1

GLAVA 1 ISTRANI RADOVI

Projektovanje i izvoenje zemljanih objekata vri se na osnovu poznavanja terenskih uslova. Tehniki ispravan i ekonomski opravdan projekat zemljanih objekata u prvom redu se zasniva na poznavanju tehnikih svojstava tla. Ukoliko ovih podataka nema ili su nepouzdani onda se moe dogoditi da je objekat predimenzioniran ili da nema dovoljnu stabilnost usijed ega mogu nastati nepredviene tete, tako da u oba sluaja dolazi do veeg kotanja od stvarno potrebnog.

Potreba poznavanja terena nastaje sa poetkom projektovanja objekta (saobraajnica, aerodroma, brane i dr.) i traje sve do detaljne razrade projekta, pa se esto nastavlja i u toku graenja.

Zemljani objekti se izvode na tlu kao podlozi, zatim u tlu gdje se vri otkopavanje, i od tla kao materijala za nasipanje. Ovo ini sloenost zemljanih objekata, pa se otuda namee i sloeni rad u pogledu istraivanja i ispitivanja.

Iz ovoga izlazi da istrani radovi treba da se uklope u projektovanje odnosno izvoenje objekta, sa jasno odreenim zadatkom u pogledu cilja koji se eli postii. S toga istrane radove treba izvoditi prema utvrenom programu.

Programom istranih radova se utvruje obim i vrsta terenskih i laboratorijskih ispitivanja, zatim nain i vrijeme ispitivanja, tako da se na osnovu ovoga moe odrediti kotanje istranih radova. Program istranih radova treba da je sastavljen tako da se radovi po njemu racionalno izvode, a tokom izvoenja obim se moe izmjeniti (smanjiti ili dopuniti). Istrani radovi ne predstavljaju nezavisnu fazu rada, nego su oni sastavni dio projekta. Odavde proistie i uska povezanost istranih radova sa pojedinim fazama izrade projekta.

Razrada programa istranih radova se vri prema fazama izrade projekta. U ovom pogledu se razlikuju tri faze izrade projekta i to: predprojekat, idejni projekat i glavni projekat.

Predprojekat se radi na planovima sitnije razmjere i slui za generalno usvajanje rjeenja.

Idejni projekat se radi na geodetskim podlogama pogodne razmjere u kojoj se moe jasno oblikovati trasa i niveleta, kao i da se sa njih mogu bez tekoa da prenose popreni profili terena. U ovoj fazi izrade projekta vre se uporedna povlaenja pravaca (varijanata) kao i znaajnija pomjeranja po pravcu i visini, to se ini u cilju postizanja to povoljnijeg rjeenja.

Glavni projekat se radi nakon usvajanja idejnog projekta. Usvojeni pravac iz idejnog projekta se prenosi na teren, i slui kao osovina za snimanje poprenih profila terena. Na snimljenim poprenim profilima terena projektuju se zemljani objekti i vri se proraun koliina radova.

Projektom treba da se rijee svi oni problemi koje je mogue sagledati, pa stoga da bi projekat bio to realniji potrebno je pored poznavanja svojstava tla, jo utvrditi i ostale inioce koji posredno ili neposredno utiu na cijenu kotanja. Radi toga istrani radovi treba da sadre:

a) geotehnike podatke i b) graevinsko-tehnoloke podatke.

Obzirom na to da je ovo sloena materija, program istranih radova sastavlja grupa koju ine projektant i geotehniki strunjaci (geolog i geomehaniar). Projektant definie zadatak na osnovu koga se sastavlja program istranih radova.

1.1. Geotehnika istraivanja

Pri sastavljanju programa za geotehnike istrae radove polazi se od podataka koji su potrebni za pojedinu fazu izrade projekta. Za predprojekat je potrebno sagledati optu sliku ire oblasti terena posebno u geolokom i hidrogeolokom pogledu.

2

Za ovo se u prvom redu koriste geoloke karte, a zatim obilaskom terena prikupljaju podaci, utvruju se opte karakteristike terena a posebna panja se obraa na mijesta koja su nepovoljna za izgradnju zemljanih objekata.

Sa gledita stabilnosti terena, po obliku se moe vidjeti da li je u pitanju nestabilno tlo, odnosno po izgledu se moe zakljuiti da li je teren jo u pokretu ili se stabilizirao. Kod prosuivanja o stabilnosti terena potrebno je uzeti u obzir i izmjene koje nastaju pri izgradnji zemljanog objekta, ime se najee naruava postojea ravnotea.

Paljivo osmatranje vegetacije moe ponekad da bude od koristi, jer se zna da neke biljke uspjevaju samo na vlanom terenu.

U sluaju kada na nekom potezu nije mogue donijeti odreene zakljuke o geolokim odnosima, onda se u ovoj fazi izrade projekta mogu koristiti geofizike metode, pa i po neka buotina.

Prikaz geolokih podataka u ovoj fazi obino se daje na situacionom planu (sl. 1.1).

Slika br. 1.1

Osnovni geotehniki podaci potrebni za idejni, odnosno glavni projekat su:

- geoloki sastav terena, - hidrogeoloke odlike terena, - fiziko-mehanika svojstva tla.

U pogledu geolokog sastava terena razlikuju se tri sloja, koji su od znaaja za zemljane objekte i to: povrinski sloj, prelazni sloj i baza (sl. 1.2).

Slika br. 1.2

Povrinski sloj je izloen neposrednom djelovanju vode, mraza, temperature i vegetacije, pa je tlo u svakom pogledu slabo, te ga pod nazivom humusni sloj redovno uklanjamo.

Prelazni sloj takoe dolazi pod udar spoljnih inioca pa je dijelom ili potpuno raslabljen, to treba ispitivanjen ustanoviti.

Baza predstavlja sloj koji se nije mijenjao pod uticajem spoljnih inioca. Pored ovoga potrebno je ispitati slojevitost terena, tj. odrediti: pravac pruanja slojeva, njihovu debljinu i naravno vrstu materijala u pojedinim slojevima.

Detaljnija geoloka ispitivanja se vre na slabijim mjestima kao to su: klizita, movarna mjesta, osulina i dr.

to se tie hidrogeolokih odnosa, potrebno je razjasniti niz pitanja koja se odnose na reim podzenih voda i to: nain pojave podzemne vode, dubina nivoa, poloaj vodonosnih slojeva i njihova povezanost, kretanje vode i sl. Rezultati ovih ispitivanja su veoma znaajni jer voda u tlu smanjuje mu otpornost na smicanje,

zatim nosivost, odnosno vrstou uopte.

Od fiziko-mehanikih svojstava tla potrebno je najee poznavati slijedee: zbijenost, zapreminsku teinu, granulometrijski sastav, nosivost, vrstou na smicanje (kohezija i ugao unutaranjeg trenja) i dr.

Program istranih radova se sastavlja prema vrsti objekta i sloenosti terena koji se ispituje, a u vezi sa ovim se utvruje nain i metoda istraivanja. Iz ovoga izlazi da program treba da je prilagoen iznalaenju injenica koje treba za pojedine sluajeve utvrditi.

3

1.1.1. Metode geolokih istraivanja

Pod metodom istraivanja podrazumjeva se nain izvoenja i redosljed radova koji se provode sa ciljem da se dobiju geotehnike karakteristike tla u kvalitativnom i kvantitativnom pogledu. Postoji vie metoda za opte geotehniko istraivanje, od kojih osnovne treba da poznaje i projektant zemljanih objekata, pa se iz ovog razloga ukratko prikazuju.

Od geofizikih metoda u praksi se najvie primjenjuju slijedee: geoelektrine, geoseizmike i radioaktivne.

1. 1. 1. 1. Geoelektrine metode

Zasnivaju se na odreivanju specifinog otpora tla, koji se odreuje iz mjerenih potencijala elektrinog polja stvorenog uvoenjem elektrine struje u tlo, izmeu dvije strujne elektrode E (sl. 1.3).

Slika br. 1.3

Strujne elektrode E - dva elina klina zabiju se u teren na odstojanju koje je priblino jednako trostrukoj dubini sloja koji se ispituje, a izmeu ovih se zabiju mjerne

elektrode M, prema slici 1.3. Elektrina struja, obino iz baterija se proputa kroz teren. Dio elektrine struje primaju mjerne elektrode na koje je ukljuen voltmetar za mjerenje napona. Iz izmjerene potencijalne razlike srauna se specifini otpor tla, vri se zatim poreenje sa poznatim vrijednostima specifinog otpora za pojedine vrste tla i izvode zakljuci o sastavu terena.

1.1.1.2. Geoseizmike metode

Zasnivaju se na mjerenju vremena rasprostiranja talasa kroz tlo koji nastaju pri eksploziji u jednoj plitkoj buotini. Mjerni instrumenti (geofoni) rasporede se du profila koji se ispituje sa ciljem da registruju pokrete terena. Iz registrovanih podataka se sraunaju dubine i nagibi graninih povrina pojedinih slojeva terena.

1.1.1.3. Radioaktivne metode

Ove metode se zasnivaju na mjerenju radijacije radioaktivnih izotopa. Kao izvori zraenja, obino se koriste gama zraci radioaktivnog kobalta ili ceziuma. Osnovu za odreivanje sastava tla ini koliina upijenih gama zraka, koja je srazmjerna gustoi materijala. Ova metoda zahtijeva posebne mjere zatite ljudi pri radu.

1.1.1.4. Istrana buenja i otkopavanja

Istranim buenjem se utvruje geoloki sastav, hidrogeoloki odnosi i iz buotina se uzimaju uzorci za laboratorijska ispitivanja. Prenik buotine zavisi od svrhe kojoj treba da poslui, a najmanji prenik je 60 mm, pri emu se obino dobijaju poremeeni uzorci, dok za neporemeene uzorke treba da bude vei prenik. Rezultati dobijeni buenjem se grafiki registruju u profilu istrane buotine. Broj buotina zavisi od vrste i sloenosti tla. Pribor za istraivanje buotinama prikazan je na slici 1.4.

Istrani rovovi i otkopi izvode se u cilju detaljnijeg istraivanja terena, tako da se dobiju to pouzdaniji podaci o tlu.

Istrana okna i potkopi se izvode radi istraivanja dubljih dijelova terena. Rade se u sluaju kada buenja ne pruaju dovoljno pouzdane podatke, tj. kada je nuno sagledati teren u irem prostoru i uzeti neporemeeni uzorak za laboratorijska ispitivanja.

Dubina do koje treba vriti istrane radove zavisi od vrste i dimenzija objekata, kao i od sloenosti terena, pa u ovom pogledu potrebno je da se ispitivanje vri do dubine koja utie na stabilnost objekta.

4

Ako je kod nasipa pritisak na teren manji od 6 N/cm2, i kod usjeka dubina manja od 3 m, onda se ispitivanje vri do dubine 3 m, odnosno do nivoa podzemne vode. Ako je pritisak nasipa vei od 6 N/cm2, onda je potrebno vriti istrane radove do dubine gdje se moe pouzdano da izvri provjeravanje nosivosti tla. Ako nema drugih propisa moe se uzeti da je najmanja dubina ispitivanja jednaka irini krune nasipa, odnosno usjeka. Kod slabonosivih slojeva istraivanje se vri do dobronosivog sloja terena.

Slika br. 1.4

U sljedeim slikama se prikazuje dubina istraivanja i u zavisnosti od vrste objekta.

Kako se iz slike 1.5 vidi, dubina ispitivanja se odreuje prema uslovu stabilnosti pojedinog objekta.

Slika br. 1.5

Metode ispitivanja tla buenjem u razliitim materijalima prikazane su na slici 1.6.

Slika br. 1.6

Ispitivanje tla

Jedna od praktinih metoda ispitivanja tla je klasino kopanje probnih rovova. Tako ispitivanje omoguuje vizuelnu inspekciju situacije u tlu do dubine kopanja. Situacija u tlu se identifikuje na zidovima probnog rova a mogue je odrediti vrste i slojevitost tla na pojedinim dubinama, kao i debljine

esma

Kolona Isplaka

Oprana stijena

Sitna sljaka Glina pijesak

Konsolidovana i vrsta stijena

5

slojeva razliitog materijala u tlu. Ova metoda omoguava uzimanje uzoraka tla sa zidova ili dna rova ime se moe optimizirati uzrokovanje biranjem karakteristinih uzoraka. Klasino kopanje rovova moe se obaviti runo ili mehanizovano, a najee se za ovu vrstu ispitivanja tla koriste hidraulini bageri kaikari sa donjim kopanjem (obrnuta kaika) slika 1.7.

Slika br. 1.7. Ispitivanje tla kopanjem kanala

Ispitivanje tla kopanjem rovova omoguava ispitivanje tla koje nije mogue buotinama. Metoda daje bolje rezultate u pogledu snimanja prisustva vode u tlu, uoavanja varijateta u tlu, kao i posebnosti koje se mogu javiti u ispitivanom podruju (prisustvo podzemne vode, izvora vode, pukotine u tlu i slino). Metoda ne zahtijeva velika finansijska ulaganja u istraivanje, mogu biti obavljena sa lako dostupnom mehanizacijom i kratkom vremenskom periodu (npr. manje od jednog dana). Dubina ispitivanja moe varirati, u ovisnosti od tehnikih karakteristika opreme koja radi na kopanju rova, ali obino ne prelazi dubinu od 5 m.

1.1.1.5. Izrada potkopa i analize kvaliteta materijala

Postupak istranih radova na terenu obino je definisan projektom u cilju dobivanja tanih informacija o terenu na kojem se planiraju zemljani ili drugi graevinski radovi.

Jedan od naina istraivanja je izrada potkopa (slika 1.7).

Projekat istranih radova i ispitivanja terena i stijenskih masa po svom obimu i vrstama obuhvata primjenu svih najneophodnijih metoda istraivanja sa ciljem definisanja geoloko-hidrogeolokih, ininjersko geolokih i geotehnikih uslova terena na kojem e se vriti zemljani ili drugi graevinski radovi. Zadatak istranih radova i ispitivanja sastoji se u slijedeem:

- definisanje geotehnikih karakteristika stijenskih masa, - definisanje sastava terena i diskontinualnost stijenskog masiva, - definisanje seizmolokih projektnih parametara zemljanog ili graevinskog objekta. - definisanje vodopropusnosti stijenskih masa po dubini i bonom prostiranju, - utvrivanje pravca kretanja i hemizam podzemnih voda

Slika br. 1.7

Da bi se utvrdilo stanje terena potrebno je obaviti niz istraivanja:

Geoloka istraivanja i ispitivanja, Geofizika ispitivanja Geotehniki istrani radovi

6

Geoloka istraivanja i ispitivanja podrazumijevaju niz aktivnosti:

- Buenje istranih buotina sa jezgrovanjem i slaganje jezgra u sanduke, - Zacjevljenje buotina elinim cijevima sa ugradnjom filterskog i tampon sloja, - Ugradnja betonskih blokova i kapa - zatvara piezometarskih buotina, - Snimanja buotina TV sondom na odreenoj dubini buotine radi ocjene pukotina, kaverni sa prostornom orjentacijom, - Osmatranje oscilacija nivoa podzemnih voda, - Mikroskopska mineraloko-petrografska ispitivanja uzoraka stijene iz buotina i potkopa, - Hemijske analize uzoraka podzemne vode iz buotina u sunom i kinom periodu, - Bojenje buotina natrijumfloresceinom ili drugim sredstvom radi identifikacije, - Osmatranje pojave boje, - Upumpavanje odreene koliine vode u obojenoj buotini u odreenom vremenskom intervalu, - Ispitivanje vodopropusnosti nekom od metoda na odreenim nivoima, - Proiavanje piezometarskih buotina, - Izrada istranih potkopa poprenog presjeka obino 2x2m, duine po potrebi do 100 m, - Proiavanje i otvaranje ulaza u potkop, - Izrada lica za tlani jastuk odreenih dimenzija (npr. 0,5 x 3 x 4 m), - Izrada blokova "in situ" (npr. 80x80x40 cm) u potkopima za opite smicanja slika 1.8.

Geofizika ispitivanja obino podrazumijevaju slijedei niz aktivnosti:

- Refrakciono-seizmika ispitivanja (npr. profilnim postupkom) na odreenom broju povrinskih profila graevinskog objekta ekstradusu i intradosu brane, - Ispitivanje "Cros-hole" postupkom (prozraivanjem) po dubini izmeu buotina i potkopa po osi brane do dubine od 40m, - Mikroseizmiko kartiranje du istranih potkopa - Mikroseizmika ispitivanja stijenske mase oko tlanih jastuka, - Mikroseizmika laboratorijska ispitivanja na uzorcima stijene iz potkopa - monolita.

Slika br. 1.8

Geotehniki istrani radovi podrazumijevaju slijedea istraivanja:

- Ispitivanje statikih deformabilnih karakteristika stijenske mase pomou tlanih jastuka, - Ispitivanje vrstoe na smicanje"stijena-stijena" na stijenskim blokovima (dimenzija npr. 80x80x40 cm) slika 1.8, - Ispitivanje vrstoe na smicanje po diskontinuitetima (npr. pomou cilindrinih uzoraka odreenog prenika npr. 300 mm), - Laboratorijska ispitivanja na uzorcima monolita stijene - geotehnika, - Laboratorijska geotehnika ispitivanja na uzorcima materijala iz ispune u rasjedima i pukotinama.

Podloge neophodne za definisanje pozicije graevinskog objekta obino obuhvataju slijedee:

- Analiza podloga za ocjenu geoloko-geomehanikih karakteristika, - Hidroloko-meteoroloke podloge, - Ispitavanje kvaliteta vode, - Definisanje naina i mjesta vodozahvata vode, - Definisanje seizmolokih parametara za potrebe projektovanja graevinskih objekata i postrojenja, - Postavljanje seizmoloke stanice, - Definisanje mikrolokacije graevinskog objekta, - Prognoza kvaliteta vode.

7

1.1.2. Fiziko-mehanika ispitivanja

Da bi se dobila potpuna slika o terenu gdje treba da se radi zemljani objekat, potrebno je pored geolokih podataka raspolagati jo i sa podacima o fiziko-mehanikom svojstvu tla. Za ova ispitivanja se veinom uzimaju uzorci na kojima se vre laboratorijska ispitivanja mada se u nekim sluajevima vre i terenska ispitivanja.

Za praksu uopte je znaajno da se rezultati svih ispitivanja, pa naravno i ovih, pravilno iskoriste. Da bi se ovo ostvarilo potrebno je da projektant i izvoa poznaju svojstva tla, kao i osnove njihovog ispitivanja, pa se u tom cilju i prikazuju.

1.1.2.1. Zapreminska i specifina teina

Zapreminska teina se koristi pri proraunu stabilnosti zemljanih objekata zatim slui kao vrijednost po kojoj se ocjenjuje zbijenost materijala i dr. Obino se koristi zapreminska teina u suvom stanju (s) i predstavlja odnos teine materijala u suvom stanju (Gs ) u N ili kN prema zapremini zajedno sa upljinama i porama (V) u cm3 ili m3. Prema tome zapreminska teina je:

s = Gs/ V (N/cm3) ili (kN/m3) (1)

Ako zapreminska teina nije odreena moe se za neke materijale uzeti da iznosi:

obina zemlja 17 kN/m3, pijesak i ljunak (suh) 18 kN/m3, pijesak i ljunak (vlaan) 20 kN/m3, tucanik 18 kN/m3, glina 21 kN/m3.

Specifina teina tla je odnos teine prema zapremini (bez pora), pri odreenoj temperaturi i vlanosti. Slui kao vrijednost pri odreivanju poroznosti i za ocjenu mineralokog sastava u tlu.

1.1.2.2. Granulometrijski sastav tla

Odreuje se prosijavanjem ili po metodi taloenja. Izraava se krivom koja slui za klasifikaciju i identifikaciju tla, kao i za ocjenu svojstva tla u pogledu postojanosti na mrazu, zatim mogunosti zbijanja. Slui takoe za odreivanje ujednaenosti sastava tla po Hazenu. Koeficijent sastava tla N predstavlja odnos prenika zrna koji odgovara ordinati 60 % (d60) i prenika zrna koji odgovara ordinati 10 % (d10) (slika 1.9)

Slika br. 1.9

N = d60/d10

N < 5 tlo je ravnomjernog sastava N = 5 do 15 tlo je umjereno neravnomjernog sastava N > 15 tlo je neravnomjernog sastava.

1.1.2.3. Zbijenost tla

Odnos upljina prema vrstoj masi u tlu predstavlja zbijenost. Zapreminski izraen ovaj odnos ini koeficijent poroznosti e, koji slui za odreivanje relativne zbijenosti tla D. Relativna zbijenost tla D je

8

broj koji pokazuje odnos prirodne zbijenosti, odnosno one koja se ispituje, prema najveoj zbijenosti koja se postie kod istog tla. Prema tome vrijednost relativne zbijenosti je:

minmax

imax

minmax

imax

VVVV

ee

eeD

=

= (2)

n1n

e

= (3)

gdje je: emax = najvei koeficijent poroznosti, tj. koeficijent koji odgovara najveoj zapremini materijala Vmax,

ei= koeficijent poroznosti materijala koji se ispituje, tj. onog ija je zapremina Vi,

emin= najmanji koeficijent poroznosti, koji odgovara najmanjoj zapremini tla.

Kod zemljnih objekata je potrebno da D bude vee od 0,7. Zbijenost tla moe se odrediti pomou ploe, o emu e biti govora kasnije.

Slika br. 1.10

1.1.2.4. Nosivost tla

Nosivost tla se karakterie otporom koga ono prua pritisku. Odreivanje nosivosti tla se vri razliitim metodama, od kojih se najee primjenjuju: kalifonijski indeks nosivosti (CBR), modul stiljivosti (Me) i grupni indeks (IG).

CBR vrijednost (California Bearing Ratio) predstavlja odnos izmeu optereenja p koje je potrebno da se klip prenika 4,98 mm utisne u materijal do dubine 2,54 mm brzinom 1,27 mm/min i optereenja ps koje predstavlja standardni pritisak kojim isti klip pod istim uslovima moe da se utisne u standardni materijal (mehaniki zbijeni tucanik). Vrijednosti p i ps su N/cm2, a odnos je izraen u procentima (p/ps) 100 % (slika 1.11).

CBR=(p/ps) 100 (4)

Slika br. 1.11

Nosivost tla se izraava vrijednostima CBR. Za ocjenu kvaliteta moe se uzeti slijedea orijentacija.

2 - 5 % vrlo loe tlo, 5 - 8 % loe tlo, 8 - 20 % srednje do dobro tlo, 20 - 30 % vrlo dobro tlo.

O modulu stiljivosti se govori u poglavlju o kontroli zbijenosti nasipa.

Pritisak u N/cm2

9

GRUPNI IDEKS (IG) je broj koji pokazuje pogodnost materijala za zemljane objekte. Ovaj broj zavisi od koliine materijala koja proe kroz sito kvadratnog otvora veliine 0,074 mm, zatim granice teenja i indeksa plastinosti. Odreuje se po obrascu

IG = 0,2a + 0,005 ac+0,01bd (5)

u kome su oznake a, b, c, d, odreene zavisno od procenta prolaza zrna kroz sito, kao i od granice teenja i indeksa plastinosti. Tako ako se sa x oznai procenat zrna koja prolaze kroz sito od 0,074 mm onda je za:

Za granicu teenja WL:

Za indeks plastinosti IP:

Ukoliko je grupni indeks manji zemljite je bolje i obratno. Za ocjenu kvaliteta tla slue sljedee granice: IG = 0 vrlo dobro tlo IG = 0-1 dobro tlo IG = 2 4 srednje dobro tlo IG = 5 9 loe tlo IG =10-20 vrlo loe tlo

1.1.2.5. vrstoa smicanja

Pod vrstoom smicanja podrazumjeva se unutarnji otpor koga prua tlo pri dejstvu spoljnih sila koje tee da ga razdvoje.

Razdvajanje kod tla nastaje u trenutku kad napon smicanja dostigne granini uslov pri kome nastaje lom, a to je kad smiui napon ima najveu vrijednost koja je odreena Kulonovim obrascem:

= c + n tg

Kako se iz obrasca vidi vrstoa smicanja zavisi od meusobne veze estica izraena kohezijom c, zatim od veliine napona n koji je upravan na povrine smicanja i od ugla unutarnjeg trenja . Ove veliine se odreuju eksperimentalnim putem - opitom smicanja.

Iz vie opita izvrenih neposrednim smicanjem mogu se odrediti vrijednosti c i prema slici 1.12.

10

Slika br. 1.12

1.1.3. Voda u tlu

Voda u tlu ima veoma znaajnu ulogu, bilo da se javlja kao nevezana - podzemna voda, ili kao vezana - kapilarna voda.

Podzemna voda ispunjava upljne u tlu i obrazuje ogledalo iji nivo moe da se mijenja to zavisi od vie uticajnih inioca.

Kapilarna voda se javlja kod finozrnih materijala i spada u grupu vezanih voda za tlo. Ova voda se teko moe ocjediti putem dreniranja. Kapilarna voda se nalazi u sitnim porama i moe da se die u visinu i pri tome kod nekih materijala izaziva bubrenje ili slijeganje, a usljed smrzavanja mogu se u tlu javiti i deformacije. Zona kapilarne vode se obrazuje iznad nivoa podzemne vode i penje se u visinu zavisno od irine pora u tlu. Ako je visina kapilarnog penjanja vode oznaena sa Hk onda ona za neke vrste tla iznosi:

fini pijesak Hk = 0,1 - 0,5 m les Hk = 2,0 5,0 m glina Hk = 5,0 50,0 m

Sadraj vode kod krupnozrnih materijala (ijunkovito-pjeskovitih) u pogledu mehanikih svojstava, je bez uticaja. Voda kod vezanih materijala smanjuje koheziju i ugao unutarnjeg trenja, ime znatno smanjuje vrstou smicanja kod ove vrste tla.

1.1.4. Dejstvo mraza

Mraz djeluje u tlu samo ako ima jo i prisustva vode. Poznato je da voda kod +40C ima najveu gustinu i kod daljeg sniavanja temperature, poveava svoju zapreminu tako da pri prelasku u led ovo poveanje iznosi oko 9 %.

tetno dejstvo mraza na tlo je u tome to se usljed poveanja zapremine izdie tlo po povrini, a pri kravljenju se ono usljed vode omekava i lako se oteuje. Naroito je nepovoljna uestalost ovih izmjena.

Dubina prodiranja mraza u tlo zavisi od vremene trajanja i jaine mraza. Rauna se da temperatura mraza izmeu 0C i - 20C djeluje u 30 dana do dubine od 1 m.

Pored sadraja vode u tlu osjetljivost na mraz zavisi i od vrste tla.

Na dejstvo mraza su vrlo osjetljivi prainasti materijali, prainasta-glinovita tla, sitno pjeskovita-glinovita tla i materijali sline vrste. To su uglavnom oni materijali u kojima udio finih estica iznosi vie od 10%. Djelovanjem mraza u ovakvom tlu obrazuju se slojevi u vidu soiva i traka, tako da dolazi do razdvajanja tla (slika 1.13). Obrazovani ledeni slojevi i soiva se poveavaju nadolaenjem vode, bilo povrinske ili podzemne. Naroito tetno moe da djeluje podzemna voda koja pritie putem kapilara, jer ledeni kristali privlae kapilarnu vodu.

Slika br. 1.13

11

Drukiji je odnos kod ijunkovito-pjeskovitog tla, dakle kod materijala sa srazmjerno grubim porama gdje je smrzavanje ravnomjerno. Ako su upljine samo dijelom ispunjene vodom tada se led iri u upljinama koje su ispunjene vazduhom, bez vidljivih posljedica. Ako su upljine potpuno ispunjene vodom tada se moe tlo podii za veliinu poveanja zapremine, naravno srazmjerno dubini smrzavanja. Ako bi zapremina upljina bila 33% i sa potpunom zasienosti sa vodom, izdizanje na 1m dubine smrzavanja bi iznosilo: 1m (9/100) (1/3 ) =3 cm.

Dakle kod najnepovoljnijeg sluaja podizanja usljed dejstva mraza moe kod ove vrste tla iznositi 3% dubine smrzavanja, to je praktino mala veliina.

Za ocjenu tetnog dejstva mraza postoji vie kriterija. Tako po Casagrandeu, tlo je osjetljivo na dejstvo mraza ako mu je koeficijenat ravnomjernosti manji od 5 a sadri vie od 10 % zrna krupnoe ispod 0,02 mm, ili kad je tlo neravnomjernog sastava tj. kod koga je koeficijent ravnomjernosti vei od 15 a sadri vie od 3% zrna ispod 0,02 mm.

Zatita od mraza kod zemljanih objekata se vri tako to se u zoni smrzavanja ugrauje materijal koji je otporan na smrzavanje. Dakle kod usjeka e se vriti zamjena tla podlonog djelovanja mraza sa materijalom koji je otporan na ovo djelovanje, a takoe e se kod nasipa ugraivati ovaj materijal, obino ljunkovito-pjeskoviti.

Kod ostalih objekata, zatita se vri na taj nain to se temelji ukopavaju na dubinu ispod granice smrzavanja.

1.2. Prikaz podataka

Rezultati geotehnikih istranih radova treba da su grafiki predstavljeni u situaciji, uzdunom profilu i karakteristinim poprenim profilima, kao i u izvjetaju koji dolazi uz ovaj elaborat.

Predstavljanje podataka u situaciji vri se na geotehnikim kartama pogodne razmjere. Kod sloenih terenskih uslova rade se karte u krupnijoj razmjeri, a ponekad se u ovakvim sluajevima prilau i blok-dijagrami.

U uzdunom geotehnikom profilu se prikazuju osnovni geotehniki podaci po osovini objekta.

Karakteristini popreni profili se rade na mjestima koja su znaajna sa gledita stabilnosti objekta, bilo da se radi o padinama ili nosivosti pojedinih slojeva. U ovom sluaju je od znaaja da se prikau slojevi koji su nepovoljno nagnuti prema osovini objekta. Numeriki podaci se daju odreeno, koncizno i jasno kako bi mogli posluiti za praktne svrhe.

U izvjetaju uz ovaj elaborat treba opisati i razjasniti one podatke koji su od znaaja, a nisu mogli da se grafiki predstave, niti da se daju numeriki. Kao primjer u ovom pogledu je opis klimatskih uslova (godinje promjene temperature, koliina atmosferskog taloga, snjeni pokriva, izloenost prema suncu i dr.) i drugi inioci koji utiu na geotehnike karakteristike tla.

1.3. Graevinsko-tehnoloki istrani radovi

Graevinsko-tehnoloka istraivanja se vre sa ciljem da se odrede oni inioci, koji pored geotehnikih, imaju znatnog uticaja na rjeenje izrade zemljanih projekata posebno sa ekononskog gledita. Istraivanja u ovom pogledu treba da razjasne one faktore od kojih neposredno ili posredno zavisi kotanje objekta.

Tenja pri izradi projekta se usmjerava na to da on bude to realniji pogotovo u pogledu kotanja, pa se zbog toga pri njegovoj izradi mora voditi rauna o organizaciji odnosno tehnologiji rada. Radi ovoga se u svakom sluaju moraju posebno razmotriti svi oni uslovi od kojih ovisi racionalno rjeenje izvoenja. Glavni inioci u ovom pogledu navode se u daljem izlaganju.

1.3.1. Podjela tla

Tlo je u prirodi veoma razliito, to sa praktine strane ini tekoe u razmatranju bilo sa koga gledita. Radi toga se tlo svrstava u grupe sa kojima je u tehnikom pogledu lake raditi.

12

Postoje razlilta gledita po kojima se tlo moe svrstati u grupe. Sa gledita izvoenja zemljanih radova stara podjela, koja se i sada koristi zasniva se na otporu koga tlo prua pri kopanju runim alatom. Prema ovoj podjeli ima sedam kategorija koje su prikazane u tabeli br. 1. Kada se uzme u obzir injenica da se sada otkopavanje rijetko vri runo, onda je jasno da je ova podjela prevaziena.

Primjenom mehanizacije za zemljane radove postavlja se i zahtjev za uvoenjem odgovarajuih kriterija pomou kojih se tlo svratava u grupe. Tako pored otkopavanja, kao mjerodavno treba da se uzme jo i otpor pri utovaru i transportu, odnosno svojstva tla kao saobraajne povrine.

Tabela 1. Kategorije

po GN 200

I II III IV V VI VII

Kategorije za mainski rad a b b c c d d

Svojstva Nevezano tlo Slabo vezano tlo

vrsto vezano tlo

Trona i meka stijena

Meka i ispucala

vrsta stijena

Vrlo vrsta stijena

Vrsta tla Rastresita

zemlja pijesak

Obina zemlja, glinoviti pijesak i ljunak

vrsta glina, glinci, laporci

Meki pjeari, laporoviti

kriljci, meki i raspadnuti krenjak

Pjear, kreda, slabiji

krenjak vrsti

pjeari, krenjak

Granit, gnajs, porfir

Zapreminska masa t/m3 1,5-1,7 1,6-1,8 1,8-2,0 1,9-2,7 2,2-2,8 2,3-2,9 2,4-3,0

Sredstvo kopanja Lopata Aov Pijuk, kramp

Pijuk i uskija

Kramp, uskija, klinovi,

eksploziv Eksploziv Eksploziv

Rastresitost %

Privremena Stalna

15 0-2

20 2

25 4

30 6

35 8

45 15

50 20

Istraivanjem se utvrdilo da uzajamni odnos izmeu tla i sredstva za rad zavisi uglavnom od veze zrna u tlu, odnosno od povezanosti zrna koja su u sklopu materijala. Obzirom na ovo opta podjela tla bi bila:

nevezana zemlja vezana

upletena

trona (rijava) stijena vrsta

Podjela na nevezane (nekoherentne) i vezane (koherentne) materijale je poznata, a izdvajanje upletene zemlje je uinjeno iz razloga to se ona mora posebno raskopavati rijaima. U ovu vrstu tla bi dole masne zbijene stijene i slini materijali koji se takoe moraju prethodno raskopavati rijaima. Uopte za materijale ove vrste, kao i za trone, odnosno rijave stijene primjenjuju se sredstva za raskopavanja-rijai, tako da se one po teini rada na otkopu mogu izjednaiti i svrstati u jednu kategoriju. Prema ovome, pri primjeni mehanizacije za zemljane radove, podjela tla bi se mogla izvesti u etiri osnovne kategorije (tabela 2).

Svrstavanje tla u pojedine kategorije ne moe se precizno izvriti, samim tim to ni priroda nije definisala granice pojedinih vrsta. Da bi se odreivanje pojedinih kategorija to pravilnije izvrilo potrebno je uzeti u obzir otpore koji se javljaju pri radu. U ovom pogledu znaajno je ispitati:

a) otpor pri kopanju, b) otpor pri utovaru i transportu, odnosno otpor pri punjenju, stepen punjenja, rastresitost. c) svojstva tla kao saobraajne povrine (kolovoza), gdje se podrazumjeva nosivost, trenje i otpor

kotrljanja.

13

Tabela 2. Kategorija Vrsta tla Sredstva za

otkopavanje Kategorizacija prema

GN.200 a Rastresita zemlja,pjesak Utovarivai I b Obina zemlja, glinoviti pjesak i ljunak, glina, meki glinci

Strugalice (buldozer, skrejper) II i III

c

Upletena zemlja, masna zbijena glina, rijave stijene, trone stijene,

laporoviti kriljci, meki pjeari i krenjaci

Rijai i strugalice IV i V

d vrsti pjeari i krenjaci, granit, gnajs Eksploziv VI i VII

Ispitivanje navedenih uticaja moe se izvriti eksperimentalnim putem, odreivanjem pojedinih pokazatelja. Ovakva ispitivanja bie opravdana za velike obime zemljanih radova, dok za manje koliine bie dovoljno da se ove veliine ocjene. U svakom sluaju navedeni faktori e pomoi da se to pravilnije odredi kategorija tla.

1.3.2. Rastresitost materijala

Svako prirodno tlo se pri kopanju raspada u sitne dijelove i usljed toga mu se poveava zapremina. Poveanje zapremine bie vee kod vrstog tla i obratno. Poveanje zapremine u odnosu na zapreminu prirodnog tla zove se rastresitost. Rastresitost se moe izraziti kao dodatak od % na zapreminu prirodnog zemljita V ili kao neki koeficijent rastresitosti K kojim se mnoi V, gdje je :

K = 1+ (/100) (7)

Razlikuju se dvije vrste rastresitosti i to: privremena i stalna rastresitost.

Privremena rastresitost nastaje neposredno pri otkopavanju i to je ustvari najvea rastresitost. Veliina privremene rastresitosti slui pri odreivanju broja transportnih sredstava. Zbog toga se privremena rastresitost prikazuje jo i kao tzv.koeficijenat tovarenja.

Primjena koeficijenta tovarenja koristi se pri kalkulaciji cijena, jer se obraunavanja zemljanih objekata baziraju na koliini samoniklog prirodnog tla.

Primjer: Za tronu stijenu koeficijent tovarenja iznosi K=1,30, pa e u vozilo sa sandukom zapremine 3,00m3 moi da se napuni sa V=(3,00/1,30)=2,30m3 samoniklog tla.

Stalna rastresitost se javlja u sluaju kad iskopani materijal ponovo zbijamo (u nasipu), pri emu se ne postie zbijenost samoniklog tla. Veliina stalne rastresitosti slui kod izraunavanja koliina zemljanih masa koje su potrebne za izradu nasipa.

Primjer: Za izradu nekog nasipa zapremine 8.400m3 od materijala ija je stalna rastresitost 6 % bie potrebno otkopati X (m3) samoniklog materijala.

X [ 1+ (6/100) ] = 8.400 m3

odakle je X = ( 8.400/1,06) = 7.924 m3

Izuzetno se moe dogoditi, ako tlo nije dovoljno konsolidovano, da se nakon zbijanja dobije vea zbijenost, odnosno manja zapremina od prvobitne.

Vrijednosti privremene i stalne rastresitosti su date u tabeli kategorizacije tla po GN.200.

14

1.3.3. Ostala istraivanja

U cilju izrade to realnijeg projekta, kao i za ispravno provoenje organizacije izvoenja zemljanih radova potrebno je ispitati i utvrditi jo niz graevinsko-tehnolokih inioca i to:

- Nalazita graevinskog materijala (kamen, ljunak), - Pozajmita za izradu nasipa gdje nedostaje materijal iz usjeka, - Deponije - odlagalita suvinog ili loeg materijala, gdje su od znaaja pored ostalog stabilnost

podloge i trokovi otkupa zemljita, - Klimatski uslovi u pogledu trajanja graevinske sezone, a takoe i u pogledu odravanja objekta, - Meteoroloki uslovi u toku graevinske sezone na osnovu dugo- i kratkoronih programa,

naroito u pogledu predvianja kinih perioda, - Obraslost terena rastinjem (vrsta, gustina, debljina panjeva i dr.), - Nain zatite kosina zemljanih objekata obzirom na klimatske, mjesne i ostale uslove, - Postojee saobraajnice i mogunost pristupa gradilitu, - Snabdjevanje pijaom i tehnikom vodom, - Snabdjevanje pogonskom energijom (dalekovodi), - Smetnje koje e initi objekti u blizini (potresi usljed miniranja, zbijanja nasipa i dr). Ovdje se

podrazumjevaju i postojee komunikacije i veze, - Mogunost odvoenja vode sa objekta, naroito u blizini naselja.