Mūsdienās Savo Kusić koncentrējas uz koka logiem, koka-alumīnija logi, pielāgoti logi, durvis un piedāvājuma pieprasījumi. Šis teksts paliek kā ģeotehniskais arhīvs un nav piedāvājums laboratorijas testēšanai, ģeotehniskajai projektēšanai vai zemes darbiem.
Ir vairāki veidi, kā ar laboratorijas testiem noteikt augsnes iekšējās pretestības, kohēzijas un iekšējās berzes leņķa elementus, no kuriem slavenākie ir tiešās bīdes tests un triaksiālās saspiešanas tests.
Tieša bīdes pieredze
Pārbaudi veic ar aparātu ar A tipa taisnstūrveida sekciju. Casagrandea vai uz Hvorsleva tipa apļveida aparāta. Aprakstīsim eksperimentu ar visplašāk izmantoto taisnstūra sekcijas ierīci. Abos gadījumos testu veic ar netraucētu paraugu vai ar traucētu paraugu tecēšanas punktā, un tādā gadījumā testam ir salīdzinošā vērtība.
Ierīce taisnstūra sekcijas tiešai griešanai (att. 1)
att. 1_Kasagrandes tiešās bīdes aparāta šķērsgriezums_
Ierīce sastāv no divām daļām, augšējā un apakšējā rāmja, kur apakšējā ir statiska, savukārt augšējā ir kustīga un var pārvietot uz apakšējo horizontālā spēka Z ietekmē, kas iedarbojas uz augšējā un apakšējā rāmja saskares plakni.
Augsnes paraugu ievieto tērauda taisnstūrveida gredzenā, kura izmērs parasti ir 100 × 100 × 30 mm vai tādi izmēri, kad tas ir precīzi nokasīts. Filtra akmeņus novieto virs parauga augšdaļas un apakšas, un pēc tam visu ievieto aparāta gredzenā, ko pēc tam piepilda ar ūdeni. Uz parauga novieto ierīci vertikālai slodzei. Augšējais filtra akmens ir savienots ar parauga vertikālās noslogošanas sistēmu, bet apakšējais ir savienots ar ūdens kanāliem, ar kuru palīdzību paraugu testa laikā var turēt piesātinātā stāvoklī, lai izslēgtu šķietamo kohēziju.
Lai izslēgtu berzi uz saskares virsmām starp augšējo un apakšējo rāmi, ir ierīces ar savērptu augšējo rāmi, ar kuru palīdzību augšējais rāmis pārvietojas horizontāla bīdes spēka ietekmē. Turklāt augšējā un apakšējā rāmja saskares virsmas ir pārklātas ar vazelīnu. Ierīcē ir iekļauts vēl viens 2 salīdzinātājs vertikālo un horizontālo deformāciju reģistrēšanai.
Tiešās bīdes testu veikšana
Pārsvarā ir2tiešās bīdes testa veidi: ātrs un lēns tests. Ātrais tests sastāv no parauga noslogošanas ar noteiktu vertikālu spiedienu, kas parasti ir0,50;1,0;2,0;3,0un4,0kp/cm2, gaidiet konsolidāciju, kas tiek pieņemta, ja nogrimums laikā24stundas Δh ≤0,02 mm, un pēc tam tiek piemērots horizontāls bīdes spēks Z, kura lielums ir1/20vai1/40daļa no vertikālā spēka P, kas katru minūti palielinās par tādu pašu vērtību, līdz zeme saplīst. Horizontālā bīdes spēka pielikšanas laikā augšējā rāmja kustības gaita tiek pastāvīgi uzraudzīta, nolasot uz salīdzinājuma, un horizontālās deformācijas tiek reģistrētas žurnālā tieši pirms katras jaunas slodzes. Brīdis, kurā salīdzinājuma ierīce rāda pēkšņu kustību, tiek pieņemts kā revolucionārs.
Ātrpārbaude tiek piemērota mālainām augsnēm, kuru dabiskā nostiprināšanās pie jaunas slodzes ir lēna un atbilst šai testa veikšanas metodei.
Slow tests tiek veikts līdzīgi kā iepriekš ar vienīgo atšķirību, ka horizontālais bīdes spēks palielinās ilgākā laika intervālā, kas var būt 2, 5 un 15 m minūtes vai līdz konsolidācijai, t.i., līdz horizontālās deformācijas kļūst pilnīgi nenozīmīgas. Konsolidācijas gaita horizontālā spēka iedarbībā tiek uzraudzīta komparatorā 9 (att. 1).
Lēnais tests tiek pielietots smilšainai vai putekļainai augsnei, kur horizontālā bīdes spēka palielināšanās gadījumā īsā laika intervālā parauga bīde aparātā paātrinātos porās noslogota ūdens iedarbības dēļ, kas neatbilstu dabiskam procesam. Tāpēc laika intervāls palielinās līdz ar nesaistīto augsnes daļiņu smalkumu, lai ļautu izlīdzināt ūdens spiedienu augsnes porās ar ārējo ūdens spiedienu. Šī izlīdzināšana tiek panākta, atstājot pietiekami daudz laika katra horizontālās slodzes ietekmei, lai liekais ūdens porās tiktu izspiests caur filtra akmeni.
Papildus minētajiem testiem atsevišķos gadījumos tiek veikta ātra pārbaude bez konsolidācijas pie vertikālās slodzes, t.i., horizontālais bīdes spēks tiek pielikts uzreiz pēc parauga ievadīšanas aparātā un noslogošanas ar vertikālu slodzi. Taču šī izpildes metode tiek pielietota īpašos apstākļos, piemēram, ja ir tikko ierīkots uzbērums no māla grunts, kas tiek noslogots uzreiz pēc uzbēruma bez iepriekšējas sablīvēšanas.
Iekšējās berzes un kohēzijas leņķa noteikšana
Pamatojoties uz testa rezultātiem, tiek aprēķināts bīdes spriegums
τ=Z/A kp/cm²,
ko iegūst no bīdes spēka Z kp bojājuma brīdī un parauga šķērsgriezuma laukuma A cm². Pārbaudi veic ar 3 līdz 4 aparātu, kas noslogots ar dažādu normālo spiedienu σ=P/A kp/cm², kur P ir parauga vertikālā slodze kp. Parasti tiek ņemtas šādas normālā spiediena vērtības: 1,0; 2,0; 3,0 un 4,0 kp/cm².
att. 2. Horizontālo deformāciju diagramma
Pamatojoties uz iekšējo berzes elementu diagrammu, tiek iegūtas divu veidu diagrammas 1 un horizontālo deformāciju diagramma (2 att.).
Horizontālo deformāciju diagrammu iegūst, pieliekot ierīces augšējā rāmja horizontālo nobīdi ΔL mm uz apakšējo uz abscisu ass, ko iegūst, nolasot komparatoru 9, un uz ordinātu ass atbilstošo bīdes spriegumu _τ² infigp. 2).
Atkarībā no augsnes sablīvēšanās tiek iegūta diagramma 1 sablīvētam un diagramma 2 irdenam materiālam.
Sablīvētam materiālam bīdes spriegums τ sākumā pieaug diezgan strauji attiecībā pret horizontālo nobīdi ΔL līdz proporcionalitātes robežai P, tad lēnāk, kamēr diagrammas līkne.1palielinās un sasniedz maksimālo augstumu B, pēc kura diagramma samazinās par noteiktu garumu, lai beidzot sasniegtu horizontālu plūsmu. Horizontālās deformācijas diagrammas taisnvirziena kāpšanas zona, kurā bīdes sprieguma pieaugums ir proporcionāls deformācijas pieaugumam, tiek pieņemts kā elastīgās deformācijas laukums. Pārsniedzot robežu P, bīdes sprieguma pieaugums samazinās atbilstoši deformāciju pieaugumam ΔL līdz diagrammas augstākajam punktam B. Šajā zonā materiāls sāk “plūst” un tiek pieņemts kā plastmasas deformācijas zona. B diagrammas augstākais punkts1apzīmē maksimālo bīdes spriegumu max τ, un tiek pieņemts, ka šajā punktā notiek augsnes lūzums, t.i., punkts B ir lūzuma punkts. Ārpus punkta B materiāls atrodas šķidrā stāvoklī, bīdes izturība samazinās, un tiek pieņemts, ka šajā zonā, kur savienojums starp daļiņām ir pārrauts, ir tikai slīdēšanas pretestība, kas ir pretstatā horizontālajam bīdes spēkam. Punkts G, kur diagramma1pārvietošanās horizontālā virzienā tiek pieņemta kā slīdēšanas robeža.
Bīdes spriegumu pie lūzuma robežas B sauc par bīdes izturību vai tīro bīdes izturību τf, savukārt bīdes spriegumu pie tecēšanas robežas G sauc par slīdēšanas spēku τg.
Irdenam materiālam horizontālās nobīdes diagrammā ir arī elastīgs apgabals ar proporcionalitātes robežu P, bet pa straumi ir plastisks apgabals līdz slīdēšanas robežai G, t.i., maksimālais bīdes spriegums ir vienāds ar robežstiprību, slīdēšanu (τ=τg), aiz kuras ir materiāla šķidrais stāvoklis.
Sl.3. Bīdes diagramma, a) koherentām augsnēm, b) nesakarīgām augsnēm
Bīdes diagrammu iegūst, ja uz abscisu asi pieliek normālo spiedienu σ kp/cm2, un uz ordinātu ass atbilstošā bīdes izturība τf kp/cm2, kur abas šīs vērtības tiek piemērotas vienā skalā (att.3). Tā kā augsnes bīdes izturība τf palielinās līdz ar normālu spiedienu σ, tā palielināsies dažādiem spiedieniem σ1 iegūst punktus A, B, C un D, kas atspoguļo atbilstošās bīdes stiprības.
Lai diagrammā iegūtu atsevišķus punktus A, B, C un D3koherentām augsnēm (Zīm.3a), tiek pieņemta slīdēšanas izturība _τ_g. Tomēr mālainās augsnes gadījumā materiāls sāk plūst ilgi pirms tiek sasniegta slīdēšanas robeža G, un ir tendence pieņemt bīdes izturību pie proporcionalitātes robežas P, lai noteiktu kohēziju c un augsnes iekšējās berzes leņķi, bet, tā kā tas ir salīdzinoši mazs, bieži tiek pieņemta bīdes izturība, kurai diagrammā redzama deformācija ΔL.2divreiz lielāka nekā deformācija iepriekšējā aparāta slodzes posmā. Šis stiprums ir kaut kur starp P un B robežu, tas ir, G (att.2).
Savienojot punktus A, B, C un D diagrammā 76a, tiek iegūta bīdes diagramma, kas ir taisna līnija veiksmīgos testos. Paplašinot diagrammu līdz krustojumam ar ordinātu asi, pie σ = 0, pamatojoties uz Kulona modeli τf = c+σ tgϕ, tiek iegūts, ka τf = c = augsnes kohēzija, savukārt diagrammas slīpums virzienā uz horizontāli dod iekšējās berzes leņķi. Paplašinot bīdes diagrammu ordinātu ass otrā pusē, kohēzijas radītais spriegums pk tiek iegūts uz abscisu ass, kad kohēzijas lielums c tiek izteikts kā berzes pretestības ekvivalents:
c = pk tgϕ, no kurienes pk = c/tgϕ
Nesakarīgām augsnēm, piemēram, smiltīm, diagramma attēlā. 3b, kas iet caur koordinātu sākumpunktu, jo pie σ = 0 mēs iegūstam τ = 0. Tomēr, ja smiltis ir smalki graudainas un mitras, diagramma ir līdzīga tai, kas parādīta att. 3a, ar mazāku kohēziju c, kas atspoguļo šķietamo kohēziju. Tādā gadījumā spriegums pk uz paplašinātās abscisu ass, kas atrodas otrā koordinātu sākuma pusē, atspoguļo kapilāro spriegumu.
Jāatzīmē, ka augsnes kohēzijas un berzes noteikšanai ar tiešo bīdes testu ir vairāki trūkumi, no kuriem būtiskākie ir tādi, ka augsnes sabrukšana notiek uz iepriekš noteiktas bīdes virsmas, nevis uz vismazākās bīdes pretestības virsmas, ka parauga bīdes laikā aparātā tiek samazināta bīdes virsma, tad parauga apakšējā rāmis deformējas, ka deformējas parauga kustība. var uzraudzīt tikai nelielā garumā, lai slīdēšanas pretestība, kas pārsniedz robežu, nevarētu pietiekami lielā mērā kontrolēt lūzumu, īpaši mīkstas augsnes gadījumā, kad deformācijas bīdes laikā ir lielas utt.
Triaksiālās kompresijas tests
Pārbaude tiek veikta ar triaksiālu aparātu, kuram ir dažādas konstrukcijas, taču tie visi ir balstīti uz vienu un to pašu principu, kas ir šāds. Netraucētu paraugu veltņa veidā novieto vertikāli uz statīva un no visām pusēm pakļauj šķidrās masas sānu spiedienam un pēc tam vertikālajam spiedienam, kas pakāpeniski palielinās, līdz tiek izraisīts parauga lūzums uz vismazākās bīdes pretestības virsmas. Pamatojoties uz bīdes izturību pārrāvuma brīdī, tiek aprēķināta augsnes kohēzija un iekšējās berzes leņķis.
Triaksiālās ierīces apraksts
att. 4. Triaksiālais aparāts
Triaksiālais aparāts (att. 4) sastāv no kameras pamatplāksnes apakšējās daļas, uz kuras balstās parauga statīvs, un virzuļa augšējā daļā parauga vertikālai iekraušanai un augšējās plāksnes, kas aizver kameru. Visizplatītākie paraugu izmēri ir diametrs ϕ=36 mm, augstums h=2,2-2,5_ϕ_. Kameras diametrs ir D=135mm, augstums H = 180 mm. No paraugu stenda centra sākas šaura caurule K1 parauga novadīšanai no apakšas, kas caur porainu plāksni saņem ūdeni no parauga un novada to ārpus kameras vertikālā stikla caurulē C1. Ja testu veic bez parauga iztukšošanas, šis kanāls kalpo ūdens spiediena mērīšanai porās. Kameras bronzas pamatnē ir kanāls K2 šķidrās masas padevei, lai piepildītu kameru un panāktu sānu spiedienu kamerā uz paraugu.
Caur kameras augšējo plāksni iet virzuļa rokturis parauga iekraušanai. Paraugu kamerā ieskauj gumijas membrāna, kas abos galos ir pagarināta un ar gumijas gredzenu palīdzību savienota ar virzuli un pamatni. Virzuļa vidū ir kanāls K3 parauga novadīšanai no augšpuses.
Kameras malas ir hermētiski noslēgtas ar plexiglas cilindru, kas ar gumijas gredzeniem piestiprināts pie kameras augšējās un apakšējās plāksnes.
Kamera ir novietota uz cieta pamata. Parastā parauga iekraušana tiek veikta, izmantojot sviru ar atsvariem, kuru attiecība visbiežāk ir 1: 10. Sistēma sānu spiediena panākšanai uz paraugu kamerā sastāv no pudeles ar šķidru masu B, kas tiek ievadīta kamerā ar caurules palīdzību, manometra gaisa spiediena mērīšanai un pudeles ar saspiestu gaisu. Virs virzuļa ir novietots komparators parauga noslogošanai, lai izmērītu parauga nogulsnēšanos zem slodzes.
Šķidrās masas sānu spiedienu kamerā var regulēt pēc vēlēšanās, izmantojot gaisa spiedienu pudelē B, izmantojot vārstus V1 un V2. Šis spiediens rada horizontālos spriegumus paraugā σ2 un σ3, kas parauga apļveida griezuma dēļ ir izlīdzināti σ2 = σ3.
Šķidrā masa var būt destilēts ūdens vai eļļa, kas ir ieteicama labākai blīvēšanai, jo ūdens var iziet cauri skrūvēm. Gaisa spiediena ietekmē pudelē B šķidrā masa piepilda kameru līdz vārstam V6, kas pēc tam aizveras. Parauga P vertikālā slodze, kas gandrīz bez berzes tiek pārnesta uz paraugu caur virzuļa rokturi, dalīta ar parauga šķērsgriezuma laukumu A, iegūst vertikālo spriegumu σ1 = P/A
Triaksiālās kompresijas pārbaudes veikšana
Pārbaudāmajam paraugam tas tiek apstrādāts atsevišķā aparātā, lai iegūtu rullīti ar diametru 36 mm, augstumu 78 mm vai 90 mm, uz kura no augšas un apakšas uzliek filtra akmeņus un uzliek gumijas membrānu. Pēc tam paraugu kopā ar filtra akmeņiem novieto uz statīva kamerā, galus, gumijas membrānas pārvelk pāri statīvam un iekraušanas virzulim un nostiprina ar gumijas gredzeniem. Saskaņā ar noteiktu laboratoriju praksi, piemēram, prof. Skempton Londonā, parauga iztukšošanu kamerā testa laikā paātrina, parauga malas izklājot ar filtrpapīru, ko novieto pirms gumijas membrānas uzvilkšanas. Kad paraugs tiek ievadīts aparātā un plexiglas cilindrs ir fiksēts augšējā un apakšējā plāksnē, ir iespējams veikt testus, kurus var veikt vairākos veidos, piemēram:
-
Neizplūdes testi. Šajos testos sānu un vertikālā testa veikšanas laikā parauga iztukšošana nav atļauta, kamēr vārsti V4 un V5 ir aizvērti.
-
Nenotīrīti testi ar konsolidāciju. Sānu spiediena pielikšanas laikā paraugs tiek iztukšots (vārsti V4 un V5 ir atvērti), savukārt vertikālā spiediena gadījumā drenāža nav pieļaujama (V4 un V5 ir aizvērti).
3_) Nosusināti paraugi_. Paraugu visu testa laiku notecina (vārsti V4 un V5 ir atvērti), lai notiktu pilnīga konsolidācija un porās nerastos noslogots ūdens, pieliekot vertikālu spiedienu σ1. Šis tests aizņem ilgu laiku, it īpaši ar slikti caurlaidīgu augsni, jo vertikālā slodze σ1 jāveic daudzos mazos posmos un katrā posmā jāgaida konsolidācija. Turklāt minētos testus var veikt ar piesātinātiem un daļēji piesātinātiem paraugiem_._
Ņemot vērā iepriekšminētās iespējas, triaksiālās kompresijas pārbaudes var veikt dažādos variantos un pielāgot atbilstoši augsnes veidam slodzes apstākļos.
Aprakstītās ierīces, procedūras, vienības, vērtības un modeļi ir pārsūtīti no vēsturiska avota. Teksts nav ģeotehniskais pētījums, laboratorijas protokols, pamatu projekts, nogāzes stabilitātes pierādījums vai rakšanas plāns. Parauga un pārbaudes metodes izvēle, drenāžas un konsolidācijas stāvoklis, gruntsūdeņi, slodzes režīms, seismiskās ietekmes un rakšanas drošība ir jānosaka konkrētajai grunts un ēkai saskaņā ar spēkā esošajiem noteikumiem, ar atbilstošu laboratoriju un pilnvarotu ģeotehnisko ekspertu.