Svarīga eksperta piezīme: Šis raksts ir arhīvu izglītojošs apskats, un tas nav ģeotehnisks pētījums, derīgs laboratorijas standarts, pamatu aprēķins vai lietošanas instrukcija. Sākotnējie termini, procedūras, mērvienības, vērtības, klasifikācijas un atsauces uz “mūsu noteikumiem” tika nodotas, nepārbaudot atbilstību piemērojamajiem standartiem un noteikumiem. Grunts pārbaude, metodes izvēle, rezultātu interpretācija un projektēšanas lēmumi jāveic autorizētiem ģeotehniskajiem ekspertiem un konkrētam objektam un vietai atbilstošai laboratorijai.
Tēma par augsnes saspiežamību nav iekļauta Savo Kusić jaunajā publiskajā piedāvājumā. Pašreizējā ražošanas uzmanības centrā ir koka logi, koka-alumīnija logi un pēc pasūtījuma izgatavotas durvis. Konkrētam logu vai durvju projektam varat nosūtīt pieprasījums pēc piedāvājuma.
Edometra pārbaudes pamats
Augsnes saspiežamību nosaka ar kompresijas testu ar novērstu sānu izplešanos, ko sauc arī par odometra testu vai konsolidācijas testu.
Pārbaudi veic ar netraucētiem paraugiem un dažos gadījumos ar traucētiem paraugiem. Pirmajā gadījumā testa paraugu ņem, iespiežot metāla gredzenus lielākā, netraucētā paraugā, ko pēc tam kopā ar gredzenu ievada aparātā pēc liekā parauga nogriešanas un tā virsmu izlīdzināšanas ar cilindra malām. Otrajā gadījumā gredzenu piepilda ar paraugu konsekvences stāvoklī tecēšanas punktā un tādā stāvoklī to ievada odometrā.
Pārbaude tiek veikta, izmantojot aparātu, ko pirmo reizi izveidoja Terzaghi un ko sauca par Oedometru. Mūsdienās ir vairākas dažādas šī aparāta konstrukcijas, taču tās visas ir balstītas uz vienu un to pašu principu, pārbaudot augsnes parauga saspiešanu zem slodzes ar novērstu sānu izplešanos.
Odometrs: ierīces apraksts
att. 1. Odometrs
Odometrs sastāv no metāla cilindra, kurā paraugs atrodas starp diviem filtra akmeņiem (att. 1). Paraugu ievada aparātā metāla gredzenā ar diametru 7-10 cm un augstumu 1-4 cm. Slodze P tiek pārnesta uz paraugu caur augšējo filtra akmeni. Zem apakšējā filtra akmens cilindra apakšā ir kanāli ūdens novadīšanai no parauga kapilārā caurulē, kā arī ūdens padevei. Tā kā parauga saspiešana notiek uz poru rēķina, jo cietās grunts daļiņas un ūdens porās praktiski nav saspiežami, ir jānodrošina, lai testa laikā ūdens no parauga aizplūstu, ko nodrošina filtrakmens, kanāls un kapilārā caurule.
Ierīces kreisajā pusē ir ūdens padeves caurule ar krānu cilindra priekšā, bet labajā pusē ir kapilārā caurule ar krānu aiz cilindra. Kapilārā caurule kalpo arī augsnes caurlaidības koeficienta k noteikšanai.
Pārbaude
Kad paraugs ir ievietots cilindrā un iekārta ir salikta, aizveriet kreiso krānu, ūdens padevi un atveriet labo krānu, lai ūdens ieplūstu kapilārajā caurulē. Pēc tam tuvojas parauga slodzei, kas tiek piemērota pakāpeniski. Parasti tiek piemērotas šādas slodzes:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2un tālāk līdz maksimālajai paredzamajai augsnes slodzei zem ēkas, parasti līdz10kp/cm2, un ar aizsprostiem to var būt vēl vairāk20kp/cm2. Katrā slodzes līmenī tā pielietošanas brīdī tiek iedarbināts hronometrs un noteiktos laika intervālos15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, tad katru nākamo24h, līdz parauga konsolidācijai zem šī slodzes līmeņa salīdzināšanas ierīcē nolasa atbilstošo nogulumu milimetra tūkstošdaļās un reģistrē ierakstā. Tiek pieņemts, ka konsolidācija ir sasniegta, ja izlases norēķins ir Δh ≤0,02 mmgadam24stundu. Pēc konsolidācijas sasniegšanas tiek piemērots nākamais slodzes līmenis un visa procedūra tiek atkārtota tādā pašā veidā un tā tālāk līdz galīgajam slodzes līmenim.
Konsolidācijas tests ar novērstu sānu izplešanos tiek veikts ar iekraušanu un izkraušanu, lai noteiktu augsnes elastības īpašības. Kad paraugs ir ielādēts līdz noteiktai pakāpei, mēs to izkraujam ar tādu pašu pakāpenību, kā to ielādējām. Atvieglošana parasti tiek veikta pēc tam2,0kp/cm2,4,0kp/cm2un6,0kp/cm2.
Parasti testu veic ar paraugu zem ūdens, kas tiek turēts uz kreisās stikla caurules aparātā esošā parauga augšējās virsmas augstumā. Šī iemesla dēļ tiek veikta parauga saspiežamības pārbaude ūdens klātbūtnē, jo pārbaude ilgst ilgu laiku un šajā laikā paraugs izžūst, kā rezultātā parauga saspiežamība būtu zemāka par faktisko augsnes saspiežamību tās dabiskā mitruma stāvoklī. Turklāt dabiskais augsnes mitrums var būt augstāks nekā tas bija paraugu ņemšanas laikā, īpaši, paaugstinoties gruntsūdeņu līmenim, kas augsta ūdens līmeņa periodā var novest pie būtiskas novirzes no augsnes faktiskās saspiežamības.
Pārbaudes rezultāti tiek piemēroti trīs veidu diagrammām, proti, relatīvās kompresijas diagrammai, porainības koeficienta izmaiņu diagrammai un laika norēķinu diagrammai.
Relatīvās saspiešanas diagramma
Šo diagrammu iegūst, kad paraugam tiek pielikts normāls spiediens uz abscisu asi σ = P/A, kur P ir slodze, kas iedarbojas uz paraugu caur augšējo filtra akmeni kp/cm2, A ir parauga šķērsgriezuma laukums, parauga relatīvais laukums, saspiešana uz aparatūras un ass Δh/h kur Δh ir parauga nosēšanās zem slodzes Δσ konsolidācijas laikā, h parauga augstums pirms iekraušanas (att. 2).
att. 2. Relatīvās saspiešanas diagramma
Ielādēšanas laikā tiek iegūta primārās saspiešanas diagramma a.
Izkraušanas laikā, ja ir iespējota netraucēta ūdens ieplūde, lai paraugs izkraušanas laikā paliktu zem ūdens, tas atgriežas sākotnējā stāvoklī, t.i., uzbriest. Tomēr paraugs neatgriežas sākotnējā stāvoklī, kas nozīmē, ka tam papildus elastībai ir veikta arī plastiska (pastāvīga) deformācija. Tāpēc šajā gadījumā izkraušanas laikā tiek iegūta pietūkuma diagramma b. Tomēr, ja tests tika veikts, nesaņemot ūdeni, pietūkuma diagrammas vietā tiek izmantota tā sauktā elastības diagramma.
Ja paraugs pēc izkraušanas tiek ielādēts vēlreiz, tiek iegūta sekundārās saspiešanas diagramma c. Pietūkuma diagramma un sekundārās saspiešanas diagramma c veido histerēzes cilpu starp tām. Mālā histerēzes cilpas ir nozīmīgas, un tāpēc deformācijas pietūkuma un sekundārās saspiešanas zonā (diagrammas b un c) netiek uzskatītas par elastīgām, bet gan atgriezeniskām, jo tās nav proporcionālas slodzei saskaņā ar Huka likumu. Deformācijas primārās saspiešanas zonā (diagramma a) daļā, kur tās neatgriezās, ir pastāvīgas (neatgriezeniskas).
Augsnes saspiežamības modulis
No relatīvās saspiešanas diagrammas mēs saskaņā ar Huka likumu analoģiski Junga elastības modulim E elastīgam materiālam iegūstam augsnes saspiežamības moduli Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
kur Δσ ir slodzes pieaugums, Δh/h ir atbilstošā relatīvā saspiešana, kas iegūta no primārās saspiešanas diagrammas a (att. 2).
Gsnts saspiežamības modulis Ms atšķiras no elastīga materiāla elastības moduļa E, jo Ms nav nemainīgs vienam un tam pašam materiālam, bet ir mainīgs un palielinās līdz ar normālu slodzi σ. Tāpēc vienu konkrētu saspiežamības moduļa Ms vērtību var dot tikai vienam šauram normālas augsnes slodzes intervālam Δσ. Ja moduļa Ms vērtība ir lielāka, augsnes saspiežamība ir zemāka un otrādi. Saskaņā ar mūsu dibināšanas noteikumiem tiek pieņemts šāds kritērijs augsnes saspiežamības modulim tās dabiskajā stāvoklī:
Tālāk sniegtā klasifikācija ir pārņemta no oriģinālā teksta, ieskaitot atkārtoto intervālu 100-400 kp/cm2. Tas nav pārbaudīts vai saskaņots ar spēkā esošajiem noteikumiem.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 īpaši saspiežama augsne
Ms = 20 - 50 kp/cm2 ļoti saspiežama augsne
Ms = 50 - 100 kp/cm2 vidēji saspiežama augsne
Ms = 100 - 400 kp/cm2 mazāk saspiežama augsne
Ms = 100 - 400 kp/cm2 nedaudz saspiežama augsne
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 nedaudz saspiežama augsne
Ms > 1000 kp/cm2 ļoti zema saspiežamā augsne.
Augsnes elastības modulis
Tādā pašā veidā mēs iegūstam augsnes elastības moduli E:
E = Δσ / (Δh/h) \ [kp/cm2],
kur relatīvais kompresijas pieaugums Δh/h tiek ņemts no augsnes elastības diagrammas atbilstošajam normālā spiediena pieaugumam Δσ.
Normāla sablīvēta un pārlieku nostiprināta augsne
Sl.3. Izjauktā augsnes parauga porainības koeficienta izmaiņu diagramma
Ja veicam odometra pārbaudi ar traucētu paraugu, kuru ievadījām aparātā tecēšanas punktā, un testa rezultātus uzzīmējam porainības koeficienta e izmaiņu diagrammā atkarībā no spiediena σ (att.3) konsolidācijas plūsmu attēlo diagrammas 1 primārajai slodzei, 2 atvieglojumam, 3 sekundārajai slodzei līdz primārās slodzes pagarinājuma robežai a σa un 4 pārsniedz šo robežu.
Reljefa diagramma2un sekundārās saspiešanas diagramma3veido histerēzes cilpu, aiz kuras diagramma4turpinās diagrammas paplašinājumā1, bez lūzuma, it kā nebūtu izkraušanas un pārkraušanas.
Sl.4. Netraucēta augsnes parauga porainības koeficienta izmaiņu diagramma
Tomēr, ja veicam odometra pārbaudi tāpat kā iepriekš ar netraucētu paraugu, kas ņemts no noteikta augsnes dziļuma (att.4), diagramma sekundārajai slodzei3parādīs pie vienas konkrētas slodzes σb lūzumu punktā b, pēc kura diagramma turpināsies4ir lielāks slīpums. Šis lūzums radās tāpēc, ka augsnei, no kuras tika ņemts paraugs, bija lielāka slodze p=γt nekā parauga σ slodze odometrā. Lielāka slodze p rodas no esošo augšējo augsnes slāņu svara uz reljefa virsmu, ko mēs saucam par augsnes spiedienu, vai no agrāko augsnes slāņu slodzes, ko laika gaitā aiznes erozija vai morēna augsne vai ledus, ko mēs saucam par priekšslodzi. Pārmērīgas sacietēšanas izskats ir īpaši raksturīgs māliem, kur mēs izšķiram parasti sacietējušu un pārmērīgi sacietējušu mālu.
Parasti konsolidēts māls
Parasti konsolidētais māls atrodas mazākā dziļumā zem zemes virsmas, kas iepriekš nav bijis pakļauts priekšslodzei. Šī māla paraugs, kas iekrauts edometrā ar slodzēm, kas ir lielākas par augšējo “augsnes spiediena” slāņu svaru, parāda nepārtrauktu konsolidācijas plūsmu, bez pārtraukumiem relatīvās saspiešanas diagrammā vai porainības koeficienta izmaiņu diagrammā. Šī māla nosēšanās zem objekta slodzes ir normāla, t.i., pie noteiktas slodzes, nosēšanās ar laiku samazinās.
Pārāk konsolidēts māls
Pārmērīgi nostiprināts māls atrodas lielākā dziļumā vai iepriekš ir pakļauts iepriekšējai slodzei. Šī māla paraugs, kas iekrauts edometrā ar spiedienu, kas lielāks par augsnes spiedienu vai priekšslodzi, uzrāda lūzumu relatīvās saspiešanas diagrammā vai porainības koeficienta izmaiņu diagrammā, t.s. ģeoloģisks lūzums g, ar spēcīgu virziena maiņu (att.5a). Šī māla nosēdums zem konstrukcijas ir neliels slodzei zem augsnes spiediena jeb priekšslodzes σ1, bet kļūst ievērojami lielāks slodzēm virs σ1.
Ja ģeoloģiskais pārtraukums nav skaidri definēts, to nosaka, izmantojot diagrammas pieskares (att.5b).
Sl.5. Pārkonsolidēta māla porainības koeficienta izmaiņu diagramma
Laika norēķinu diagramma
Šo diagrammu, ko sauc arī par konsolidācijas diagrammu, iegūst, ja katrai parauga slodzes pakāpei odometrā laiks t stundās tiek piemērots abscisu asij, bet nosēdums mm - ordinātu asij (att.6a) vai % no kopējā norēķinu apjoma (Zīm.6b).
Sl.6. Laika norēķinu diagramma
Nesaistītās un saistītās augsnes slodzes apstākļos uzvedas atšķirīgi. Irdenās augsnēs, piemēram, smiltīs, ir lielas poras, no kurām zem slodzes ātri tiek izspiests ūdens, lai augsne ātri nosēstos, lielākajai nosēdumam iestājoties slodzes sākumā un gala nosēdumam pie noteiktās slodzes sasniedzot salīdzinoši īsā laika intervālā. Savienotām augsnēm, piemēram, māliem, ir mazas poras, no kurām ir grūti izspiest ūdeni zem slodzes. Sablīvētās augsnes nosēšanās laika procesā ir divas fāzes. Pirmajā fāzē, uzreiz pēc slodzes uzlikšanas augsnei, jo ūdens nevar izplūst no porām, tā kļūst noslogota un saņem visu pielikto slodzi. Otrajā posmā noslogotais poru ūdens slodzes ietekmē sāk izspiesties ar savu spriegumu, kas pakāpeniski tiek pārnests uz cietajām augsnes daļiņām. Šajā otrajā fāzē daļiņas saplūst un poras saraujas. Grimšanas process turpinās, līdz spiedienūdens tiek izspiests no porām, t.i., līdz porās pārstāj eksistēt noslogotais ūdens stāvoklis. Tāpēc augsnes konsolidācija galvenokārt ir hidrodinamiska problēma, kas ir atkarīga no augsnes caurlaidības un porainības. Māliem, kuru caurlaidība ir zema, konsolidācijas process var aizņemt ļoti ilgu laiku, turklāt nosēdumi var būt ievērojami lielāki, jo ir lielāka kopējā porainība nekā smiltīm. Pamatojoties uz konsolidācijas testu, norēķinu laika gaitu var aprēķināt visam konsolidācijas laikam un atsevišķās fāzēs.