ВЈЕЖБЕ ИЗ ПРЕДМЕТА МЕХАНИКА ТЛА. вјежба број 3 Квантитавни показатељи тла

Transcript

1 -5- СТРУКТУРА ТЛА Распоред чврстих честица има велики утицај на понашање тла. Простор између чврстих честица зовемо порама. Понашање тла зависи од тога да ли су поре потпуно или само дјелимично попуњене водом. Ријетко можемо говорити о ситуацији када имамо потпуно суво тло. Уобичајено је да се разликују три фазе у тлу: - чврста фаза - вода у порама тла - ваздух у порама тла Шематски приказ фаза у тлу Сами појам структура тла односи се на расподјелу (величину, орјентацију...) чврстих честица и група чврстих честица, као и пора између њих. Појам структуре тла се према појединим ауторима односи и на електрохемијске силе између ситних честица у тлу (Novillr). За потребе испитивања тла, односно његове чврстоће, стишљивости и других параметара, улаже се значајан напор да се сачува непоремећена структура самог узорка (uiturb ampl), јер сами процес настајања тла даје за резултат јединствену структуру која је јеинственог понашања у датим околностима.

2 -6- Понашање тла се ипак може довољно тачно дефинисати и помоћу једноставних нумеричких описа чврстих честица, запремине пора и количине воде у тлу, чиме се омогућава поређење датог тла са већ познатим тлима. Величине које се користе описане су у наставку. Специфична тежина ( ) је бездимензиона величина која представља однос између тежине сувих честица ( ) и јединичне тежине воде ( ). Уобичајено је да је Порозност или релативна порозност () представља однос између запремине пора ( v ) и укупне запремине узорка (). v v v v a Коефицијент порозности () представља однос између запремине пора ( v ) и запремине чврстих честица ( ). Иако се релативна порозност и коефицијент порозности равноправно користе, предност треба дати коефицијенту порозности, из разлога што је запремина чврстих честица константа, те се вриједност у имениоцу неће мијењати. v Између релативне порозности и коефицијента порозности постоји једнозначна повезаност: v v v ( ) -

3 -7- Влажност () представља однос између тежине воде ( ) и тежине чврстих честица ( ) у узорку тла. Ова вриједност се најчешће изражава у процентима. ( ) 00% Степен засићења ( r ) представља однос између запремине воде ( ) и запремине пора ( v ) који се може мјерити у процентима. Ако је: - r.00 тло је потпуно засићено - r 0.00 тло је потпуно суво. r v Јединична тежина тла () је однос између укупне тежине узорка () и његове укупне запремине (). За потпуно засићен узорак ( r.00): За потпуно сув узорак ( r 0.00): v a z a Ефективна запреминска тежина ( ) при потапању у воду је дефинисана као: ' - z Горе дефинисани показетељи нијесу међусобно независне величине, јер између њих постоји низ једнозначних релација. Неке од ових величина се директно мјере, а друге су изведене из приказанних реалација.

4 -8- ОПИТ ОДРЕЂИВАЊА СПЕЦИФИЧНЕ ТЕЖИНЕ ТЛА () Специфична тежина тла служи као помоћна вриједност при одређивању порозности и гранулометријског састава тла ареометрисањем. Поступак одређивања специфичне тежине тла је дефинисан стандардом (JU U.B.04) при чему се узорци тла које испитујемо бирају на основу JU U.B.00. Узме се узорак тла и осуши у сушници на температури од 05 o С до сталне тежине. Овако осушен узорак се стави у посуду познате тежине и уситни тучком. Потом се узорак охлади и измјери заједно са посудом. Од ове тежине одбијањем тежине посуде добићемо тежину сувог узорка (). Помоћу лијевка измјерени узорак се сипа у пикнометар у који се затим налије до половине запремине дестилисана вода. Узорак у пикнометру се кува 5 минута за пјесковита тла, односно 30 минута за глиновита тла. Послије кувања вода у пикнометру се охлади и налије се дестилисаном водом приближно исте температуре до одређене границе. Измјери се тежина пикнометра са узорком тла и дестилисаном водом ( ), као и температура воде, a затим се из дијаграма баждарења одреди тежина пикнометра напуњеног дестилисаном водом до те границе и на тој температури ( 2 ). Специфична тежина се рачуна као: 2 - Овај опит треба извести на два узорка при чему грешка не смије бити већа од Ако познајемо вриједност можемо одредити запреминску тежину чврстих честица. ОПИТИ ЗА ОДРЕЂИВАЊЕ ЗАПРЕМИНСКЕ ТЕЖИНЕ ТЛА () Запреминска тежина служи прорачун конструкција ослоњених на тло или за прорачун стабилности падина и објеката израђених од разних врста материјала. Као помоћна вриједност служи при одређивању збијености, стишљивости, смицања и др.

5 -9- Запреминску тежину тла одређујемо различитим методама: - за везано тло - методом цилиндра познате запремине - методом помоћу парафина - методом помоћу живе - за невезано тло - помоћу пластичног омота - помоћу гумене мембране - помоћу калибрираног пијеска - помоћу радиоактивних изотопа Одређивање запреминске тежине тла помоћу цилиндра Овај опит се врши у складу са стандардом (JU U.B.06). Овај опит се изводи на терену (i ity), при чему је потребно одстранити површински слој тла од око 5-0cm. Цилиндар познате запремине, састављен од три дијела, ставља се на поравнату и очишћену површину и утисне се у тло. Цилиндар се утискује у тло уз помоћ дрвеног односно гуменог маља, све док не продре у тло 2-3cm изнад горње ивице средњег дијела. Послије овога цилиндар се извади заједно са узорком. Извађени цилиндар се стави на равну подлогу а затим се горњи и доњи дио цилиндра одстране. Узорак у влажном стању измјери се заједно са средњим дијелом цилиндра, одузме се позната тежина средњег дијела цилиндра и добије тежина узорка (). Уколико се тражи запреминска тежина сувог узорка, узорак се стави у сушницу и суши на температури 05 o С до константне тежине и поново извага ( ). Запреминска тежина узорка у влажном односно сувом стању одређује се по следећим образцима: ;, гдје је позната запремина средњег дијела цилиндра.

6 -20- Одређивање запреминске тежине тла помоћу калибрираног пијеска Овај опит се врши у складу са стандардом (JU U.B.06). Овај опит се изводи на терену (i ity), при чему је потребно одстранити површински слој тла од око 5-0cm. Запреминска тежина тла се одређује из односа тежине ископаног материјала тла, и тежине калибрираног пијеска којим се испуни ископана рупа а чија запреминска тежина је позната. На изравнату хоризонталну површину се постави лимена посуда и кроз отвор на посуди ископа рупа пречника једнаког пречнику посуде, а дубине 0-20cm. Сав ископани материјал се оставља у посуду и одмах после завршеног копања извага (). Цилиндрична посуда испуњена пијеском измјери се ( 0 ), а затим се обрне у положај као што је приказано на слици и стави на отвор на дну квадратне посуде тако да га лијевак затвори. Пусти се пијесак из посуде да истиче у рупу све док се рупа и шупљине испод лијевка не попуне. Засун се затвори и посуда са преосталим пијеском се измјери ( ). Тежина калибрираног пијеска који се налази у лијевку ( 2 ) израчуна се из запремине лијевка и запреминске тежине пијеска. Запреминска тежина узорка у влажном односно сувом стању одређује се по следећим образцима: p p ;, Методе за одређивање запреминске тежине уз помоћ пластичног омота и гумене мембране су засновани на истим принципима као и претходни опит.

7 -2- ОПИТИ ЗА ОДРЕЂИВАЊЕ САДРЖИНЕ ВОДЕ У ТЛУ () Влажност служи за оцјену конзистенције тла и степена засићености водом, као и подлога за одређивање других особина тла. Садржина воде у тлу се одређује: лабораторијским поступком брзим теренским методама - метода са вагом - индиректна метода са карбидом (PEEDY) - метода неутронског зрачења. Одређивање влажности тла лабораторијском методом Овај опит се спроводи у складу са стандардом (JU U.B.02). Узорак влажног тла у количини од 50g до 00g се стави у измјерену Петријеву посудицу, тежине. Посудица се поклопи и измјери узорак заједно са поклопљеном посудицом ( ). Потом се са посудице скине поклопац и посудица се стави у сушионик и суши на температури 05 о С ( ± 0.5 о С) најмање 24 сата или до сталне масе. Посудица се извади из сушионика поклопи, охлади и измјери јој се маса ( 2 ). Влажност узорка се срачунава према следећем образцу: - - ( ) 2 00% 2 Сушионик за сушење узорака на константној температури

8 -22- Одређивање влажности тла индиректном методом са карбидом (PEEDY) У челичну боцу убацимо узорак тла којем одређујемо влажност. Са узорком убацимо CaCO 2, затворимо боцу и промућкамо је. У додиру узорка са карбидом ослобађа се гас ацетилен који у херметички затвореној боци ствара притисак који мјеримо манометром. Мјерећи притисак у боци на индиректан начин одређујемо влажност узорка. Нумеричке везе између параметара којима се дефинише понашање тла. Запреминска тежина тла и запреминска тежина тла у засићеном стању ) ( ) ( Z Z 2. Запреминска тежина тла r r ) ( 3. Запреминска тежина тла у сувом стању ) ( ) (

9 Запреминска тежина тла у засићеном стању z,z,z Z z ) ( ) ( 5. Влажност тла у засићеном стању,z z ) ( ) ( ) ( 6. Коефицијент порозности 7. Релативна порозност 8. Степен засићена r