Mūsdienās Savo Kusić koncentrējas uz koka logiem, koka-alumīnija logi, pielāgoti logi, durvis un piedāvājuma pieprasījumi. Šis teksts paliek kā tehniskais arhīvs un nav ģeotehniskās projektēšanas, laboratoriskās pārbaudes vai zemes darbu piedāvājums.
Materiālu fāzes augsnē
Augsne sastāv no trim fāzēm: cietas, šķidras un gāzveida. Cieto fāzi attēlo cietās daļiņas, šķidrs ūdens, bet gāzveida fāzi - slēgts gaiss vai ūdens tvaiki augsnes porās.
Atsevišķi augsnes veidi var sastāvēt no vienas, divām vai trīs fāzēm, kas nozīmē, ka augsnes sastāvs var būt vienfāzes, divfāžu vai trīsfāžu sistēma. Augsnes fizikālās īpašības ir atkarīgas no atsevišķām fāzēm.
Nesakarīga augsne, piemēram, pilnīgi sausa smilts vai grants, sastāv tikai no vienas fāzes – cietām daļiņām. Gaiss, kas pastāv šīs augsnes porās, nav noslēgts un neiebilst pret cieto daļiņu kustību, tāpēc to nevar uzskatīt par fāzi.
Trīsfāzu sistēmas augsne ir mitra, sakarīga augsne virs gruntsūdens līmeņa, kas sastāv no cietām daļiņām un slēgtām porām, kas daļēji piepildītas ar ūdeni un daļēji ar gaisu vai ūdens tvaikiem. Kustīgu cietvielu gadījumā ūdens un gaiss augsnes porās vienlaikus ir pretrunā.
Augsne zem gruntsūdens līmeņa, kuras poras ir pilnībā piepildītas ar ūdeni, tā ka tajās nav gaisa vai ūdens tvaiku, ir divfāžu sistēma. Augsne dziļākajos slāņos tiek pieņemta kā divfāžu sistēma, jo slēgtais gaiss augsnes porās lielākā dziļumā būtiski neietekmē tās fizikālās īpašības, kuras tādā gadījumā nosaka cietās un šķidrās fāzes īpašības.
Granulometriskais sastāvs
Cietās augsnes sastāvdaļas ir dažāda izmēra minerālvielas vai organiskās vielas, sākot no lieliem oļiem un blokiem, simtiem un tūkstošiem milimetru līdz vienas molekulas izmēram. Kā jūs zināt, molekula ir viena milimetra miljonā daļa, viens milimikrons. Tiek uzskatīts, ka mazākais augsnes cietvielu izmērs ir 20 m vai mikroni.
Cieto augsnes daļiņu izmēram ir ļoti liela ietekme uz tās fizikālajām īpašībām. Šo rupjību izsaka granulometriskais sastāvs, kas atspoguļo atsevišķu graudu izmēru attiecību pēc to svara daļām pret augsnes kopējo svaru. Augsnes dalījums pēc granulometriskā sastāva dažādās valstīs ir atšķirīgs. Mūsu nodaļa ir šāda:
Daļiņu izmēra ierobežojumi
Izmērs2 mm- robeža starp rupjgraudainu un smalkgraudainu augsni. Cietās daļiņas līdz2mmparādīt ūdens kapilāro pieaugumu augsnē. Rupjgraudainajai augsnei nav kapilaritātes.
Izmērs0,2 mm– robeža starp rupjgraudainām (asām) un smalkgraudainām (mīkstajām) smiltīm.
Izmērs0,02 mm- robeža, līdz kurai atsevišķus graudus augsnē var atpazīt ar neapbruņotu aci.
Izmērs0,002 mm– robeža starp irdenu augsni un mālu
Izmērs0,0002 mm– robeža starp mālu un koloidālo mālu.
Cietās sastāvdaļas, kuru izmērs norādīts zemāk0,002 mmtiem ir liela ietekme uz augsnes fizikālajām īpašībām. Šīs sastāvdaļas nodrošina augsnes kohēziju, un, ja tās ir mazākas un augsnē ir vairāk, augsnes kohēzija ir izteiktāka. Tomēr augsnes saliedētība ir atkarīga arī no minerālā sastāva cietajām daļiņām, kas ir mazākas par0,002 mm. Ja šīs daļiņas veidojas, sadaloties ļoti cietiem minerāliem, piemēram, kvarcam, tad to kohēzija ir ļoti zema vai tās vispār nav, un arī to ūdens absorbcija ir salīdzinoši zema. Ja daļiņas atrodas zemāk0,002 mmveidojas, sadaloties māla materiāliem, tad tiem ir saistošas īpašības, kas ir vēl spēcīgākas, ja daļiņas ir mazākas, savukārt ūdens absorbcija šādām daļiņām ir ļoti augsta.
Augsnes granulometriskais sastāvs sniedz svarīgus un ticamus datus par dažām tās fizikālajām īpašībām. Ja augsnē dominē māla daļiņas zem 0,002 mm, tad jau var secināt, ka šāda augsne ir plastiska, koherenta, higroskopiska, ar augstu kapilaritāti, zemu caurlaidību un ar zemu iekšējās berzes leņķi.
Augsnes granulometrisko sastāvu attēlo granulometriskā sastāva līnijas (1 att.).
att. 1 - Granulometriskā augsnes sastāva līnijas: 1-grants smilts; 2-putekļainas smiltis; 3-smilšu putekļi; 4-māla augsne; 5-māls
Granulometriskā sastāva ordinātu līnija parāda cieto daļiņu svara daļu, kas ir mazāka par diametru, ko attēlo dotā punkta abscisa. Piemēram, līnijas 4 punktā A ordinātas parāda, ka ir 92% daļiņas, kas ir mazākas par 2 mm un ka atlikušās 8% ir lielākas par 2 mm.
Augsnes klasifikācija pēc granulometriskā sastāva
Augsnes, kurās ir cietās daļiņas, kas lielākas par 2 mm, tiek klasificētas atbilstoši vispārīgajam augsnes sadalījumam pēc granulometriskā sastāva, kā parādīts attēlā. 1. To darot, tā, kas ir visvairāk pārstāvēta augsnē, tiek pieņemta kā pamata frakcija, bet pārējās ir papildu frakcija. Piemēram, ja augsnes vispārējā granulācija pārsvarā ir smilts ar mazāku grants daudzumu, tad šāda augsne tiek klasificēta kā grants smilts, savukārt pretēja būtu smilts grants. Klasifikācijā var norādīt arī atsevišķu frakciju daļas augsnē. Piemēram, ja augsnē ir 15% māls, 45% putekļi, 30% smiltis un 10% grants, to var klasificēt kā māla augsni ar 15% mālu un 10% granti.
Tomēr smalkgraudainām augsnēm, kas satur cietās daļiņas, kas ir mazākas par 2 mm, klasifikācija, pamatojoties uz to granulometrisko sastāvu, parasti tiek veikta saskaņā ar trīsstūrveida diagrammu. Ir vairākas šādas diagrammas, no kurām mēs uzskaitīsim visvienkāršāko no ASV Augsnes biroja, att. 2.
att. 2 — ASV Augsnes biroja trīsstūrveida diagramma
Diagramma sastāv no trim koordinātu asīm, kas salocītas vienādmalu trijstūrī, kurā katra ass attēlo vienu frakciju, proti, smiltis, putekļus un mālu masas % no visas augsnes masas. Diagrammas virsma ir sadalīta 10 zonās, no kurām katra attēlo atsevišķu augsnes veidu. Katra trijstūra mala ir abscisa, no kuras tiek paceltas paralēlas ordinātas pārējām divām abscisēm.
Katram šīs diagrammas punktam ir 3 koordinātas, kas atspoguļo norādītās 3 frakcijas procentuālo daļu noteiktā augsnē un nosaka augsnes tipu. Tā, piemēram, diagrammas punkts M apzīmē mālu. To iegūst tādā veidā, ka no granulometriskā sastāva diagrammas att. 1 nosaka atsevišķas frakcijas, kas šajā gadījumā būtu (rindiņa 4 attēlā 1): 35% māls, 25% putekļi, 40% smiltis, savukārt 8% daudzums ir mazāks nekā grants daudzums 10%.
Šī klasifikācija attiecas uz smilšu, putekļu un grants frakcijām saskaņā ar Amerikas iedalījumu, taču tā joprojām tiek pieņemta kā tāda, jo tai ir salīdzinošās vērtības un pieredze ar šādu klasifikāciju.
Augsnes nelīdzenuma pakāpe
Saskaņā ar Alenu Heizenu, augsnes nelīdzenuma pakāpe ir attiecība (3 att.)
U=d60/d10
kur d60 ir graudu diametrs, kas atbilst ordinātai 60%, un d10 ir graudu diametrs, kas atbilst ordinātai 10%.
Paredzēts U < 5 tlo je ravnomernog sastava,
for U = 5 – 15 augsne ir vidēji nevienmērīga sastāva,
par U > 15 augsnei ir nevienmērīgs sastāvs.
Kad granulometriskā sastāva līnija ir stāva, nelīdzenuma pakāpes vērtība U ir maza, savukārt plakanai līnijai tā ir liela. Mazākā U vērtība ir 1. Ja granulometriskā sastāva līnija ir plakanāka, U vērtība ir lielāka. Smiltīm tas visbiežāk ir U=1-15, māla augsnēm U=10-90, bet augsnēm ar ļoti nevienmērīgu sastāvu U var būt ļoti augstas vērtības.
Sl.3- Graudu diametra noteikšana d60un d10
Filtra kārtula
Šis noteikums ir balstīts uz filtra granulometrisko sastāvu, kura uzdevums ir samazināt hidraulisko gradientu augsnes un akmens drenāžas slāņa saskarē par pārejas graudu lielumu, lai novērstu gruntsūdeņu mazo augsnes daļiņu izskalošanos. Filtra slānim ir jāatbilst pamatnosacījumiem, lai tas būtu ūdens caurlaidīgs un stabils. Ir vairāki filtru sastāva noteikumi, no kuriem tikai Terzaghi noteikums šeit tiks uzskaitīts kā vispazīstamākais.
Terzagi likums
Terzaghi noteikums skan: Filtra granulācijai jābūt tādai, lai tā graudi atbilstu daudzumam15%svara daļas no visas filtra masas (F15) ir vismazākais4reizes lielāks par rupjākajām augsnes daļiņām, uz kurām balstās (pamatojoties) filtrs15%pamatnes svara daļas (B15), kas nav lielāks par4reizes B85, tas ir mazāko daļiņu izmērs pie85%pamatnes svara daļas. Šo noteikumu var izteikt ar attiecībām:
F15/B15 >4un F15/B85< 4.
Pirmā attiecība nodrošina filtra ūdens caurlaidību, bet otrā – tā stabilitāti.
Sl.4- Terzaghia filtra likums
Bāzes mazākās un lielākās daļiņas ir parādītas attēlā.4robežlīnijas1un2. Filtra robežlīnijas ir3un4. Stāvoklis F15 >4_B15_ ir attēlots ar punktu a uz robežlīnijas3, nosacījums F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Ieteicams, lai filtra granulometriskā sastāva līnija būtu aptuveni paralēla pamatnes granulometriskā sastāva līnijai.
Pamatnes granulometriskā sastāva divu galējo līniju vietā kā attēlā.4, var būt viena vidēja graudu līnija. Tādā gadījumā punkti B15 un B85 atrodas tajā pašā līnijā (kā attēlā.5).
Visbiežāk granulācijas atšķirība starp pamatni un drenāžas slāni ir tāda, ka pārejai starp pamatni un slāni nepietiek ar vienu filtra zonu. Šajā gadījumā filtrs sastāv no vairākām filtra zonām, kuras nosaka pēc viena un tā paša noteikuma, līdz tiek sasniegts drenāžas nogulsnes lielākais graudainums.
Sl.5- Filtra slāņu aprēķina piemērs
Iepriekš minētie sadalījumi, robežlielumi un noteikumi ir pārņemti no vēsturiska avota un neaizstāj pašreizējo ģeotehnisko klasifikāciju, laboratorijas ziņojumu, filtra projektu vai darbības plānu. Faktiskajai grunts un meliorācijas sistēmai nepieciešama reprezentatīva paraugu ņemšana, atbilstoša pārbaude, pazemes un virszemes ūdeņu, erozijas un iekšējās stabilitātes pārbaude, kā arī pilnvarota eksperta novērtējums saskaņā ar spēkā esošajiem noteikumiem un konkrētā projekta nosacījumiem.