1

O PRIMJENI DRENIRANE I NEDRENIRANE VRSTOE PRI PROJEKTIRANJU ZASJEKA U TLU

APPLICATION OF DRAINED AND UNDRAINED STRENGTH DURING

DESIGN OF CUTTINGS IN SOIL

Ivan Bradvica, dipl.ing.gra.

INSTITUT IGH d.d., Rakuina 1, 10000 Zagreb, Hrvatska

ivan.bradvica@igh.hr

Goran Mitrovi, dipl.ing.fiz. INSTITUT IGH d.d., Rakuina 1, 10000 Zagreb,

Hrvatska goran.mitrovic@igh.hr

SAETAK: Na osnovi geotehnikih istraivanja za potrebe izrade prometnica u Hrvatskoj izvren je uvid u koritenje drenirane i nedrenirane vrstoe tla pri projektiranju zasjeka u tlu. Od istih neporemeenih uzoraka tla ispitivane su drenirana i nedrenirana jednoosna tlana vrstoa od kojih je formiran fond podataka. Na osnovi fonda podataka se vidi arolikost meusobnih odnosa ovih vrstoa. Ukazuje se na neiskoritenu rezervu u tlu pri projektiranju zasjeka ravinskim promatranjem vrstoe zasjeka u odnosu na projektiranje preko uobiajenog jednoosnog pristupa. Kljune rije: drenirana vrstoa, nedrenirana vrstoa, ravinska vrstoa, zasjek, projektiranje ABSTRACT: The use of drained and undrained strength of soil during design of cuttings in sol is explained based on geotechnical studies made for the construction of transport facilities in Croatia. The data base was formed using results obtained by testing drained and undrained uniaxial compression strength on the same undisturbed samples. The data from data base show great dispersion of these strength values. Readers are cautioned about the unused reserve in soil during design of cuttings based on plane-related determination of cutting strength, as compared to the design based on the usual uniaxial approach. Key Words: drained strength, undrained strength, plane-related strength, cutting, design

2

1. Uvod Izgradnjom prometnica nakon osamostaljenja Hrvatske formiran je fond geotehnikih podataka koji se ovdje djelomino koristi pa se zasjeci u tlu koji su potrebni i kod drugih graditeljskih aktivnosti mogu promatrati na nain kako e to biti ovdje prezentirano. Njihova stabilnost moe biti generalno ili lokalno upitna, kako privremeno tako i trajno. U ovom radu biti e razmatrana samo lokalna vertikalna stabilnost zasjeka kod vezanog, koherentnog tla bez podgrade, kako privremeno tako i trajno te vrijedi za bilo koji zasjek koji se prethodno geotehniki istrai. U geotehnikoj praksi s namjerom izrade zasjeka je uobiajeno da se istraivanje tla obavlja preko ispitivanja drenirane i nedrenirane vrstoe. Drenirana vrstoa omoguava projektiranje trajne stabilnosti, a nedrenirana vrstoa privremene stabilnosti. Obje se zasnivaju na laboratorijskim ispitivanjima izravnim posmikom ili jednoosnom tlanom vrstoom ije veliine se uzimaju u proraun preko jednoosnog pristupa projektiranju. 2. Jednoosni pristup Veliina visine vertikalnog zasjeka ( h ) u vezanom tlu bez podgrade i bez faktora sigurnosti pri jednoosnom pristupu proraunu iznosi:

h = TL/

TL jednoosna tlana vrstoa

prostorna teina Prikaz nedrenirane jednoosne tlane vrstoe u , dijagramu vidljiv je iz slike 1.:

Slika1: Jednoosna nedrenirana tlana vrstoa

Prikaz drenirane jednoosne tlane vrstoe preko izravnog posmika u , dijagramu, slika 2.:

Slika 2: Drenirana jednoosna tlana vrstoa Kako se jednoosna tlana vrstoa ispituje u praksi uglavnom u nedreniranim uvjetima, a drenirana vrstoa se preko ispitivanja izravnog posmika posredno proraunava preko parametara vrstoe (cd i d) to se usporedba ispitanih vrstoa od jedinstvenog neporemeenog uzorka moe prikazati u slijedeem dijagramu koji predstavlja dio fonda prikupljenih parova ispitivanja koja se dopunjuju novim ispitivanjima nastavkom izgradnje prometnica, slika 3.:

Slika 3: Odnos drenirane i nedrenirane vrstoe vezanog tla

to se tie ekstremnih vrijednosti, odnos nedrenirane prema dreniranoj vrstoi kree se u

TL

Cd

2

45 da tgk

Cd - drenirana kohezija

d - kut unutarnjeg trenja

a

dTL k

c2

d

cu

TL

uTL c2

3

rasponu od minimalnog odnosa jednakih vrijednosti do maksimalnog odnosa koji je i do petnaest puta vei u korist nedrenirane vrstoe. Detalji meuvrijednosti su vidljivi iz dijagrama to ukazuje na oprez arolikosti pojedinih karakteristika lokaliteta koji su istraivani, a koji ukazuju na male stalne drenirane vrstoe s kojima treba trajno raunati bez obzira na privremeno stajanje velikih visina zasjeka uslijed znaajno veih nedreniranih vrstoa koje se oituju u fazi izgradnje zasjeka. 3. Raunski primjer jednoosnog pristupa Na osnovi parametara vrstoe tla iz izravnog posmika u dreniranim uvjetima s veliinama za cd =30,0 kPa i d =250 i prostornom teinom =19,0 kN/m3 proraunati trajnu visinu (h) vertikalnog zasjeka bez podgrade s prosjenim faktorima sigurnosti Fc = 2,5 i F=1,5. -mobilizirana proraunska vrijednost kohezije - cm = cd/Fc = 12,0 kPa -mobilizirani kut unutranjeg trenja - tg m= tgd/ F = 0,311 m = 17,30 -visina bez podgrade uz prosjenu sigurnost h = 2cm / tg(45- m/2) = 1,72 m Privremena visina bez podgrade koja se oituje tijekom graenja raunski se dobiva na analogan nain uz koritenje veliina nedrenirane kohezije, cu umjesto veliine cm, a umjesto veliine m , koristi se veliina u= 0. 4. Ravinski pristup Bilo koja toka vezanog, koherentnog tla pod raunskom je veliinom bonog minimalnog tlaka u veliini vlane vrstoe i iznosi: 2cd tg(45- d/2).

Slika 4: Veliina graninog ravinskog dreniranog sloma vezanog tla bez podgrade

Ravinski slom e nastupiti od drugog ravinskog vertikalnog tlaka s iznosom koji je dvostruk u odnosu

na jednoosni pristup to je vidljivo iz slijedee slike drei se Mohr Coulombovog zakona vrstoe koherentnog tla koji je ustaljen u geotehnikoj praksi kako za drenirane tako i za nedrenirane ravinske uvjete tlakova, slike 4 i 5.

Slika 5: Veliina graninog ravinskog nedreniranog sloma

vezanog tla bez podgrade Kako je ravinska vrstoa dvostruko vea od jednoosne, nema razloga da se ista ne koristi u proraunima maksimalne visine zasjeka bez podgrade ravinskim pristupom, koji daje dvostruko veu veliinu zasjeka u odnosu na jednoosni pristup uz iste faktore sigurnosti parametara vrstoe tla prije graninog sloma tla, kako u dreniranim, tako i nedreniranim uvjetima. 5. Zakljuak Jednoosni pristup projektiranju visine zasjeka bez podgrade, kao i dimenzioniranje potpornih konstrukcija koje pridravaju tlakove tla iz zalea potpornih konstrukcija, ne omoguava njihovo racionalno projektiranje bez ravinskog pristupa projektiranju koji se nudi ovim radom. Kako bi se iskoristile rezerve u tlu ravinskim pristupom predlae se naputanje jednoosnog pristupa projektiranju uz zadravanje standardnih faktora sigurnosti koji se koriste u geotehnikoj praksi za parametre vrstoe tla na smicanje, kako drenirane tako i ne drenirane.

c2uc2

uTL c4

C

0u

C

d

ad kc2 TL TL

a

d

kc 4

4

LITERATURA 1 Bowels,J.E.,Foundation analysis and

design,Mc Graw-Hill Book Co, New York, 1988

2 Bradvica,I., Analiza klina koherentnog

tla bez bonog pridranja, Ceste i mostovi, 2000, br.1-2, 29-30

3 Bradvica,I., Reinterpretacija aktivnog

tlaka koherentnog tla, Ceste i mostovi, 2001, br.11-12, 229 - 231.

4 Nonveiller, E., Mehanika tla i temeljenje graevina, kolska knjiga, Zagreb,1979.