Danes je Savo Kusić osredotočen na lesena okna, les-alu okna, okna po meri, vrata in prošnje za ponudbe. To besedilo ostane kot tehnični arhiv in ni ponudba za geotehnično projektiranje, laboratorijska testiranja ali zemeljska dela.

Faze materialov v tleh

Tla so sestavljena iz treh faz: trdne, tekoče in plinaste. Trdno fazo predstavljajo trdni delci, tekoča voda, plinasto fazo pa zaprt zrak ali vodna para v porah tal.
Določene vrste tal so lahko sestavljene iz ene, dveh ali treh faz, kar pomeni, da je sestava tal lahko enofazna, dvofazna ali trifazna. Fizikalne lastnosti tal so odvisne od posameznih faz.
Nekoherentna prst, kot je popolnoma suh pesek ali gramoz, je sestavljena samo iz ene faze – trdnih delcev. Zrak, ki obstaja v porah te zemlje, ni zaprt in ne nasprotuje gibanju trdnih delcev, zato ga ni mogoče šteti za fazo.
Vlažna koherentna zemljina nad nivojem podzemne vode, ki je sestavljena iz trdnih delcev in zaprtih por, delno napolnjena z vodo in delno z zrakom ali vodno paro, je zemljina trifaznega sistema. V primeru gibljivih trdnih snovi si hkrati nasprotujeta voda in zrak v porah tal.
Tla pod nivojem podzemne vode, katerih pore so popolnoma zapolnjene z vodo, tako da v njih ni zraka in vodne pare, so dvofazni sistem. Tla v globljih plasteh se domnevajo kot dvofazni sistem, ker zaprt zrak v porah tal v večjih globinah nima bistvenega vpliva na njihove fizikalne lastnosti, ki jih v tem primeru določajo lastnosti trdne in tekoče faze.

Granulometrična sestava

Trdne sestavine tal so mineralne ali organske snovi različnih velikosti, od velikih kamenčkov in blokov, velikosti stotin in tisočev milimetrov do velikosti ene molekule. Kot veste, je molekula ena milijoninka milimetra, en milimikron. Najmanjša velikost trdne snovi v tleh je 20 mali mikronov.
Velikost trdnih delcev zemlje ima zelo velik vpliv na njene fizikalne lastnosti. Ta grobost je izražena z granulometrično sestavo, ki predstavlja razmerje velikosti posameznih zrn v njihovih masnih deležih do skupne teže tal. Delitev tal glede na granulometrično sestavo je v različnih državah različna. Naša delitev je naslednja:

Zgodovinska delitev debelozrnate in drobnozrnate zemlje glede na velikost delcev

Omejitve velikosti delcev

Velikost 2 mm – meja med grobo in drobnozrnato sestavo tal. Trdni delci do 2mm kažejo kapilarni dvig vode v tleh. Debelozrnata prst je brez kapilarnosti.
Velikost 0,2 mm – meja med grobozrnatim (ostrim) in drobnozrnatim (mehkim) peskom.
Velikost 0,02 mm - meja, do katere je mogoče s prostim očesom prepoznati posamezna zrna v zemlji.
Velikost 0,002 mm – meja med rahlo prstjo in glino Velikost 0,0002 mm – meja med glino in koloidno glino.
Trdne sestavine pod 0,002 mm imajo velik vpliv na fizikalne lastnosti tal. Te sestavine dajejo kohezivnost tal, in če so manjše in jih je v tleh več, je kohezivnost tal bolj izrazita. Vendar je kohezija tal odvisna tudi od mineralne sestave trdnih delcev, manjših od 0,002 mm. Če ti delci nastanejo z razgradnjo zelo trdih mineralov, kot je kremen, potem je njihova kohezija zelo nizka ali je sploh ni, prav tako je relativno nizka njihova absorpcija vode. Če so delci pod 0,002 mm nastali z razgradnjo glinenih materialov, potem imajo vezivne lastnosti, ki so toliko močnejše, če so delci manjši, medtem ko je vpojnost vode pri takih delcih zelo visoka.
Granulometrična sestava prsti zagotavlja pomembne in zanesljive podatke o nekaterih njenih fizikalnih lastnostih. Če v tleh prevladujejo glineni delci pod 0,002 mm, potem že lahko sklepamo, da so taka tla plastična, koherentna, higroskopna, z visoko kapilarnostjo, nizko prepustnostjo in z majhnim kotom notranjega trenja.
Granulometrična sestava tal je predstavljena s črtami granulometrične sestave (slika 1).

Granulometrične črte za gramoz, prašni pesek, peščeni prah, glinena tla in glino

Sl. 1 - Linije granulometrične sestave tal: 1-prodnat pesek; 2-prašni pesek; 3-peščeni prah; 4-ilovnata prst; 5-glina

Ordinata granulometrične sestave prikazuje utežni delež trdnih delcev, manjših od premera, ki ga predstavlja abscisa dane točke. Na primer, v točki A črte 4 ordinata kaže, da obstajajo delci 92%, manjši od 2 mm, in da so preostali 8% večji od 2 mm.

Klasifikacija tal glede na granulometrično sestavo

Tla, ki vsebujejo trdne delce, večje od 2 mm, so razvrščena glede na splošno delitev tal po granulometrični sestavi, prikazano na sl. 1. Pri tem se za osnovno frakcijo sprejme tista, ki je v zemlji najbolj zastopana, ostale pa so dodatne. Na primer, če je splošna granulacija tal večinoma pesek z manjšo količino proda, potem se takšna tla uvrščajo med prodnate peske, nasprotno pa bi bili peščeni prodi. V klasifikaciji so lahko navedeni tudi deleži posameznih frakcij v tleh. Na primer, če prst vsebuje glino 15%, prah 45%, pesek 30% in gramoz 10%, jo je mogoče razvrstiti kot glineno prst z glino 15% in gramozom 10%.
Vendar pa se za drobnozrnata tla, ki vsebujejo trdne delce, manjše od 2 mm, razvrstitev na podlagi njihove granulometrične sestave običajno opravi v skladu s trikotnim diagramom. Obstaja več takšnih diagramov, od katerih bomo navedli najosnovnejšega iz U.S. Bureau of Soils, sl. 2.

Trikotni diagram razvrščanja tal glede na delež peska, prahu in gline

Sl. 2 - trikotni diagram ameriškega urada za tla

Diagram je sestavljen iz treh koordinatnih osi, zloženih v enakostranični trikotnik, v katerem vsaka os predstavlja eno frakcijo, in sicer pesek, prah in glino v % teže celotne mase tal. Površina diagrama je razdeljena na cone 10, od katerih vsaka predstavlja ločeno vrsto tal. Vsaka stranica trikotnika predstavlja absciso, od katere se dvignejo ordinate, vzporedne z drugima dvema abscisama.
Vsaka točka v tem diagramu ima koordinate 3, ki predstavljajo odstotke določene frakcije 3 v dani prsti in določajo vrsto prsti. Tako na primer točka M na diagramu predstavlja glino. Dobimo jo tako, da iz diagrama granulometrične sestave sl. 1 določimo posamezne frakcije, ki bi bile v tem primeru (črta 4 na sliki 1): 35% glina, 25% prah, 40% pesek, medtem ko količino 8% proda zanemarimo, saj znaša manj kot 10%.
Ta klasifikacija se nanaša na frakcije peska, prahu in gramoza v skladu z ameriško delitvijo, vendar je še vedno sprejeta kot taka zaradi primerjalnih vrednosti in izkušenj, ki jih ima s takšno klasifikacijo.

Stopnja neravnine tal

Po Allenu Hazenu je stopnja neravnine tal razmerje (slika 3)

U=d60/d10

kjer je d60 premer zrna, ki ustreza ordinati 60%, in d10 premer zrna, ki ustreza ordinati 10%.
za U< 5 tlo je ravnomernog sastava,
za U = 5 – 15 so tla zmerno neenakomerne sestave, za U > 15 ima prst neenakomerno sestavo.
Ko je linija granulometrične sestave strma, je vrednost stopnje neravnine U majhna, medtem ko je za ravno črto velika. Najmanjša vrednost za U je 1. Če je linija granulometrične sestave bolj ravna, je vrednost U višja. Za pesek je najpogosteje U=1-15, za glinena tla U=10-90, za tla z zelo neenakomerno sestavo pa ima lahko U zelo visoke vrednosti.

Grafična določitev značilnih premerov zrn na granulometrični črti

Sl. 3 - Določitev premera zrn d60 in d10

Pravilo filtra

To pravilo temelji na granulometrični sestavi filtra, katerega naloga je zmanjšati hidravlični gradient na stiku zemljine in kamnitega drenažnega sloja za prehodno velikost zrn, da bi preprečili izpiranje majhnih delcev zemlje s podtalnico. Osnovni pogoji, ki jih mora izpolnjevati filtrirna plast, so, da je vodoprepustna in stabilna.
Obstaja več pravil za sestavo filtrov, med katerimi bo tukaj kot najbolj znano navedeno le Terzaghijevo pravilo.

terzaghijevo pravilo

Terzaghijevo pravilo se glasi: Granulacija filtra mora biti takšna, da so njegova zrna v količini 15% masnih delov celotne mase filtra (F15) vsaj 4-krat večja od največjih delcev zemlje, na kateri leži filter. (baze) v količini 15% masnih delov baze (B15), ne da bi bili večji od 4-krat B85, tj. velikosti najmanjših delcev pri 85% masnih delov baze. To pravilo lahko izrazimo z razmerji: F15/B15 > 4 in F15/B85 < 4.
Prvo razmerje zagotavlja vodoprepustnost filtra, drugo pa njegovo stabilnost.
Mejne granulometrične črte baze in filtra po Terzaghijevem pravilu

Sl. 4 - Pravilo filtra Terzaghia

Najmanjši in največji delci baze so predstavljeni na sl. 4 mejni črti 1 in 2. Mejni črti filtra sta 3 in 4. Pogoj F15 > 4_B15_ je predstavljen s točko a na mejni črti 3, pogoj F15 < 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Priporočljivo je, da je črta granulometrične sestave filtra približno vzporedna s črto granulometrične sestave podlage.
Namesto dveh skrajnih linij granulometrične sestave baze kot na sl. 4, lahko ena linija povprečne granulacije. V tem primeru sta točki B15 in B85 na isti premici (kot na sliki 5).
Najpogosteje je razlika v granulaciji med podlago in drenažno plastjo tolikšna, da ena filtrirna cona ni dovolj za prehod med podlago in plastjo. V tem primeru je filter sestavljen iz več filtrirnih območij, ki se določajo po istem pravilu, dokler ne dosežemo največje velikosti zrn drenažnega nanosa.

Primer določanja več filtrirnih plasti med zemljo in drenažno plastjo

Sl. 5 - Primer izračuna filtrirnih slojev

Navedene delitve, mejne velikosti in pravila so preneseni iz zgodovinskega vira in niso nadomestilo za trenutno geotehnično klasifikacijo, laboratorijsko poročilo, zasnovo filtra ali načrt delovanja. Dejanska zemljina in drenažni sistem zahtevata reprezentativno vzorčenje, ustrezna testiranja, preverjanje podzemne in površinske vode, erozije in notranje stabilnosti ter oceno s strani pooblaščenega strokovnjaka po veljavnih predpisih in pogojih konkretnega projekta.