Viktig ekspertmerknad: Denne artikkelen er en pedagogisk arkivgjennomgang og er ikke en geoteknisk studie, en gyldig laboratoriestandard, en grunnlagsberegning eller en bruksanvisning. De opprinnelige vilkårene, prosedyrene, måleenhetene, verdiene, klassifiseringene og referansene til “våre regelverk” ble overført uten å kontrollere samsvar med gjeldende standarder og forskrifter. Jordtesting, valg av metode, tolkning av resultater og designbeslutninger skal utføres av autoriserte geotekniske eksperter og passende laboratorium for et bestemt objekt og sted.
Temaet jordkomprimerbarhet er ikke en del av det nye offentlige tilbudet til Savo Kusić. Det nåværende produksjonsfokuset består av trevinduer, tre-aluminiumsvinduer og skreddersydde dører. For et spesifikt vindu- eller dørprosjekt kan du sende forespørsel om tilbud.
Grunnlag for ødometertest
Kompressibiliteten til jorda bestemmes av en kompresjonstest med forhindret sideutvidelse, som også kalles en ødometertest eller en konsolideringstest.
Testen utføres med uforstyrrede prøver, og i noen tilfeller med forstyrrede. I det første tilfellet tas testprøven ved å presse metallringer inn i en større, uforstyrret prøve, som deretter mates inn i apparatet sammen med ringen etter å ha kuttet av overskuddsprøven og jevnet dens overflater med kantene på sylinderen. I det andre tilfellet fylles ringen med prøven i en tilstand av konsistens ved flytegrensen og i den tilstanden føres den inn i ødometeret.
Testen utføres ved hjelp av apparatet som først ble konstruert av Terzaghi og kalt Ødometeret. I dag finnes det flere forskjellige konstruksjoner av dette apparatet, men de er alle basert på samme prinsipp, og tester komprimeringen av en jordprøve under belastning med forhindret sideutvidelse.
Ødometer: enhetsbeskrivelse
Fig. 1. Kilometerteller
Ødometer består av en metallsylinder der prøven er plassert mellom to filtersteiner (fig. 1). Prøven innføres i apparatet i en metallring med en diameter på 7-10 cm og en høyde på 1-4 cm. Lasten P overføres til prøven via den øvre filtersteinen. Under den nedre filtersteinen er det kanaler i bunnen av sylinderen for å drenere vann fra prøven inn i kapillarrøret, samt for vanntilførsel. Siden komprimeringen av prøven skjer på bekostning av porene, fordi faste jordpartikler og vann i porene er praktisk talt ukomprimerbare, er det nødvendig å sørge for at vannet renner fra prøven under testen, noe som er muliggjort ved hjelp av en filterstein, en kanal og et kapillærrør.
På venstre side av enheten er et vanntilførselsrør med kran foran sylinderen, mens et kapillarrør er på høyre side, med kran bak sylinderen. Kapillærrøret tjener også til å bestemme jordpermeabilitetskoeffisienten k.
Testing
Når prøven er plassert i sylinderen og apparatet er satt sammen, lukker du venstre kran, vanntilførselen, og åpner høyre kran, slik at vann kan strømme inn i kapillarrøret. Deretter nærmer man seg belastningen til prøven, som påføres gradvis. Følgende belastninger påføres vanligvis:0,50;1,00;2,00;4,00;6,00kp/cm2og videre opp til maksimal jordbelastning forventet under bygget, generelt opp til10kp/cm2, og med demninger kan det bli enda mer20kp/cm2. På hvert belastningsnivå, i øyeblikket den brukes, startes en stoppeklokke og med bestemte tidsintervaller15“,30“,1’,2’,5’,15’,45’,2h5h24h, deretter hver gang24h, inntil konsolideringen av prøven under dette belastningsnivået, avleses den tilsvarende avregningen i tusendeler av en millimeter på komparatoren og registreres i posten. Konsolidering antas å ha blitt oppnådd dersom avregningen av prøven er Δh ≤0,02 mmfor tiden av24time. Etter at konsolidering er oppnådd, påføres neste belastningsnivå og hele prosedyren gjentas på samme måte og så videre til det endelige belastningsnivået.
Konsolideringstesten med forhindret sideutvidelse utføres med lasting og lossing, for å bestemme jordens elastiske egenskaper. Etter å ha lastet prøven til en viss grad, laster vi den av med samme gradighet som vi lastet den. Avlastning gjøres vanligvis etterpå2,0kp/cm2,4,0kp/cm2og6,0kp/cm2.
Som regel utføres testen med prøven under vann, som holdes på det venstre glassrøret på høyde med den øvre overflaten av prøven i apparatet. Testing av komprimerbarheten til prøven i nærvær av vann er gjort av denne grunn, fordi testen tar lang tid og prøven tørker i løpet av denne tiden, som et resultat av at komprimerbarheten til prøven ville være lavere enn den faktiske komprimerbarheten til jorden i dens naturlige fuktighetstilstand. I tillegg kan den naturlige jordfuktigheten være høyere enn den var på prøvetakingstidspunktet, spesielt når grunnvannstanden stiger, noe som kan føre til et betydelig avvik fra den faktiske komprimerbarheten til jorda i løpet av tidsperioden med høy vannstand.
Testresultatene brukes på tre typer diagrammer, nemlig det relative kompresjonsdiagrammet, endringsdiagrammet for porøsitetskoeffisient og tidsavregningsdiagrammet.
Relativt komprimeringsdiagram
Dette diagrammet er oppnådd når normalt trykk påføres prøven på abscisseaksen σ = P/A, hvor P er belastningen som virker på prøven via den øvre filtersteinen i kp/cm2, A er tverrsnittsarealet til prøven, og på apparatets ordinat kompresjon Δh/h hvor Δh er avsetningen av prøven under belastning Δσ under konsolidering, h prøvehøyde før lasting (fig. 2).
Fig. 2. Relativt komprimeringsdiagram
Under lasting oppnås diagram over primær kompresjon a.
Under lossing, hvis uhindret inntak av vann er aktivert, slik at prøven forble under vann under lossing, går den tilbake til sin opprinnelige tilstand, dvs. hevelse. Prøven går imidlertid ikke tilbake til utgangstilstanden, noe som betyr at den har gjennomgått plastisk (permanent) deformasjon i tillegg til elastisk. Derfor, i dette tilfellet, oppnås svellingsdiagrammet b under lossing. Men hvis testen ble utført uten å motta vann, i stedet for et svellingsdiagram, det såkalte diagrammet for elastisitet.
Hvis prøven lastes på nytt etter lossing, oppnås det sekundære kompresjonsdiagrammet c. Svellingsdiagrammet og det sekundære kompresjonsdiagrammet c danner en hystereseløkke mellom dem. I leire er hystereseløkkene betydelige, og derfor anses ikke deformasjonen i området for hevelse og sekundær kompresjon (diagram b og c) som elastiske, men reversible, siden de ikke er proporsjonale med belastningen i henhold til Hookes lov. Deformasjoner i området for primær kompresjon (diagram a) i den delen hvor de ikke kom tilbake er permanente (irreversible).
Jordkomprimeringsmodul
Fra diagrammet over relativ kompresjon får vi i henhold til Hookes lov analogt med Jungs elastisitetsmodul E for et elastisk materiale, kompressibilitetsmodulen til jorda Ms
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
hvor Δσ er belastningsøkningen, Δh/h er den tilsvarende relative kompresjonen, som er hentet fra det primære kompresjonsdiagrammet a (fig. 2).
Kompressibilitetsmodulen til jorda Ms skiller seg fra elastisitetsmodulen E til et elastisk materiale, fordi Ms ikke er konstant for ett og samme materiale, men er variabel og øker med normalbelastningen σ. Derfor kan én spesifikk verdi av kompressibilitetsmodulen Ms gis kun for ett smalt intervall med normal jordbelastning Δσ. Hvis verdien av modulen Ms er høyere, er komprimerbarheten til jorda lavere og omvendt. I henhold til våre stiftelsesbestemmelser er følgende kriterium for kompressibilitetsmodulen til jorda i sin naturlige tilstand vedtatt:
Klassifiseringen nedenfor er overført fra originalteksten, inkludert det gjentatte intervallet 100-400 kp/cm2. Den er ikke kontrollert eller harmonisert med gjeldende regelverk.
Ms = 0 - 20 kp/cm2 ekstremt komprimerbar jord
Ms = 20 - 50 kp/cm2 veldig komprimerbar jord
Ms = 50 - 100 kp/cm2 middels komprimerbar jord
Ms = 100 - 400 kp/cm2 mindre komprimerbar jord
Ms = 100 - 400 kp/cm2 lett komprimerbar jord
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 lett komprimerbar jord
Ms > 1000 kp/cm2 svært lite komprimerbar jord.
Jordelastisitetsmodul
På samme måte får vi jordas elastisitetsmodul E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
hvor det relative kompresjonstilveksten Δh/h er hentet fra jordelastisitetsdiagrammet for det tilsvarende normale trykkøkningen Δσ.
Normal konsolidert og overkonsolidert jord
Sl.3. Diagram over endring av porøsitetskoeffisient for forstyrret jordprøve
Hvis vi utfører en ødometertest med en forstyrret prøve, som vi la inn i apparatet ved flytepunktet, og vi plotter resultatene av testen på diagrammet av endringen i porøsitetskoeffisienten e avhengig av trykket σ (fig.3) konsolideringsflyten er representert av diagrammer 1 for primær belastning, 2 for lindring, 3 for sekundærlasten opp til grensen a for primærlastforlengelsen σa og 4 utover denne grensen.
Relieffdiagram2og sekundært kompresjonsdiagram3danne en hystereseløkke bak som diagrammet4fortsetter i forlengelsen av diagrammet1, uten brudd, som om det ikke var noen lossing og omlasting.
Sl.4. Diagram over endring av porøsitetskoeffisient for uforstyrret jordprøve
Men hvis vi utfører ødometertesten på samme måte som før med en uforstyrret prøve tatt fra en viss dybde av jorda (fig.4), diagram for sekundær last3vil vise ved en spesifikk last σb et brudd ved punkt b, hvoretter diagrammet vil fortsette4har en høyere helning. Dette bruddet oppsto fordi jorda som prøven ble tatt fra var under en større belastning p=γt enn belastningen av prøven σ i ødometeret. Den høyere belastningen p stammer fra vekten av de eksisterende øvre jordlagene til overflaten av terrenget, som vi kaller jordtrykk, eller fra belastningen av tidligere jordlag som over tid er båret bort av erosjon eller fra morenejord eller is, som vi kaller forbelastning. Utseendet til overkonsolidering er spesielt karakteristisk for leire, hvor vi skiller mellom normalt konsolidert og overkonsolidert leire.
Normalt konsolidert leire
Normalt konsolidert leire befinner seg på grunnere dyp under jordoverflaten, som ikke tidligere har vært utsatt for forbelastning. En prøve av denne leiren, lastet i ødometeret med belastninger større enn vekten av de øvre “jordtrykk”-lagene, viser en kontinuerlig flyt av konsolidering, uten brudd i det relative kompresjonsdiagrammet eller i endringsdiagrammet for porøsitetskoeffisient. Bosettingen av denne leiren under belastningen av gjenstanden er normal, dvs. under en viss belastning avtar setningen over tid.
Overkonsolidert leire
Overkonsolidert leire er på større dybder eller har tidligere vært utsatt for forhåndsbelastning. En prøve av denne leiren lastet i ødometeret med et trykk større enn jordtrykket eller forbelastningen viser et brudd på det relative kompresjonsdiagrammet eller på porøsitetskoeffisientendringens diagram, det såkalte. geologisk brudd g, med sterk retningsendring (fig.5en). Settingen av denne leiren under konstruksjonen er liten for belastningen under jordtrykket eller forbelastningen σ1, men blir betydelig større for laster over σ1.
Hvis det geologiske bruddet ikke er klart definert, bestemmes det ved hjelp av tangenter til diagrammet (fig.5b).
Sl.5. Diagram over endringer i porøsitetskoeffisient for overkonsolidert leire
Tidsavregningsdiagram
Dette diagrammet, også kalt konsolideringsdiagrammet, oppnås når, for hver grad av belastning av prøven i ødometeret, tiden t i timer påføres abscisseaksen, og avregningen i mm til ordinataksen (fig.6a) eller i % av det totale oppgjøret (fig.6b).
Sl.6. Tidsoppgjørsdiagram
Ubundet og bundet jord oppfører seg forskjellig under belastning. Løse jordarter, som sand, har store porer, hvorfra vann raskt presses ut under belastning, slik at jorda legger seg raskt, der den største setningen skjer i begynnelsen av belastningen og når den endelige setningen ved en gitt belastning i et relativt kort tidsintervall. Sammenhengende jordsmonn som leire har små porer som vann er vanskelig å presse ut under belastning. Det er to faser i tidsprosessen med komprimert jordsetning. I den første fasen, umiddelbart etter påføring av belastningen på jorda, siden vannet ikke kan strømme ut av porene, blir det stresset og mottar hele den påførte belastningen. I det andre trinnet begynner det stressede porevannet å presse ut under egen belastning på grunn av belastningen, som gradvis overføres til de faste jordpartiklene. I denne andre fasen kommer partiklene sammen og porene krymper. Innsynkningsprosessen fortsetter inntil trykkvannet presses ut av porene, dvs. til den belastede vanntilstanden i porene slutter å eksistere. Derfor er jordkonsolidering først og fremst et hydrodynamisk problem, som avhenger av jordpermeabilitet og porøsitet. Når det gjelder leire, hvis permeabilitet er lav, kan konsolideringsprosessen ta svært lang tid, og i tillegg kan setningene være betydelig større på grunn av høyere total porøsitet enn for sand. På grunnlag av konsolideringstesten kan oppgjørstidsforløpet beregnes for hele konsolideringens varighet og i enkeltfaser.