Важна стручна забелешка: Овој напис е архивски едукативен преглед и не е геотехничка студија, валиден лабораториски стандард, пресметка на основата или упатство за употреба. Оригиналните термини, процедури, мерни единици, вредности, класификации и упатувања на „нашите прописи“ беа пренесени без проверка на усогласеноста со важечките стандарди и прописи. Испитувањето на почвата, изборот на методот, толкувањето на резултатите и одлуките на проектот мора да бидат извршени од овластени геотехнички експерти и соодветна лабораторија за одреден објект и локација.
Темата за компресибилност на почвата не е дел од новата јавна понуда на Саво Кусиќ. Тековниот производствен фокус се состои од дрвени прозорци, дрвени-алуминиумски прозорци и врати по мерка. За одреден проект за прозорец или врата, можете да испратите барање за понуда.
Основа на едометарски тест
Компресибилноста на почвата се одредува со тест за компресија со спречена странична експанзија, што се нарекува и тест за едометар или тест за консолидација.
Тестот се врши со непречени примероци, а во некои случаи и со нарушени. Во првиот случај, примерокот за тестирање се зема со притискање на метални прстени во поголема, ненарушена мостра, која потоа се внесува во апаратот заедно со прстенот по отсекување на вишокот примерок и израмнување на неговите површини со рабовите на цилиндерот. Во вториот случај, прстенот се полни со примерокот во состојба на конзистентност на точката на отстапување и во таа состојба се внесува во едометарот.
Тестот се изведува со помош на апаратот кој прв го конструирал Терзаги и наречен едометар. Денес, постојат неколку различни конструкции на овој апарат, но сите тие се засноваат на истиот принцип, тестирајќи ја компресија на примерок од почва под оптоварување со спречено странично проширување.
Едометар: опис на уредот
Сл. 1. Одометар
Едометарот се состои од метален цилиндар во кој примерокот се наоѓа помеѓу два филтер камења (сл. 1). Примерокот се внесува во апаратот во метален прстен со дијаметар од 7-10 cm и висина од 1-4 cm. Товарот P се пренесува на примерокот преку горниот филтер камен. Под долниот филтер камен, на дното на цилиндерот има канали за одвод на вода од примерокот во капиларната цевка, како и за снабдување со вода. Бидејќи компресирањето на примерокот се врши на сметка на порите, бидејќи цврстите честички на почвата и водата во порите се практично некомпресибилни, потребно е при испитувањето да се обезбеди излив на вода од примерокот, што е овозможено со помош на камен за филтрирање, канал и капиларна цевка.
На левата страна на уредот е водоводна цевка со чешма пред цилиндерот, додека капиларна цевка е на десната страна, со чешма зад цилиндерот. Капиларната цевка исто така се користи за одредување на коефициентот на пропустливост на почвата k.
Испит
Кога примерокот ќе се стави во цилиндерот и ќе се склопи апаратот, затворете ја левата славина, доводот за вода и отворете ја десната славина, за водата да тече во капиларната цевка. Потоа се пристапува кон оптоварувањето на примерокот, кое се применува постепено. Обично се применуваат следниве оптоварувања:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2и понатаму до највисокото оптоварување на почвата што се очекува под објектот, најмногу до10kp/cm2, а со брани може и повеќе20kp/cm2. На секое ниво на оптоварување, во моментот на неговата примена, се стартува стоперката и во одредени временски интервали15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2ч5ч24ж, потоа секој понатака24h, до консолидирање на примерокот под тоа ниво на оптоварување, соодветното населување во илјадити дел од милиметарот се чита на компараторот и се запишува во записникот. Консолидацијата се претпоставува дека е постигната ако порамнувањето на примерокот е Δh ≤0,02 mmза времето на24час. Откако ќе се постигне консолидација, се применува следното ниво на оптоварување и целата постапка се повторува на ист начин и така до крајното ниво на оптоварување.
Тестот за консолидација со спречено странично проширување се врши со утовар и растовар, со цел да се утврдат еластичните својства на почвата. Откако го вчитавме примерокот до одреден степен, го растовараме со иста постепеност како што го вчитавме. Олеснувањето обично се прави потоа2,0kp/cm2,4,0kp/cm2и6,0kp/cm2.
По правило, тестот се изведува со примерокот под вода, кој се држи на левата стаклена цевка на висина на горната површина на примерокот во апаратот. Испитувањето на компресибилноста на примерокот во присуство на вода се врши поради оваа причина, бидејќи тестот трае долго и за тоа време примерокот се суши, како резултат на што компресибилноста на примерокот би била помала од вистинската компресибилност на почвата во нејзината природна влажна состојба. Дополнително, природната влажност на почвата може да биде поголема отколку што била во времето на земање мостри, особено кога нивото на подземните води се зголемува, што може да доведе до значително отстапување од вистинската компресибилност на почвата за време на временскиот период на високо ниво на водата.
Резултатите од тестот се применуваат на три типа дијаграми, имено дијаграмот на релативна компресија, дијаграмот за промена на коефициентот на порозност и дијаграмот за временско порамнување.
Релативен дијаграм на компресија
Овој дијаграм се добива кога на примерокот се применува нормален притисок на оската на апсцисата σ = P/A, каде што P е оптоварувањето што делува на примерокот преку горниот филтер камен во kp/cm2, A е пресекот во релативната површина на оската на примерокот. компресија Δh/h каде Δh е порамнување на примерокот под оптоварување Δσ при консолидација, h висина на примерокот пред вчитување (сл. 2).
Сл. 2. Релативен дијаграм на компресија
За време на вчитување, се добива дијаграм на примарна компресија a.
За време на истоварот, доколку е овозможено непречено внесување на вода, така што примерокот останал под вода при истовар, се враќа во првобитната состојба, односно отекување. Но, примерокот не се враќа во почетната состојба, што значи дека покрај еластичноста претрпе и пластична (постојана) деформација. Затоа, во овој случај, при истовар се добива дијаграмот на оток b. Меѓутоа, доколку тестот е направен без да се прима вода, наместо дијаграм на оток, т.н. дијаграм на еластичност.
Ако примерокот повторно се вчита по растоварувањето, се добива секундарниот дијаграм за компресија c. Дијаграмот на оток и секундарниот дијаграм на компресија c формираат јамка хистерезис меѓу нив. Кај глината, хистерезисните јамки се значајни и затоа деформациите во областа на оток и секундарна компресија (дијаграми b и c) не се сметаат за еластични, туку реверзибилни, бидејќи тие не се пропорционални со оптоварувањето според законот на Хук. Деформациите во областа на примарна компресија (дијаграм а) во делот каде што не се вратиле се трајни (неповратни).
Модул за компресибилност на почва
Од дијаграмот на релативна компресија, го добиваме според Хуковиот закон аналогно на Јунговиот модул на еластичност E за еластичен материјал, модулот на компресија на почвата Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
каде Δσ е зголемувањето на оптоварувањето, Δh/h соодветната релативна компресија, која е земена од примарниот дијаграм за компресија a (сл. 2).
Модулот на стисливост на почвата Ms се разликува од модулот на еластичност E на еластичен материјал, бидејќи Ms не е константен за еден ист материјал, туку е променлив и се зголемува со нормалното оптоварување σ. Затоа, една специфична вредност на модулот на стисливост Ms може да се даде само за еден тесен интервал на нормално оптоварување на почвата Δσ. Ако вредноста на модулот Ms е поголема, компресибилноста на почвата е помала и обратно. Според нашите темелни прописи, усвоен е следниот критериум за модулот на компресибилност на почвата во нејзината природна состојба:
Класификацијата подолу е пренесена од оригиналниот текст, вклучувајќи го повторениот интервал 100-400 kp/cm2. Не е проверено или усогласено со сегашните прописи.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 извонредно компресибилна почва
Ms = 20 - 50 kp/cm2 многу компресибилна почва
Ms = 50 - 100 kp/cm2 средно компресибилна почва
Ms = 100 - 400 kp/cm2 помалку компресибилна почва
Ms = 100 - 400 kp/cm2 малку компресибилна почва
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 малку компресибилна почва
Ms > 1000 kp/cm2 многу ниска компресибилна почва.
Модул за еластичност на почвата
На ист начин, го добиваме модулот на еластичност на почвата E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
каде што релативниот прираст на компресија Δh/h е земен од дијаграмот на еластичноста на почвата за соодветниот нормален пораст на притисокот Δσ.
Нормална консолидирана и преконсолидирана почва
Сл.3. Дијаграм на промени во коефициентот на порозност на нарушениот примерок од почва
Ако извршиме едометарски тест со нарушен примерок, кој го внесовме во апаратот на точката на попуштање, а резултатите од тестот ги нацртаме на дијаграмот на промената на коефициентот на порозност e во зависност од притисокот σ (Сл.3) протокот на консолидација е претставен со дијаграми 1 за основно оптоварување, 2 за олеснување, 3 за секундарното оптоварување до границата a на примарното оптоварување σa и 4 надвор од таа граница.
Дијаграмот за растоварање 2 и секундарниот дијаграм за компресија 3 формираат јамка хистерезис зад која дијаграмот 4 продолжува во продолжувањето на дијаграмот 1, како и да немало растоварување, повторно се вчитува.
Сл. 4. Дијаграм на промена на коефициентот на порозност на примерок од ненарушена почва
Меѓутоа, ако го извршиме тестот за едометар на ист начин како и досега со непречен примерок земен од одредена длабочина на почвата (сл. 4), дијаграмот за секундарното оптоварување 3 ќе покаже на одредено оптоварување на точката на прекин на σb. 4 ќе има поголем наклон. Оваа фрактура настанала бидејќи почвата од која е земен примерокот била под поголемо оптоварување p=γt од оптоварувањето на примерокот σ во едометарот. Поголемото оптоварување p потекнува од тежината на постојните горни слоеви на почвата на површината на теренот, што го нарекуваме почвен притисок, или од оптоварувањето на претходните почвени слоеви однесени со текот на времето со ерозија или од морена почва или мраз, што го нарекуваме предоптоварување. Појавата на прекумерна консолидација е особено карактеристична за глината, каде што правиме разлика помеѓу нормално консолидирана и преконсолидирана глина.
Нормално консолидирана глина
Нормално консолидираната глина се наоѓа на помали длабочини под површината на земјата, која претходно не била изложена на претходно оптоварување. Примерок од оваа глина, натоварен во едометарот со оптоварувања поголеми од тежината на горните слоеви на „почвен притисок“, покажува континуиран тек на консолидација, без прекини во дијаграмот на релативната компресија или во дијаграмот за промена на коефициентот на порозност. Населувањето на оваа глина под оптоварувањето на објектот е нормално, односно при одредено оптоварување со текот на времето се намалува населувањето.
Преконсолидирана глина
Преконсолидираната глина е на поголеми длабочини или претходно била изложена на претходно оптоварување. Примерок од оваа глина натоварен во едометарот со притисок поголем од притисокот на почвата или предоптоварувањето покажува фрактура на дијаграмот на релативната компресија или на дијаграмот за промена на коефициентот на порозност, т.н. геолошка фрактура g, со силна промена на насоката (сл. 5a). Населувањето на оваа глина под конструкцијата е мало за товари под притисок на почвата или предоптоварување σ1, но станува значително поголемо за товари над σ1.
Ако геолошката фрактура не е јасно дефинирана, тогаш таа се одредува со помош на тангенти на дијаграмот (сл. 5b).
Сл.5. Дијаграм на промени во коефициентот на порозност на преконсолидирана глина
Дијаграм за временско порамнување
Овој дијаграм, наречен и дијаграм на консолидација, се добива кога, за секој степен на оптоварување на примерокот во едометарот, времето t во часови се применува на оската на апсцисата, а населувањето во mm на оската на ординатите (Сл.6а) или во % од вкупната населба (Сл.6б).
Сл.6. Дијаграм за порамнување на време
Неврзаните и врзаните почви се однесуваат различно при оптоварување. Распуштените почви, како што е песокот, имаат големи пори, од кои водата брзо се истиснува под оптоварување, така што почвата брзо се таложи, при што најголемото таложење се случува на почетокот на товарот и го достигнува конечното населување при дадено оптоварување во релативно краток временски интервал. Кохезивните почви, како што е глината, имаат мали пори од кои водата е тешко да се исцеди под оптоварување. Постојат две фази во временскиот процес на набивање на почвата. Во првата фаза, веднаш по нанесувањето на оптоварувањето на почвата, бидејќи водата не може да истече од порите, таа се напрега и го прима целокупното нанесено оптоварување. Во втората фаза, напрегнатата пора вода почнува да истиснува под сопствен стрес поради оптоварувањето, кое постепено се пренесува на цврстите честички на почвата. Во оваа втора фаза, честичките се спојуваат и порите се намалуваат. Процесот на слегнување продолжува сè додека водата под притисок не се исфрли од порите, т.е. додека напнатата состојба на водата во порите не престане да постои. Затоа, консолидацијата на почвата е првенствено хидродинамички проблем, кој зависи од пропустливоста и порозноста на почвата. Во случај на глина, чија пропустливост е мала, процесот на консолидација може да потрае многу долго, а покрај тоа, населбите може да бидат значително поголеми поради поголемата вкупна порозност отколку кај песокот. Врз основа на тестот за консолидација, пресметката на временскиот тек на порамнување може да се направи за целото времетраење на консолидацијата и во поединечни фази.