attiecība tika pieņemta par pamatu saistītās augsnes sablīvēšanās novērtēšanai. Blīvēšanas kontrole tekstā tiek veikta, izmantojot sauso tilpuma svaru:
γd = Wd/V [N/cm3]
kur Wd ir pilnībā izžuvuša augsnes parauga svars N, un V ir tā paša parauga tilpums saspiestā stāvoklī pirms žāvēšanas, cm3.
Proktora izmēģinājums
Proktora tests kalpo, lai noteiktu sakarību starp ūdens daudzumu augsnē un tās sablīvēšanos. Tas nosaka optimālo mitrumu, t.i., mitrumu, pie kura sablīvētajai augsnei ir maksimālais sausas tilpuma svars noteiktai blīvēšanas enerģijai.
Vēsturiski aprakstītais Proktora aparāts (att1) sastāv no metāla cilindra ar iekšējo diametru Ø =10 cm, augstums12 cm(attēls1_a_), tāda paša augstuma diametra cilindra turpinājums10 cm(attēls1_b_) un metāla blietētāja diametrs5 cm, svars2,5N, cilindriskā vadotnē ar nedaudz lielāku diametru. Vadītājs ir atvērts apakšējā galā un aizvērts augšējā galā ar nedaudz platāku atveri, lai izietu cilindra rokturi (attēls1_c_). Cilindra apakšējais gals ir novietots uz lielākas metāla plāksnes un nostiprināts blietēšanas laikā.
Paraugu žāvē saskaņā ar sākotnējo procedūru un izsijā caur sietu5 mmlai izvairītos no lielu graudu ietekmes. Pēc tam to sajauc ar ūdens daudzumu, kas nedrīkst būt tik liels, lai paraugs kļūtu putrains, ne arī tik mazs, ka paraugu nevar apstrādāt. Pirmkārt, slānis ar augstumu apm8 cmnesablīvētā stāvoklī un taranēts ar25sitieni vienmērīgi sadalīti pa virsmu. Trieciens tiek veikts ar āmura brīvu kritienu no augstuma30 cm. Tiek uzklāts jauns biezuma slānis8 cm, uzlādē ar jauniem25trāpa un atkārto procesu ar trešo slāni. Pēc pabeigšanas pagarinājums tiek noņemts, parauga virsma ir izlīdzināta ar apakšējā cilindra malu un tiek noņemta liekā augsne. Pēc tam noņem sablīvētās augsnes paraugu un nosaka tā sauso tilpuma blīvumu γd un mitruma saturu w.
Attēls1— Proktora eksperiments.
Eksperimentu atkārto no 5 līdz 6 reizes, vienmēr ar svaigu, neapstrādātu materiālu no viena un tā paša parauga, bet ar atšķirīgu ūdens daudzumu, lai iegūtu dažādas γd un w vērtības. Augsnes mitrums w tiek uzklāts uz diagrammas abscises, bet sausā tilpuma svars γd uz ordinātu (attēls 2). Savienotie punkti veido līkni, kas parāda, ka sausais tilpuma blīvums vispirms palielinās līdz maksimālajam mitrumam un pēc tam samazinās. Mitrumu wopt, kas atbilst maksimālajam sausā tilpuma blīvumam max γd, sauc par optimālo mitrumu. Tekstā ir pieņemts, ka pie šāda mitruma tiek sasniegta vislielākā sablīvēšanās pie noteiktas blīvēšanas enerģijas. Šādā veidā veikto testu sauc par standarta Proktora testu.
Attēls 2 — Proktora diagramma.
Laboratorijas drošība un standarts: Iekārtas izmēri, blietētāja masa un kritums, slāņu un triecienu skaits un parauga sagatavošana ir šeit pārsūtītie vēsturiskie dati, nevis atsevišķa instrukcija. Derīgai procedūrai ir jādefinē atbilstošais standarts un laboratorijas plāns. Žāvēšana, sijāšana un blietēšana rada putekļu, lidojošu daļiņu, saspiešanas un trieciena radītu traumu risku; ir nepieciešams atbilstošs aprīkojums, aizsardzība un apmācīts operators.
Graudu izmēra ietekme uz 5 mm
Sākotnējā tekstā ir norādīts, ka graudiem, kas lielāki par 5 mm, nav būtiskas ietekmes, ja tie veido līdz 25% no kopējās masas. Ja ir vairāk par 25%, to ietekme jāņem vērā, aprēķinot maisījuma sauso tilpuma masu, izmantojot proporcionalitātes metodi vai modificēto Proktora testu.
Aprēķins pēc proporcionalitātes metodes
Saskaņā ar šo metodi augsnes materiāla maisījuma sausā tilpuma masa γdm tiek aprēķināta, pamatojoties uz proporcionālu lieluma un mazāka izmēra graudu attēlojumu.5 mm:
kur ir:
- γd — materiāla sausais tilpuma svars, kas izgājis caur sieta atveri5 mm;
- γsc — uz sieta atveres palikušo cieto daļiņu tilpuma svars5 mm;
- m — materiāla masas procentuālā daļa, kas paliek uz sieta atveres5 mmattiecībā pret visu masu.
Modificēts Proktora tests
Saskaņā ar sākotnējā tekstā minēto ASV Meliorācijas biroja pieredzi, ja graudi ir lielāki par5 mmpadarīt pāri1/3uz2/3no kopējās augsnes masas, tests jāveic ar kopējo masu. Tā kā cilindrā ar diametru to nav iespējams veiksmīgi izdarīt10 cm, tā sauktajā modificētajā Proktora testā tiek izmantots lielāka diametra cilindrs. Tekstā ir aprakstīts cilindrs ar diametru15,2 cmun augstums23,2 cm, kurā parauga daudzums5,5kp aizpilda trīs aptuveni vienādos slāņos ar po50sit ar smagu āmuru4,53kp un kritiena augstums45,7 cm. Ja paraugā ir graudi līdz20 mm, testu veic ar netraucētu materiālu. Ja tajā ir graudi, kas lielāki par20 mm, summa5,5kp parauga izsijā caur sietu no20 mm, un aizvieto pārējo uz sieta ar tāda paša izmēra materiālu5-20 mm.
Papildus šādā veidā aprakstītajai procedūrai tekstā jebkura izpildes metode, kas atšķiras no standarta, tiek saukta arī par modificēto Proktora testu.
Blīvēšanas enerģija
Proktora cilindrā esošā parauga blīvēšanas enerģiju var izteikt ar vienādojumu, kur N ir āmura sitienu skaits, h ir āmura kritiena augstums m, W ir āmura svars Mp (megapond) un V ir parauga tilpums m3.
Palielinoties sablīvēšanas enerģijai, tiek panākta lielāka parauga sablīvēšanās, samazinās tā porainība, t.i., ūdens daudzums augsnē, palielinās sausā tilpuma masa. Blīvēšanas enerģijām E1, E2, E3un E4tiek iegūti atbilstošie Proktora grafiki attēlā3. Visas diagrammas asimptotiski sākas ar piesātinājuma diagrammu, ko sauc arī par diagrammu0%gaisa poru, kad visas poras ir piepildītas ar ūdeni, ti5%gaisa porām, kad tas ir95%poras, kas piepildītas ar ūdeni.
_Attēls3— Proktora diagrammas dažādām blīvēšanas enerģijām.
Piesātinājuma diagrammu var izveidot, attēlojot uz abscisu w = wz = n / γs(1-n), un uz ordinātas γd = γs(1-n), kur n ir augsnes porainība un γs ir dotās augsnes cieto daļiņu tilpuma svars. No tā izriet, ka blīvēšanas enerģiju var regulēt, lai iegūtu vēlamo blīvējumu. Lai kontrolētu dabiskās grunts vai sablīvēta uzbēruma sablīvēšanos, tekstā bieži tiek pieņemts sablīvēšanās indekss Iz, dotās grunts vai uzbēruma sausās tilpuma masas γd attiecība pret Proktora γp iegūto tilpuma svaru:
Iz = γd / γp.
Dizains un kontrole uz lauka: laboratorijas līkne vien neapstiprina atvasinātā slāņa kvalitāti. Projektēšanas un kontroles plānā jāiekļauj paraugu ņemšana, slāņa biezums, mašīnu caurbraukšanas veids un skaits, mitrums, lauka mērījumi, nestspēja, drenāža, blakus esošās konstrukcijas un pazemes iekārtas. Netuvojieties veltņa vai citas tehnikas darba zonai bez organizētas signalizācijas un piekļuves kontroles.