odaziv nekoherentnog tla na djelovanje posmiČnih sila … · odaziv nekoherentnog tla na...
TRANSCRIPT
SVEUĈILIŠTE U ZAGREBU
GEOTEHNIĈKI FAKULTET
DANIJELA GREDIĈEK
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH
SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
DIPLOMSKI RAD
VARAŢDIN, 2011.
SVEUĈILIŠTE U ZAGREBU
GEOTEHNIĈKI FAKULTET
DIPLOMSKI RAD
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH
SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
KANDIDAT:
DANIJELA GREDIĈEK
MENTOR:
PROF.DR.SC. BOŢO SOLDO
VARAŢDIN, 2011.
SADRŽAJ
1. UVOD ................................................................................................................................... 1
2. OPĆI DIO ............................................................................................................................. 2
2.1. OSNOVNA SVOJSTVA TLA .............................................................................................. 2
2.1.1. Trofazni karakter tla..................................................................................................... 2
2.1.2. Struktura tla ................................................................................................................. 4
2.2. KLASIFIKACIJA KRUPNOZRNATOG TLA ....................................................................... 6
2.3. POSMIĈNA ĈVRSTOĆA TLA ........................................................................................... 8
2.3.1. OdreĊivanje posmiĉne ĉvrstoće ................................................................................ 11
2.4. ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIĈNE SILE ...................... 13
3. LABORATORIJSKA ISPITIVANJA ................................................................................ 17
3.1. OBRADA I PRIPREMA UZORKA .................................................................................... 17
3.1.1. OdreĊivanje gustoće ĉestica tla ................................................................................ 17
3.1.2. OdreĊivanje granulometrijskog sastava i klasifikacija ............................................... 19
3.1.3. OdreĊivanje minimalnog i maksimalnog koeficijenta pora ........................................ 20
3.2. UGRADNJA UZORKA ..................................................................................................... 21
3.2.1. Postupak ugradnje rahlih uzoraka............................................................................. 22
3.2.2. Postupak ugradnje zbijenih uzoraka ......................................................................... 22
3.3. POKUS IZRAVNOG POSMIKA ....................................................................................... 23
4. REZULTATI LABORATORIJSKIH ISPITIVANJA ........................................................ 25
4.1. GUSTOĆA SUHOG TLA .................................................................................................. 25
4.2. GRANULOMETRIJSKI SASTAV ..................................................................................... 25
4.3. MINIMALNI I MAKSIMALNI KOEFICIJENT PORA TE KOEFICIJENT PORA I
ZBIJENOST SVAKOG UZORKA PRIJE ISPITIVANJA .......................................................... 26
4.4. REZULTATI POKUSA IZRAVNOG POSMIKA ................................................................ 28
5. RASPRAVA ....................................................................................................................... 33
6. ZAKLJUĈAK ...................................................................................................................... 37
7. POPIS LITERATURE....................................................................................................... 39
8. POPIS SLIKA I TABLICA ................................................................................................ 40
9. SAŢETAK .......................................................................................................................... 41
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
1
1. UVOD
Tlo je kompleksan sustav koji se sastoji od ĉvrstih, tekućih i plinovitih
elemenata. Jedno od njegovih najvaţnijih inţenjerskih svojstava je posmiĉna
ĉvrstoća. Posmiĉna ĉvrstoća je vrijednost posmiĉnog naprezanja u trenutku
sloma, duţ klizne plohe unutar mase tla. Vrlo je vaţno razlikovati vršnu i
rezidualnu posmiĉnu ĉvrstoću tla. Za potrebe projektiranja vršna ĉvrstoća je
znaĉajna samo u sluĉajevima malih deformacija, kada je naprezanje znatno
manje od onog koje bi izazvalo slom u tlu. U sluĉajevima kada se oĉekuje da bi
posmiĉno naprezanje moglo doseći vršnu posmiĉnu ĉvrstoću mjerodavna je
vrijednost rezidualne posmiĉne ĉvrstoće kako bi se sprijeĉila pojava
progresivnog sloma u tlu.
Posmiĉna ĉvrstoća tla u laboratoriju najĉešće se odreĊuje u ureĊaju za izravni
posmik. Pojava vršne ĉvrstoće karakteristiĉna je za krto – plastiĉni slom u tlu
koja s razvojem deformacija pada do vrijednosti rezidualne posmiĉne ĉvrstoće
tla. TakoĊer, s povećanjem horizontalne deformacije, dolazi do ekspanzije
uzorka tj. povećanja volumena. Tu pojavu u mehanici tla nazivamo dilatancija.
Takvo ponašanje svojstveno je dobro zbijenim materijalima.
Kod plastiĉnog sloma nema pojave vršne ĉvrstoće već je ona jednaka
rezidualnoj posmiĉnoj ĉvrstoći. Takav slom karakteristiĉan je za rahle materijale
kod kojih prilikom djelovanja posmiĉne sile dolazi do smanjivanja volumena tj.
kontrakcije uzorka.
Cilj ovog rada je objasniti i eksperimentalno potvrditi odaziv nekoherentnog tla
na djelovanje posmiĉne sile ovisno o stanju zbijenosti uzroka.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
2
2. OPĆI DIO
U općem dijelu ovog diplomskog rada biti će detaljno obraĊena i prikazana
osnovna svojstva tla poput trofaznog karaktera i strukture tla, objasnit će se
postupak klasifikacije krupnozrnatog tla, te posmiĉna ĉvrstoća. Poznavanje ovih
teoretskih poglavlja iz mehanike tla neophodno je kako bi se razumio praktiĉni
dio rada. TakoĊer, u ovom dijelu rada biti će teorijski objašnjen odaziv
nekoherentnog tla na djelovanje posmiĉne sile s obzirom na stanje zbijenosti
koji će kasnije biti potkrijepljen eksperimentalnim dijelom.
2.1. OSNOVNA SVOJSTVA TLA
Od postanka Zemlje na materijal u njezinoj kori djeluju procesi koji uzrokuju
promjene. Rezultati tih promjena su:
- raspadanje stijena,
- transport produkata raspadanja i
- sedimentacija transportiranih ĉestica.
Kao konaĉni proizvod nakon sedimentacije pojavljuje se tlo.
2.1.1. Trofazni karakter tla
Razmatrajući naĉin sedimentacije ĉestica tla uoĉljivo je da se ono sastoji od
ĉestica razliĉite krupnoće i od meĊuprostora – pora. Pore u tlu mogu biti
ispunjene plinom i/ili tekućinom. Plin je najĉešće zrak, a tekućina voda. Iz tog
razloga govori se o trofaznom karakteru tla. Radi jednostavnijeg definiranja
odnosa izmeĊu faza uvodi se „model tla“ prikazan na slici 2.1 pomoću kojeg se
kvantificiraju jediniĉni odnosi volumena i masa u uzorku tla prikazani u tablici
2.1. Oznake, indeksi i kratice koje se ovdje navode preuzeti su iz Eurokoda 7.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
3
volumeni mase
Slika 2.1 Model tla
Tumaĉ oznaka sa slike 2.1
V – ukupni volumen uzorka, [cmᶟ] m – ukupna masa uzorka, [g]
Vv – volumen pora, [cmᶟ] mg – masa plina ≈ 0
Vs – volumen ĉvrstih ĉestica, [cmᶟ] mw – masa vode, [g]
Vg – volumen plina, [cmᶟ] ms – masa ĉvrstih ĉestica, [g]
Vw – volumen vode, [cmᶟ]
Na temelju ovakvog modela tla definirani su sljedeći volumenski i maseni
odnosi:
Tablica 2.1 Volumenski i maseni odnosi
Relativni porozitet , [%]
(2.1)
Koeficijent pora, [1]
(2.2)
Vlaţnost, [%]
(2.3)
Stupanj zasićenosti, [%]
(2.4)
Gustoća ĉestica tla, [g/cmᶟ]
(2.5)
Gustoća suhog tla, [g/cmᶟ] (2.6)
Gustoća tla, [g/cmᶟ]
(2.7)
Gustoća vode, [g/cmᶟ]
(2.8)
Vw
plin
m
ms
mw
mg ≈ 0
V
Vv
Vs
Vg
tekućina
čestice tla
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
4
2.1.2. Struktura tla
Pojam struktura tla ili toĉnije mikrostruktura, koristi se za opisivanje geometrije i
veza izmeĊu zrna i pora meĊu njima, pri ĉemu se razlikuju tri grupe:
- nekoherentna ili krupnozrnata,
- koherentna ili sitnozrnata i
- vezana ili cementirana (Maksimović, 2005).
Strukturu krupnozrnatog tla ĉine kompaktna zrna koja se mogu predstaviti
kuglicama ili sliĉnim pravilnim oblicima. Kao primjer moţe se razmotriti skup
zrna pribliţno iste veliĉine (npr. uniformni pijesak). Zavisno od relativnog
poloţaja zrna moguć je širok interval poroznosti. Ako bi se zrna posloţila tako
da je svako zrno toĉno iznad onog ispod njega, kao što je prikazano na slici 2.2
a, formirala bi se struktura s maksimalnim koeficijentom poroznosti. Ako se zrna
pak sloţe tako da ona gornja budu u udubinama izmeĊu zrna u donjem redu,
slika 2.2 b, koeficijent poroznosti bio bi minimalan. MeĊusobni poloţaj zrna sa
maksimalnim koeficijentom poroznosti daje rastresitu tj. rahlu strukturu, a sa
minimalnim, zbijenu (slika 2.2).
a) rahlo b) zbijeno
Slika 2.2 Struktura tla
Maksimalni koeficijent pora za promatrano tlo oznaĉava se sa emax, a minimalni
sa emin. Veliĉina minimalnog koeficijenta pora odreĊuje se sipanjem suhog
uzorka tla u posudu odreĊenog volumena (npr. menzura), u slojevima, te
potresanjem dok se ne dobije najzbijenije stanje. Iako se mjerenje izvodi tako
da se dobije najzbijenije stanje, moguće su i veće zbijenosti, posebno pri većim
opterećenjima. Maksimalni koeficijent pora emax odreĊuje se sipanjem suhog
uzorka tla pomoću standardiziranog lijevka u posudu odreĊenog volumena, tako
da se lijevak napuni tlom, spusti na dno posude i lagano podiţe dok cijela
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
5
posuda nije ispunjena. Iz poznatog volumena, mase i specifiĉne gustoće tla,
dobije se odgovarajući koeficijent pora. Unatoĉ imenu, ovo stanje ne mora
odgovarati najvećem mogućem volumenu pora tog tla. Postoje postupci ili
naĉini sedimentacije tla u prirodi koji omogućavaju i puno rahlije strukture.
MeĊutim, emax predstavlja dobru mjeru rahlosti (Zlatović, 2003).
Prirodno tlo koje se sastoji od zrna razliĉitih veliĉina, obiĉno ima manje
vrijednosti graniĉnih poroznosti i manji raspon izmeĊu njih. Za prirodne ili
laboratorijski pripremljene uzorke pijeska emin i emax najviše zavise od
zaobljenosti zrna R i koeficijenta jednoliĉnosti Cu.
Odnos izmeĊu prirodne (zateĉene) poroznosti promatranog tla i njegovih
graniĉnih vrijednosti opisuje se pokazateljem koji se naziva relativna zbijenost
Dr.
(2.9)
Budući da se koeficijent poroznosti e moţe izraziti i pomoću jediniĉne teţine
suhog tla γd, relativna zbijenost moţe se izraziti i u obliku:
(2.10)
Umjesto pokazatelja Dr, posljednje se vrijeme sve ĉešće upotrebljava indeks
zbijenosti ID, decimalan broj za dva reda veliĉina manji od Dr, koji se izraţava
sljedećim izrazom:
(2.11)
(2.12)
Pokazatelji relativne zbijenosti koriste se iskljuĉivo za krupnozrnate materijale
koji sadrţe manje od 15% sitnozrnatih ĉestica.
Kvalitativni opis stanja zbijenosti prikazan je u tablici 2.2:
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
6
Tablica 2.2 Opis stanja zbijenosti (Budhu, 2000)
OPIS γ [kN/m3] RELATIVNA ZBIJENOST Dr (%)
Vrlo rastresito 11 – 13 0 – 15
Rastresito 14 – 16 15 – 35
Srednje zbijeno 17 – 19 35 – 65
Zbijeno 20 – 21 65 – 85
Jako zbijeno > 21 85 – 100
Mehaniĉko ponašanje krupnozrnatih materijala u znatnoj mjeri ovisi o relativnoj
zbijenosti. Ukoliko je veća relativna zbijenost manja je deformabilnost, veća
posmiĉna ĉvrstoća, a manja vodopropusnost. Zbijenost takoĊer utjeĉe i na
odaziv tla kod posmika.
2.2. KLASIFIKACIJA KRUPNOZRNATOG TLA
Za klasifikaciju krupnozrnatog tla potrebno je poznavati raspodjelu veliĉina
ĉvrstih ĉestica tj. granulometrijski sastav. Granulometrijski sastav krupnozrnatog
tla odreĊuje se sijanjem, suhim ili mokrim, na nizu sita standardnih veliĉina
otvora, te vaganjem ostataka na svakom situ i onoga što je prošlo kroz najfinije
sito. Za ĉestice manje od 63 μm – granulometrijski sastav se odreĊuje
areometriranjem.
Granulometrijski sastav uobiĉajeno se prikazuje granulometrijskim dijagramom
kao postotak mase ili teţine prolaza kroz sito, tj. udjela ĉvrstih ĉestica koji su
manji od date dimenzije. Pri tome se na apscisi redovito prikazuje veliĉina zrna i
to u logaritamskom mjerilu, a na ordinati je postotak prolaza. Uobiĉajeni su
„uzlazni“ i „silazni“ granulometrijski dijagrami, tj. negdje je uobiĉajeno da veliĉina
na apscisi raste prema desno, a negdje prema lijevo.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
7
Klasifikacija tla je postupak svrstavanja materijala tla u grupe sliĉnih svojstava.
U ovom diplomskom radu je korištena USCS klasifikacija (Unified Soil
Classification System) prema BS-u (British Standard) prikazana u tablici 2.3.
Tablica 2.3 USCS klasifikacija krupnozrnatog tla
Glavna podjela
Grupa
simbola
Uobičajeni nazivi
Klasifikacijski kriterij za krupnozrna tla
Kru
pn
ozrn
ata
tla
(v
iše o
d p
olo
vic
e m
ate
rija
la s
zrn
ima v
ećim
od
0, 06
3 m
m)
Š
ljunak (
viš
e o
d p
olo
vic
e k
rupnih
fra
kcija
s z
rnim
a v
ećim
od 2
mm
)
Ĉis
ti š
ljunak (
ma
lo ili
niš
ta s
itnih
ĉestica)
GW Dobro granulirani šljunci,
Mješavina šljunka i pijeska, Malo ili ništa sitnih ĉestica
Cu=D60/D10>4 Cc=1<D30
2/(D10 x D60) <3
GP Slabo granulirani šljunci,
Mješavina šljunka i pijeska, Malo ili ništa sitnih ĉestica
Sve gradacije koje ne zadovoljavaju kriterije za GW
Šlju
nak s
a s
itnim
ĉesticam
a
(znatn
a
koliĉ
ina
sitniji
h ĉ
estica)
GM d/u Prašinasti šljunci, Mješavina šljunka, pijeska i
praha
Atterbergove granice ispod A-linije ili Ip<4
Poviše A-linije sa 4<Ip<7 su
graniĉni sluĉajevi koji zahtijevaju uporabu dvojnih simbola
GC
Glinoviti šljunci, Mješavina šljunka, pijeska i
mulja
Atterbergove granice iznad A-linije ili Ip>7
Pije
sak (
viš
e o
d p
olo
vic
e k
rupnih
fra
kcija
s
zrn
ima m
anjim
od 2
mm
)
Ĉis
ti p
ijesak
(ma
lo ili
niš
ta
sitnih
ĉestica) SW Dobro granulirani pijesci,
Šljunkoviti pijesci, Malo ili ništa sitnih ĉestica
Cu=D60/D10>6 Cc=1<D30
2/(D10 x D60) <3
SP Slabo granulirani pijesci, Šljunkoviti pijesci,
Malo ili ništa sitnih ĉestica
Sve gradacije koje ne zadovoljavaju kriterije za SW
Pije
sak s
a s
itnim
ĉesticam
a (
znatn
a k
oliĉ
ina
sitniji
h ĉ
estica)
SM d/u Prašinasti pijesci, Mješavina pijeska i praha
Atterbergove granice ispod A-linije ili Ip<4
Iscrtane granice u zoni vrijednosti s 4<Ip<7 su graniĉni
sluĉajevi koji zahtijevaju uporabu dvojnih simbola
SC Glinoviti pijesci,
Mješavina pijeska i praha
Atterbergove granice iznad A-linije ili Ip>7
Za karakterizaciju granulometrijskog sastava tla definiraju se dva koeficijenta:
- koeficijent jednoliĉnosti
(2.13)
- koeficijent zakrivljenosti
(2.14)
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
8
Karakteristiĉni promjeri zrna D10, D30 i D60 odrede se tako da se u
granulometrijskom dijagramu povuĉe horizontalna linija na odgovarajućim
postocima (10%, 30% i 60%) i oĉitaju se vrijednosti promjera zrna u
milimetrima. Ako je koeficijent jednoliĉnosti Cu jednak 1 znaĉi da su sva zrna
jednakog promjera, ako su pak u uzorku promjeri zrna u širokom rasponu Cu je
jako velik. Dakle, što je koeficijent jednoliĉnosti veći to je materijal manje
jednoliĉan.
Ukoliko se u tlu nalazi više od 12% ĉestica sitnijih od 63μm potrebno je odrediti
njihove Atterbergove granice. To su granice izmeĊu stanja plastiĉnosti koje su
definirane koliĉinom vlage u trenutku kada materijal ima graniĉna svojstva.
Granice plastiĉnosti su: wP – granica plastiĉnosti je ona minimalna vlaga kod
koje se valjĉić promjera 3 mm još moţe plastiĉno deformirati bez pojave
pukotina i wL – granica teĉenja je ona minimalna vlaţnost kod koje se pri malom
poremećaju tlo poĉinje ponašati kao ţitka masa. Indeks plastiĉnosti IP definira
se kao razlika vlaţnosti na granici teĉenja i granici plastiĉnosti. A – linija je
pravac koji u dijagramu plastiĉnosti predstavlja granicu izmeĊu sitnozrnatih
materijala, gline i praha.
2.3. POSMIĈNA ĈVRSTOĆA TLA
Pod pojmom ĉvrstoća u podruĉju geotehnike općenito se podrazumijeva
posmiĉna ĉvrstoća zbog toga što do sluĉaja sloma kod graĊevina izgraĊenih od
zemljanih materijala, te ostalih objekata temeljenih na tlu, dolazi prekoraĉenjem
posmiĉne ĉvrstoće tla.
Posmiĉna ĉvrstoća je vrijednost posmiĉnog naprezanja, pri lomu, duţ klizne
površine unutar mase tla.
Dovoljno dobar opis ponašanja tla pruţa Coulomb-ov zakon ĉvrstoće koji u
totalnim naprezanjima ima sljedeći oblik:
τf = c + σn·tgφ (2.15)
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
9
U jednadţbi 2.13 je:
- τf posmiĉna ĉvrstoća u trenutku sloma
- σn totalno normalno naprezanje na plohi sloma
- c kohezija odreĊena za totalna naprezanja
- φ kut unutarnjeg trenja odreĊen za totalna naprezanja
Do sloma u tlu dolazi kada Mohr-ova kruţnica naprezanja dodirne anvelopu
sloma opisanu jednadţbom 2.13, kao što je grafiĉki prikazano na slici 2.3.
uobiĉajeno se Coulomb-ov zakon ĉvrstoće naziva još i Mohr – Coulomb-ov
zakon posmiĉne ĉvrstoće.
Slika 2.3 Mohr – Coulomb-ov zakon čvrstoće (Matešić, 2006)
Anvelopa sloma odreĊena je s dva parametra ĉvrstoće koje nazivamo kohezija
(c) i kut unutarnjeg trenja (φ). Oni nisu konstante materijala, već ovise o nizu
ĉimbenika: vrsti materijala, stanju materijala (naprezanju prekonsolidacije i
relativnom porozitetu), veliĉini naprezanja te o naĉinu i brzini nanošenja
opterećenja.
Tangens kuta unutarnjeg trenja je gradijent anvelope sloma. Kut unutarnjeg
trenja je parametar koji je karakteristiĉan za sve materijale tla, manji za
sitnozrnate, a veći za krupnozrnate. Kohezija je otpor tla na smicanje kada su
normalna naprezanja jednaka nuli, karakteristiĉna je za sitnozrnata tla, dok je
za krupnozrnata tla jednaka nuli.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
10
Oblici zavisnosti relativne posmiĉne deformacije u funkciji posmiĉnih
naprezanja τ prikazani su na slici 2.4, gdje se vide tri razliĉita mehanizma
sloma:
f
r,f
F
R
RF
f
?f
?F, R
(a) (b) (c)
Slika 2.4 Ponašanje tla pri smicanju (Maksimović, 2005)
Krto – plastiĉni (slika 2.4 a) slom podrazumijeva povećanje posmiĉnog
naprezanja do maksimalne veliĉine τf, koja predstavlja vršnu posmiĉnu
ĉvrstoću, a zatim opadanje posmiĉnog naprezanja pri daljnjim deformacijama,
do rezidualne ĉvrstoće τf,r pri velikim deformacijama. Maksimalna vrijednost
naprezanja je vršna ĉvrstoća (toĉka F), a rezidualna ĉvrstoća (toĉka R) ili
ĉvrstoća pri velikim deformacijama, dostiţe se uz opadanje ĉvrstoće od toĉke F
do toĉke R i ostaje konstantna nakon dostizanja odreĊene veliĉine deformacija i
pri daljnjim deformacijama. Ovakav mehanizam sloma karakteristiĉan je za
dobro zbijena tla.
Ukoliko porastom deformacija posmiĉno naprezanje dosegne maksimalnu
vrijednost τf, a zatim sa daljnjim deformacijama ovo naprezanje ostaje
konstantno τf=τf,r, radi se o plastiĉnom slomu (slika 2.4 b). Ovakav mehanizam
sloma karakteristiĉan je za rastresita tla.
U nekim okolnostima tlo moţe pokazivati i ţilavo ponašanje (slika 2.4 c) gdje se
porastom posmiĉne deformacije povećava posmiĉno naprezanje, te se ne
dostiţe karakteristiĉna maksimalna vrijednost u ispitanom intervalu deformacija.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
11
2.3.1. OdreĊivanje posmiĉne ĉvrstoće
Posmiĉna ĉvrstoća moţe se odrediti u laboratoriju i na terenu. Najĉešće
korišteni ureĊaj za ispitivanje posmiĉne ĉvrstoće u laboratoriju je ureĊaj za
izravni posmik. Osim tog ureĊaja koristi se i triaksijalni ureĊaj koji je sloţeniji za
rukovanje, ali ima znatno bolje mogućnosti od ureĊaja za izravni posmik. Tako
na primjer, u ureĊaju za izravni posmik nije moguće mjeriti porni tlak pa nije
moguće razlikovati totalna i efektivna naprezanja; geometrija ureĊaja nameće
plohu smicanja tj. zonu smicanja; kutija u kojoj se smiĉe uzorak ima trenje
izmeĊu okvira koje utjeĉe na konaĉne parametre tla… Unatoĉ tim nedostacima,
ureĊaj za izravan posmik daje zadovoljavajuće rezultate za potrebe
projektiranja.
Osnovni princip pokusa direktnog smicanja je sljedeći:
- uzorak se optereti normalnim naprezanjem nanošenjem vertikalne
sile, a zatim se
- horizontalnom silom izazivaju posmiĉna naprezanja po sredini
uzorka.
UreĊaj za izravni posmik shematski je prikazan na slici 2.6 (direct shear
apparatus). Jednostavan je i ĉesto korišten laboratorijski ureĊaj koji se sastoji
se od dvodijelne ćelije kvadratnog presjeka razdijeljene horizontalno u koju se
ugraĊuje uzorak izmeĊu poroznih ploĉica. Poklopac tijesno klizi u gornji dio
kutije i preko njega se nanosi vertikalno opterećenje.
Pokus se odvija u dvije faze:
- konsolidacija (traje sve dok se ne završi primarna konsolidacija
uzorka) i
- smicanje (poĉinje nakon završetka faze konsolidacije, a vrši se tako
da se gornji i donji dio ćelije pomiĉu horizontalno jedan u odnosu na
drugi, unaprijed definiranom brzinom smicanja).
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
12
Slika 2.5 Uređaji za izravni posmik
a) uređaj sa kontroliranim prirastom deformacije
b) uređaj sa kontroliranim prirastom sile (Maksimović, 2005)
Postoji dvije osnovne vrste ureĊaja za izravni posmik. To su ureĊaj sa stalnim
prirastom deformacije tj. sa konstantnom brzinom smicanja (slika 2.5 a) i ureĊaj
sa stalnim prirastom sile (slika 2.5 b). Obzirom na to postoje i razliĉiti kriteriji
sloma, tj. kriteriji za odreĊivanje posmiĉne ĉvrstoće. Kod oba ureĊaja uzorak se
prethodno konsolidira pod odreĊenim vertikalnim naprezanjem, a koje ovisi o
potrebi konkretnog zadatka.
Slika 2.6 Shema uređaja za izravni posmik sa stalnim prirastom deformacije
(Maksimović, 2005)
Rezultati mjerenja prikazuju se kao relacija izmeĊu ostvarenog posmiĉnog
naprezanja i odgovarajućeg pomaka izmeĊu dva dijela ćelije. Posmiĉno i
normalno naprezanje u plohi na spoju dijelova ćelije su τ = T/A i σ = N/A, gdje
je A površina uzorka u ravnini dodira dviju dijelova ćelije, T horizontalna sila, a
N vertikalna sila.
Rezultati pokusa izravnog posmika reflektiraju se u totalnim naprezanjima koji
su jednaki efektivnim kod pokusa s dovoljno sporom deformacijom, te
prethodnom konsolidacijom i obostranim dreniranjem uzoraka.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
13
S promjenom normalnog naprezanja mijenja se i razvoj posmiĉnih naprezanja
pri smicanju. Uobiĉajeno je da se iz jednog materijala izvedu tri ispitivanja pod
tri razliĉita vertikalna opterećenja (svako sljedeće je dvostruko veće od
prethodnog) kako bismo mogli pouzdano odrediti parametre posmiĉne ĉvrstoće
tla (slika 2.7).
Slika 2.7 Prikaz rezultata pokusa izravnog posmika
Najzanimljivije su graniĉne vrijednosti posmiĉnog naprezanja:
- vršna ĉvrstoća tla kao najveća vrijednost posmiĉnog naprezanja kada
nas zanimaju relativno male deformacije i
- rezidualna ĉvrstoća tla kao naprezanje koje odgovara velikim
deformacijama.
-
2.4. ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIĈNE SILE
Stvarna slika mehanizma posmiĉnog sloma tla je jako sloţena jer je tlo skup
relativno ĉvrstih ĉestica razliĉitih veliĉina i oblika meĊu kojima se nalaze šupljine
koje mogu biti ispunjene tekućinom. Posmiĉnu silu moţe preuzeti samo skelet
ĉvrstih ĉestica. Naprezanja se prenose preko sila na kontaktima susjednih zrna
(slika 2.8 a). Pri tome se zrna ne samo taru, već mogu i rotirati, kotrljati se,
prelaziti jedno preko drugoga, pa i drobiti u razliĉitoj mjeri. Posmiĉni slom tla
nastaje po nekoj nepravilnoj ravnini s-s (slika 2.8 b,c) koja prolazi izmeĊu zrna.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
14
Pri tome se zrna pomiĉu i lome na vrlo sloţen naĉin koji se ne moţe analitiĉki
opisati u obliku koji bi bio jednostavan za praktiĉnu primjenu.
Slika 2.8 Smicanje krupnozrnatog tla (Maksimović, 2005)
Osim porasta posmiĉnih deformacija, u procesu smicanja dolazi i do promjene
volumena tla u odnosu na poĉetno stanje uzorka (slika 2.9 a). Porastom
posmiĉnih naprezanja moţe doći do smanjenja volumena (slika 2.9 b) tj.
kompresije uzorka (vrijedi za rastresite materijale), ali je moguć i obrnuti sluĉaj
kada, unatoĉ porastu posmiĉnih naprezanja, dolazi do povećanja volumena
(slika 2.9 c) tj. ekspanzije uzorka, tj. do povećanja njegova volumena. Ta se
pojava u mehanici tla naziva dilatancija i njome se opisuje utjecaj
uzglobljenosti zrna na posmiĉnu ĉvrstoću.
Slika 2.9 Pojava smanjenja i povećanja volumena uzorka kod smicanja
a) početni uvjeti; b) odaziv rahlog uzorka; c) odaziv zbijenog uzorka
(Budhu, 2000)
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
15
Do ovih pojava – slijeganja i izdizanja uzorka dolazi zbog strukture tla, tj,
poĉetnih uvjeta koji su vladali u tlu prije djelovanja posmiĉne sile. To je
shematski prikazano na slici 2.10.
a) rahlo tlo b) zbijeno tlo
Slika 2.10 Struktura tla prije smicanja
Unutarnje trenje zrnastog materijala, ĉije ĉestice nisu povezane cementnim
vezama, jednako je zbroju trenja klizanja izmeĊu zrna, uvećanom za dodatni
otpor koji se javlja zbog ukliještenosti i uzglobljenosti zrna. Kada zbijeno tlo klizi
po ravnini sloma, zapravo se pomiĉe po nekoj lokalnoj ravnini kontakta meĊu
zrnima, koja se ne poklapa s globalnom ravninom smicanja. Zbog toga dolazi
do povećanja posmiĉnog otpora iznad veliĉine koja bi bila uvjetovana samo
kutom unutrašnjeg trenja. Uzglobljenost zrna oslobaĊa se povećanjem
volumena zbijenog tla – dilatancijom. Tek kad se svlada ovaj efekt ostaje ĉisto
trenje koje ovisi o mineralnom sastavu tla. Upravo zbog toga zbijena
krupnozrnata tla kod smicanja prvo doseţu vršnu posmiĉnu ĉvrstoću koja zatim
s povećanjem deformacija opada do rezidualne ĉvrstoće (slika 2.11 a).
Slika 2.11 Odaziv krupnozrnatog tla u pokusu direktnog posmika
(Maksimović, 2005)
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
16
S druge strane, uzglobljenost zrna nije karakteristika rahlih materijala. U ovom
sluĉaju zrna se vrlo lako pomiĉu, bez dodatnih otpora, tako da dolazi do
plastiĉnog loma bez pojave vršne vrijednosti posmiĉne ĉvrstoće. Deformacije do
loma se odvijaju uz smanjenje volumena do konstantne vrijednosti, kada
gradijent promjene volumena postaje jednak nuli. Odnos horizontalne (εa) i
volumne (εv) deformacije, za rahli i zbijeni uzorak, prikazan je na slici 2.11 b.
Rahlo i zbijeno krupnozrnato tlo istog granulometrijskog sastava pokazuju bitno
drugaĉija svojstva u istom pokusu pri istim vrijednostima vertikalnog naprezanja
sve do toĉke u kojoj postiţu kritiĉni porozitet ec (slika 2.11 c), koji nastaje tek pri
vrlo velikim deformacijama.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
17
3. LABORATORIJSKA ISPITIVANJA
U ovom poglavlju biti će detaljno prikazana i opisana sva laboratorijska
ispitivanja koja su provedena u praktiĉnom dijelu ovog rada. Uzorci na kojima
su provedena ispitivanja dobiveni su u poremećenom stanju sa lokacije Jerovec
(proizvod Pješĉare Jerovec: kremeni pijesak 0,1 – 1 mm za primjenu u
graĊevinarstvu).
3.1. OBRADA I PRIPREMA UZORKA
Prije provoĊenja samog pokusa izravnog smicanja uzorak je podvrgnut
sljedećim preliminarnim ispitivanjima:
- odreĊivanje gustoće ĉestica tla ρs,
- odreĊivanje granulometrijskog sastava i klasifikacija i
- odreĊivanje minimalnog i maksimalnog koeficijenta pora.
3.1.1. OdreĊivanje gustoće ĉestica tla
Gustoća ĉestica tla ili specifiĉna gustoća odreĊena je prema normi ASTM D854.
Opis postupka: pokus se provodi pomoću piknometara tipa Gay-Lyssac. To je
staklena boĉica s brušenim šupljim ĉepom sadrţaja obiĉno 100 cm³ toĉno
poznatog volumena. Vaganjem se izmjeri masa mu male koliĉine suhog uzorka i
masa mp piknometra s vodom na temperaturi od 20º. Zatim se uzorak naspe u
piknometar u koji dolijemo vodu (pribliţno dvije trećine volumena) i on se stavi u
pješĉanu kupelj koja se zagrije i uzrokuje kuhanje uzorka u piknometru. To se
radi kako bi se sa svih ĉestica i iz vode uklonio zrak, tj. da se pore popune
vodom. Kad se piknometar s uzorkom ohladi, napuni se vodom do vrha i
ponovno vaţe (masa piknometra s uzorkom u vodi mp+u). Volumen uzorka Vu
tada dobijemo kao odnos istisnute mase vode iz piknometra i gustoće vode
(ρw).
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
18
(3.1)
Iz uvjeta da je Vu=Vs, a mu=ms, slijedi da je gustoća uzorka jednaka njegovoj
masi podijeljenoj s volumenom:
(3.2)
gdje je: ms - masa ĉvrstih ĉestica tla
Vs - obujam ĉvrstih ĉestica tla
ρs – gustoća ĉestica tla
U ovom ispitivanju vrlo je bitno koristiti preciznu vagu jer se radi s vrlo malim
masama.
Redoslijed provoĊenja pokusa prikazan je na slici 3.1:
a) b) c) d)
e) f) g) h)
Slika 3.1 Određivanje gustoće čvrstih čestica
a) suhi uzorak, b) sipanje uzorka u piknometar, c) vaganje suhog uzorka u
piknometru, d) dolijevanje vode u piknometar, e) piknometri s uzorkom i vodom
do 2/3 volumena, f) kuhanje uzoraka u pješčanoj kupelji, g) punjenje piknometra
do vrha vodom, h) vaganje piknometra s uzorkom i vodom
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
19
3.1.2. OdreĊivanje granulometrijskog sastava i
klasifikacija
Kako bi se uzorak mogao klasificirati potrebno je poznavati njegov
granulometrijski sastav. OdreĊivanje granulometrijskog sastava provedeno je
prema normi HRS CEN ISO/TS 17892-4. Uzorak je najprije osušen u sušioniku
do stalne mase. Nakon vaganja nasipan je na najgrublje sito u nizu sita (sita su
postavljena jedno iznad drugog od finijeg prema grubljem) koja su zatim
stavljena u treskalicu na 5 minuta kako bi se uzorak prosijao i kako bi na
svakom situ ostala samo zrna koja kroz otvore na situ nisu mogla proći. Nakon
sijanja sita su izvaĊena iz treskalice i izvagan je ostatak na svakom pojedinom
situ i na dnu. Postupak je prikazan na slici 3.2. Iz podataka o ostatku uzorka na
situ poznatog promjera tj. postotku prolaska mase kroz pojedino sito, iscrtana je
granulometrijska krivulja. TakoĊer su izraĉunati sljedeći koeficijenti potrebni za
klasifikaciju uzorka: koeficijent jednoliĉnosti i koeficijent zakrivljenosti, a prema
izrazima 2.13 i 2.14.
a) b) c) d)
Slika 3.2 Sijanje uzorka; a) vaganje suhog uzorka prije sijanja, b) sipanje uzorka
na set sita, c) sijanje uzorka u treskalici, d) vaganje sita i ostatka uzorka na situ
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
20
3.1.3. OdreĊivanje minimalnog i maksimalnog koeficijenta
pora
Za odreĊivanje minimalnog i maksimalnog koeficijenta pora potreban je potpuno
suhi uzorak, posuda poznatog volumena, u ovom sluĉaju menzura, vaga na
dvije decimale te ţlica za uzimanje uzorka.
a) b) c)
Slika 3.3 Određivanje minimalnog i maksimalnog koeficijenta pora
a) uzorak rahlo nasipan u menzuri, b)potresanje menzure kako bi se uzorak
zbio, c) vaganje menzure i uzorka
Postupak za odreĊivanje minimalnog koeficijenta pora emin (slika 3.3): suhi
uzorak rahlo se nasipava u menzuru poznate mase (mm) od unaprijed
odreĊenog volumena oznaĉenog na menzuri. Vrlo je bitno paziti da se uzorak
ne potresa kako se ne bi došlo do zbijanja jer je potrebno da bude nasipan u
najrahlijem mogućem stanju. Nakon što je uzorak nasipan do odreĊenog
volumena izvaţe se zajedno s menzurom kao što je prikazano na slici 3.3 c
(mm+u). Pomoću poznatog volumena i mase uzorka odredi se maksimalna
gustoća uzorka pomoću izraza 3.3, a iz toga minimalni koeficijent pora.
Masa uzorka (mu = mm+u - mm) jednaka je razlici mase menzure s uzorkom i
mase menzure.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
21
Maksimalna gustoća uzorka iznosi:
(3.3)
Minimalni koeficijent uzorka raĉuna se pomoću izraza 3.6.
(3.4)
Maksimalni koeficijent pora za promatrano tlo oznaĉavamo sa emax, a
odreĊujemo ga sipanjem suhog uzorka tla u menzuru, u slojevima, te
potresanjem menzure (slika 3.3 b) dok se ne dobije najzbijenije stanje. Tada se
vagne uzorak u menzuri i provede isti raĉun kao kod odreĊivanja minimalnog
koeficijenta pora i on iznosi:
(3.5)
3.2. UGRADNJA UZORKA
U ureĊaju za izravni posmik ispitana su ukupno ĉetiri uzorka, dva u rahlom
stanju i dva u zbijenom stanju. Postupci ugradnje (slika 3.4) malo se razlikuju jer
je bilo potrebno postići potpuno suprotno poĉetno stanje zbijenosti uzorka pa će
sami postupci ugradnje biti objašnjeni odvojeno. Prije same ugradnje uzorka
bilo je potrebno zaštiti ćeliju od izlaţenja uzorka. To je ostvareno tako što je
donja porozna ploĉica omotana filtar-papirom kako uzorak ne bi mogao ući u
prostore izmeĊu same ploĉice i stjenki ćelije, a takoĊer su zatvorene i boĉne
rupice na ćeliji kako uzorak ne bi kroz njih izlazio van (slika 3.4 a). Nakon toga
ćelija je izvagana i detaljno izmjerena pomiĉnom mjerkom.
Svi uzorci ugraĊeni su sa pribliţno jednakom vlaţnosti koja je prije i poslije
ispitivanja iznosila oko 4%.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
22
3.2.1. Postupak ugradnje rahlih uzoraka
U pripremljenu ćeliju uzorak je lagano nasipavan kroz lijevak sa visine od
pribliţno 1,5 centimetar (slika 3.4 b). Nakon nasipavanja površina uzorka
paţljivo je poravnata pazeći da se uzorak pri tom ne zbije. Zatim je na uzorak
lagano stavljena gornja porozna ploĉica i ponovo je pomiĉnom mjerkom
izmjerena ćelija. Obzirom na to da uzorak nije bio ugraĊivan na standardni
naĉin ćeliju je bilo potrebno mjeriti kako bi se mogla izraĉunati visina uzorka.
3.2.2. Postupak ugradnje zbijenih uzoraka
Ćelija je pripremljena na prethodno opisani naĉin. Uzorak je postepeno
nasipavan u ćeliju i u slojevima zbijan. Zbijanje je provedeno nastavkom za
istiskivanje uzorka iz prstena koji se koristi kod standardnog postupka ugradnje.
Nakon što je u ćeliju ugraĊena dovoljna koliĉina uzorka i kad je on dovoljno
zbijen na njega je stavljena gornja porozna ploĉica te je ćelija ponovo detaljno
izmjerena.
Tako pripremljeni uzorci ugraĊeni su sa ćelijom u ureĊaj za izravni posmik (slika
3.4 c).
a) b) c)
Slika 3.4 Ugradnja uzroka
a) priprema ćelije, b) ugradnja rahlog uzorka,
c) ugradnja ćelije u uređaj za izravni posmik
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
23
3.3. POKUS IZRAVNOG POSMIKA
Nakon što je uzorak ugraĊen u ureĊaj za izravni pokus kao što je to opisano u
prethodnom poglavlju, zapoĉeto je provoĊenje samog pokusa izravnog
posmika. OdreĊeno je da će se uzorak smicati u suhim uvjetima, tj. u kadicu u
kojoj se nalazi ćelija neće biti dodana voda.
Kratki opis ureĊaja na kojem su provedena ispitivanja: ureĊaj se sastoji od
nosećeg okvira, pogonske jedinice u kojoj se nalazi motor koji pokreće cijeli
sustav, jarma sa polugom koji sluţi za nanošenje vertikalnog opterećenja,
kadice za ćeliju s probnim tijelom i mjerni instrumenti. Na cijelom sustavu
postoje tri mjerna instrumenta (transducera). To su: vertikalni transducer (za
mjerenje vertikalne deformacije – slijeganja), horizontalni transducer (za
mjerenje horizontalne deformacije – pomaka) i transducer za mjerenje sile. Svi
mjerni instrumenti spojeni su na jedinicu za primanje podataka (Data Acquisition
Unit) koja je spojena s raĉunalom. Na raĉunalu je moguće neprestano praćenje
trenutnog stanja deformacija i naprezanja u uzorku tokom cijelog pokusa.
a)
b)
Slika 3.5. Faza konsolidacije; a) ćelija u uređaju za vrijeme faze konsolidacije,
b) prikaz konsolidacije na monitoru za vrijeme trajanja pokusa
Prvi korak u provoĊenju pokusa bila je konsolidacija uzorka (slika 3.5 a). Prvi
rahli uzorak opterećen je silom koja je izazvala normalno naprezanje od 13,7
kN/m2, a drugi rahli uzorak konsolidiran je pod naprezanjem od 27,3 kN/m2.
Faza konsolidacije trajala je sve dok se vertikalna deformacija nije potpuno
umirila (slika 3.5 b), a obzirom na to da se radilo o pijesku to se dogodilo gotovo
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
24
trenutno. Faza konsolidacije trajala je pribliţno jedan sat. Nakon završetka
konsolidacije iz ćelije su izvaĊeni vijci koji drţe zajedno gornji i donji dio ćelije
kako bi moglo zapoĉeti smicanje uzorka. Uzorak je smican brzinom od 0,1
mm/min koja je ujedno maksimalna preporuĉena brzina smicanja za
nekoherentna tla (Kalinski, 2006). Pokus smicanja trajao sve dok horizontalna
deformacija nije dosegnula 10 milimetara. Kada je završio pokus izravnog
posmika ćelija je izvaĊena iz ureĊaja te je odvojen dio uzorka na temelju kojeg
je odreĊena vlaţnost nakon smicanja. Ćelija je oĉišćena i u nju je ugraĊen drugi
uzorak.
Postupak smicanja zbijenih uzoraka malo se razlikuje pa će ovdje biti posebno
opisan. Dva uzorka ugraĊena su u ćeliju za smicanje u zbijenom stanju, a kako
je opisano u poglavlju 3.2.2. Nakon što je prvi zbijeni uzorak sa ćelijom ugraĊen
u ureĊaj za smicanje provedena je faza konsolidacije uzorka pod vertikalnim
naprezanjem od 13,7 kN/m2. Kad je faza konsolidacije završila uzorak je smican
brzinom od 0,1 mm/min.
a)
b)
Slika 3.6. Faza smicanja; a)prikaz posmične sile i deformacije uzroka na
monitoru za vrijeme trajanja faze smicanja, b) ćelija na kraju faze smicanja
Drugi zbijeni uzorak je u fazi konsolidacije opterećen silom koja je izazvala
vertikalno naprezanje od 400 kN/m2. Kad su se vertikalne deformacije u
potpunosti umirile maknut je dio utega koji su korišteni u fazi konsolidacije.
Opterećenje koje je ostalo na uzorku iznosilo je, prije samog pokusa smicanja,
27,3 kN/m2. Smicanje je provedeno na isti naĉin kao i na prethodnim uzorcima.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
25
4. REZULTATI LABORATORIJSKIH
ISPITIVANJA
U ovom poglavlju biti će prikazani svi rezultati laboratorijskih ispitivanja
provedenih u praktiĉnom dijelu ovog rada.
4.1. GUSTOĆA SUHOG TLA
Suha gustoća tla odreĊena je prema postupku opisanom u poglavlju 3.1.1.
Nakon obrade podatka i raĉuna provedenog prema izrazima 3.1 i 3.2 dobiveni
su sljedeći podaci:
ρs = 2,654 g/cm3
γs = γ ρs, g=9.80665 m/s2 γs = 26,032 kN/m3
4.2. GRANULOMETRIJSKI SASTAV
Nakon obrade podataka koji su dobiveni kod samog pokusa sijanja uzorka koji
je detaljnije objašnjen u poglavlju 3.1 dobivena je granulometrijska krivulja
prikazana na slici 4.1.
Slika 4.1 Granulometrijska krivulja
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
26
TakoĊer, prema izrazima 3.3 i 3.4 odreĊeni su koeficijenti zakrivljenosti i
jednoliĉnosti. Za ispitani uzorak oni iznose:
- Cu = 2,34 i
- Cc = 1,12.
Prema USCS klasifikaciji koja je prikazana u poglavlju 2.1.3 u tablici 2.1, a
prema granulometrijskoj krivulji i izraĉunatim podacima, uzorak je klasificiran
kao slabo graduirani pijesak, oznaka SP.
4.3. MINIMALNI I MAKSIMALNI KOEFICIJENT PORA TE KOEFICIJENT PORA I ZBIJENOST SVAKOG UZORKA PRIJE ISPITIVANJA
Prema postupku opisanom u poglavlju 3.1.3 te koristeći izraze 3.5, 3.6 i 3.7
dobiveni su sljedeći podaci:
ρd,max=1,622 g/cm3 emin=0,6363
ρd,min=1,282 g/cm3 emax=1,0702
U tablici 4.1 prikazani su osnovni geometrijski i fizikalni parametri ispitivanih
uzoraka (visina uzorka huz, masa uzorka muz, površina uzorka Auz, volumen
uzorka Vuz, gustoća uzorka ρuz, vlaţnost wo, zapreminska teţina γ i vertikalno
opterećenje na uzorak prilikom smicanja). Svi podaci se odnose na stanje
uzorka neposredno prije smicanja, a nakon konsolidacije uzorka.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
27
Tablica 4.1 Geometrijski i fizikalni parametri ispitivanih uzoraka
huz
[mm]
muz
[g]
Auz
[cm2]
Vuz
[cm3]
ρuz
[g/cm3]
w0
[%]
γ
[kN/m3]
opterećenje
[kN/m2]
Uzorak A 18,707 78,70 35,87 67,102 1,1728 4 11,50 13,7
Uzorak B 20,316 87,50 35,87 74,905 1,1680 4 11,45 27,3
Uzorak C 21,503 117,60 35,87 77,13 1,5247 4 14,95 13,7
Uzorak D 23,171 133,6 35,87 82,906 1,6110 4 15,80 27,3
Prema tablici 2.2 koja opisuje stanje zbijenosti i gustoće uzoraka uzorci su
klasificirani kao:
- uzorak A – vrlo rahli
- uzorak B – vrlo rahli
- uzorak C – rahlo do srednje zbijen
- uzorak D – rahlo do srednje zbijen
Iako uzorci C i D nisu klasificirani kao jako zbijeni, postignuta zbijenost ovih
uzoraka pokazala se dovoljnom da se dokaţe fenomen dilatancije kako je i
pokazano u poglavlju 4.4. Veća zbijenost uzoraka rezultirala bi samo
povećanjem vršne posmiĉne ĉvrstoće u odnosu na postignute vrijednosti.
Nadalje, slika 4.2 pokazuje da se za slabo graduirane pijeske (SP) zbijenost
uglavnom i kreće u podruĉju od rahlog do srednje zbijenog (Dr od 25 – 50 %)
kao i da su utvrĊeni ρd,max i ρd,min te pripadajući emin i emax u dobroj korelaciji.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
28
Slika 4.2 Korelacija gustoće suhog uzorka, koeficijenta pora, rezidualnog kuta
trenja i zbijenosti kod nekoherentnih materijala (Kulhawy i Mayne, 1990;
preuzeto iz NAVFAC)
4.4. REZULTATI POKUSA IZRAVNOG POSMIKA
Na slikama 4.3 i 4.4 prikazani su rezultati za prvi rahli uzorak (A) koji je smican
pod vertikalnim naprezanjem od 13,7 kN/m2.
Slika 4.3 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 2 4 6 8 10 12
Po
sm
ičn
o n
ap
reza
nje
[k
Pa
]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
29
Slika 4.4 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak A
Slike 4.5 i 4.6 prikazuju rezultate dobivene za drugi rahli uzorak (B) koji je
smican pod normalnim naprezanjem od 27,3 kN/m2.
Slika 4.5 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak B
1,943
2,143
2,343
2,543
2,743
2,943
3,143
0 2 4 6 8 10 12
Vert
ikaln
a d
efo
rmacija[m
m]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10 12
Po
sm
ičn
o n
ap
rezan
je [
kP
a]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
30
Slika 4.6 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak B
Na slikama 4.7 i 4.8 prikazani su rezultati pokusa izravnog posmika dobiveni za
prvi zbijeni uzorak (C) koji je smican pod vertikalnim naprezanjem 13,7 kN/m2.
Slika 4.7 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak C
3,554
3,754
3,954
4,154
4,354
4,554
0 2 4 6 8 10 12
Ve
rtik
aln
a d
efo
rma
cij
a [
mm
]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12
Po
sm
ičn
o n
ap
reza
nje
[k
Pa
]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
31
Slika 4.8 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak C
Slike 4.9 i 4.10 prikazuju rezultate pokusa za drugi zbijeni uzorak (D) koji je
smican pod normalnim naprezanjem od 27,3 kN/m2.
Slika 4.9 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak D
-0,667
-0,567
-0,467
-0,367
-0,267
-0,167
-0,067
0 2 4 6 8 10 12V
ert
ikaln
a d
efo
rmacija [
mm
] Horizontalna deformacija [mm]
Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12
Po
sm
ičn
o n
ap
rezan
je [
kP
a]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
32
Slika 4.10 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak D
0,189
0,289
0,389
0,489
0,589
0,689
0 2 4 6 8 10 12V
ert
ikaln
a d
efo
rmacija [
mm
]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
33
5. RASPRAVA
Na slikama 4.3 i 4.5 koje prikazuju odnos posmiĉnog naprezanja i horizontalne
deformacije za rahle uzorke jasno se vidi kako je u uzorku došlo do plastiĉnog
sloma, tj. posmiĉna ĉvrstoća je rasla do sloma i nakon toga ostala na toj
vrijednosti – rezidualna ĉvrstoća. Kako je bilo pokazano u poglavlju 2.2 takve
krivulje i naĉin sloma u tlu karakteristiĉne su za rahle materijale.
TakoĊer, na slikama 4.4 i 4.6 prikazan je odnos vertikalne i horizontalne
deformacije za rahle uzorke. Te krivulje pokazuju da je u oba rahla uzorka s
razvojem horizontalne deformacije došlo do kompresije uzorka. To je bilo
oĉekivano, jer su zrna zbog djelovanja posmiĉne sile poĉela mijenjati svoj
poloţaj i popunjavati prazne meĊuprostore, a to je shematski prikazano na slici
2.10 i objašnjeno u poglavlju 2.4.
Ako se pak promotre krivulje koje su dobivene za zbijene uzorke, takoĊer se
moţe zakljuĉiti da su one bile oĉekivane. Na slikama 4.7 i 4.9, na kojima je
prikazan odnos posmiĉnog naprezanja i horizontalne deformacije, jasno se vidi
da je u uzorku došlo do krto-plastiĉnog sloma. To je oĉito zbog pojave vršne
ĉvrstoće koja je nakon sloma padala do vrijednosti rezidualne posmiĉne
ĉvrstoće. Takav oblik krivulje karakteristiĉan je za dobro zbijene materijale. Isti
odaziv pokazala su oba zbijena uzorka, neovisno o veliĉini normalnog
naprezanja pod kojima je provedeno smicanje uzorka.
Nadalje, ako se pogledaju slike 4.8 i 4.10 koje prikazuju odnos horizontalne i
vertikalne deformacije za zbijene uzorke, oĉito je da je kod oba uzorka došlo do
povećanja volumena tj. ekspanzije uzorka. To je sasvim opravdano, jer su zrna
u jako zbijenom poloţaju pod djelovanjem posmiĉne sile bila prisiljena prelaziti
jedna preko drugih, a to se oĉituje kao povećanje volumena uzorka s razvojem
horizontalne deformacije. TakoĊer, ista pojava zabiljeţena je kod oba zbijena
uzorka.
Na slikama 5.1 do 5.4 prikazana je usporedba odaziva rahlih i zbijenih uzoraka
koji su smicani pod istim normalnim naprezanjima. Slike 5.1 i 5.2 prikazuju
usporedbu rahlog A i zbijenog C uzorka koji su smicani pod normalnim
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
34
naprezanjem od 13,7 kN/m2, dok se slike 5.3 i 5.4 odnose na rahli B i zbijeni D
uzorak koji su smicani pod normalnim naprezanjem od 27,3 kN/m2.
Slika 5.1 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije – usporedba:
rahli A – zbijeni C
Slika 5.2 Odnos horizontalne i relativne vertikalne deformacije – usporedba:
rahli A – zbijeni C
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12
Po
sm
ičn
o n
ap
rezan
je k
Pa
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije - usporedba uzoraka A i C
RAHLIuzorak A
ZBIJENIuzorak C
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
0 2 4 6 8 10 12
Rela
tivn
a v
ert
ikaln
a d
efo
rmacije [
mm
]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos horizontalne i relativne vertikalne deformacije - usporedba uzoraka A i C
RAHLIuzorak A
ZBIJENIuzorak C
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
35
Slika 5.3 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije – usporedba:
rahli B – zbijeni D
Slika 5.4 Odnos horizontalne i relativne vertikalne deformacije – usporedba:
rahli B – zbijeni D
Iz slika 5.1 i 5.3 jasno je vidljivo da postoji znaĉajna razlika u odazivu rahlih i
zbijenih uzoraka na djelovanje posmiĉne sile. Kod zbijenih uzorka uoĉava se
pojava vršne ĉvrstoće koja se zatim smanjuje do rezidualne, dok to nije sluĉaj
kod rahlih uzorka ĉija je vršna ĉvrstoća ujedno jednaka rezidualnoj posmiĉnoj
ĉvrstoći.
Na slikama 5.2 i 5.4 prikazan je odnos horizontalne i relativne vertikalne
deformacije. Uoĉava se da je kod rahlih uzoraka došlo do smanjenja volumena,
tj. s razvojem horizontalne deformacije relativna vertikalna deformacija je
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12
Po
sm
ičn
o n
ap
rezan
je [
kP
a]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije - usporedba uzoraka B i D
RAHLIuzorak B
ZBIJENIuzorak D
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
0 2 4 6 8 10 12
Rela
tivn
a v
ert
ikaln
a d
efo
rmacije
[mm
]
Horizontalna deformacija [mm]
Odnos horizontalne i relativne vertikalne deformacije - usporedba uzoraka B i D
RAHLIuzorak B
ZBIJENIuzorak D
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
36
negativna. S druge strane kod zbijenih uzoraka uoĉava se sasvim suprotna
pojava tj. povećanje volumena uzoraka koje se oĉituje pozitivnom relativnom
deformacijom.
Nadalje, sa slike 5.1 i 5.3 moţe se uoĉiti da s porastom vertikalnog naprezanja
raste i posmiĉna ĉvrstoća tla, kao i da se oba uzorka pri velikim deformacijama
asimptotski pribliţavaju rezidualnoj ĉvrstoći, rahli uzorci s donje a zbijeni uzorci
s gornje strane.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
37
6. ZAKLJUĈAK
U ovom radu provedeno je ispitivanje posmiĉne ĉvrstoće tla prema normi BS
1377 Part 7 :1990 Clause 4. Ispitana su ukupno ĉetiri uzorka klasificirana prema
USCS-u kao slabo graudirani pijesak (SP). Uzorci na kojima su provedena
laboratorijska ispitivanja dobiveni su u poremećenom stanju sa lokacije Jerovec.
Dva su uzorka ispitana u rahlom stanju, a dva u zbijenom. Sva ĉetiri uzorka
smicana su u suhim uvjetima brzinom smicanja 0,1 mm/min. TakoĊer, uzorci su
kod ugradnje imali zateĉenu vlagu 4%.
Jedan rahli i jedan zbijeni uzorak smicani su pod normalnim naprezanjem od
13,7 kN/m2, a preostala dva uzorka (jedan rahli i jedan zbijeni) smicani su pod
normalnim naprezanjem od 27,3 kN/m2.
Dobiveni rezultati potvrdili su teoriju opisanu u poglavlju 2 pa se moţe zakljuĉiti
sljedeće:
- u rahlim uzorcima pod djelovanjem posmiĉne sile došlo je do plastiĉnog
sloma, što znaĉi da je rezidualna ĉvrstoća jednaka vršnoj ĉvrstoći. TakoĊer,
praćena je vertikalna deformacija za vrijeme smicanja uzoraka i kod oba rahla
uzorka zabiljeţeno je smanjivanje volumena tj. kontrakcija uzorka s
napredovanjem horizontalne deformacije.
- u zbijenim uzorcima pod djelovanjem posmiĉnih sila došlo je do krto-
plastiĉnog sloma. To znaĉi da je zabiljeţena pojava vršne posmiĉne ĉvrstoće
koja je s razvojem horizontalnih deformacija padala do vrijednosti rezidualne
posmiĉne ĉvrstoće tla. Ako se pogleda odnos vertikalne i horizontalne
deformacije uzorka za vrijeme faze smicanja oĉito je da je kod oba zbijena
uzorka došlo do povećanja volumena tj. ekspanzije uzorka.
Pojava ekspanzije, odnosno kontrakcije, objašnjava se relativnim poloţajem
zrna u uzorku. Kod rahlog uzorka zrna su posloţena toĉno jedna iznad drugih
pa kad na njih djeluje posmiĉna sila ona se premještaju u prazne meĊuprostore
posljedica ĉega je smanjenje volumena uzroka. Suprotno tome, kod zbijenih
uzoraka zrna se nalaze jedna meĊu drugima pa su uslijed djelovanja posmiĉne
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
38
sila ona prisiljena prelaziti jedna preko drugih što se oĉituje kao povećanje
volumena uzorka.
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
39
7. POPIS LITERATURE
1. BS 1377: Part 7:1990 British Standard Methods of test for Soil for Civil
engineering purposes, Part 7: Shear strength tests
2. Budhu, M. (2000): Soil Mechanics & Foundations, John Wiley & Sons, New
York
3. D 854 – Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water
Pycnometer
4. HRS CEN ISO/TS 17892-4 Geotehničko istraživanje i ispitvanje –
Laboratorijsko ispitivanje tla – 4. dio: OdreĎivanje granulometrijskog sastava
5. Kalinski, M (2006): Soil Mechanics Lab Manual, John Wiley & Sons, New
York
6. Kulhawy F. H., Mayne P.W. (1990): Manual on Estimating Soil Properties for
Foundation Design, Electric Power Research Institute
7. Kvasnička, P. (2007): Mehanika tla, Rudarsko geološko naftni fakultet
Sveučilišta u Zagrebu, preuzeto (18.08.2009) sa www.rgn.hr
8. Matešić, L. (2006): Geotehničko inženjerstvo, GraĎevinski fakultet Sveučilišta u
Rijeci, preuzeto (18.08.2009) sa www.gradri.hr
9. NAVFAC, Soil Mechanics (DM 7.1), Naval Facilites Engineering Command,
Alexandria, 1982, 355 p.
10. Roje – Bonacci, T. (2007): Mehanika tla, GraĎevinski fakultet Sveučilišta u
Splitu, Split
11. Zlatović, S. (2003): Uvod u mehaniku tla, Tehničko veleučilište u Zagrebu,
preuzeto (02.03.2007) sa www.tvz.hr
12. Maksimović, M. M. (2005): Mehanika tla, GraĎevinska knjiga, Beograd
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
40
8. POPIS SLIKA I TABLICA
Slika 2.1 Model tla................................................................................................................................. 3
Slika 2.2 Struktura tla ............................................................................................................................ 4
Slika 2.3 Mohr – Coulomb-ov zakon čvrstoće ...................................................................................... 9
Slika 2.4 Ponašanje tla pri smicanju .................................................................................................. 10
Slika 2.5 Uređaji za izravni posmik .................................................................................................... 12
Slika 2.6 Shema uređaja za izravni posmik sa stalnim prirastom deformacije .................................. 12
Slika 2.7 Prikaz rezultata pokusa izravnog posmika .......................................................................... 13
Slika 2.8 Smicanje krupnozrnatog tla ................................................................................................. 14
Slika 2.9 Pojava smanjenja i povećanja volumena uzorka kod smicanja .......................................... 14
Slika 2.10 Struktura tla prije smicanja ................................................................................................ 15
Slika 2.11 Odaziv krupnozrnatog tla u pokusu direktnog posmika .................................................... 15
Slika 3.1 Određivanje gustoće čvrstih čestica .................................................................................... 18
Slika 3.2 Sijanje uzorka....................................................................................................................... 19
Slika 3.3 Određivanje minimalnog i maksimalnog koeficijenta pora .................................................. 20
Slika 3.4 Ugradnja uzroka .................................................................................................................. 22
Slika 3.5. Faza konsolidacije............................................................................................................... 23
Slika 3.6. Faza smicanja ..................................................................................................................... 24
Slika 4.1 Granulometrijska krivulja ..................................................................................................... 25
Slika 4.2 Korelacija gustoće suhog uzorka, koeficijenta pora, rezidualnog kuta trenja i zbijenosti kod
nekoherentnih materijala .................................................................................................................... 28
Slika 4.3 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak A ................................... 28
Slika 4.4 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak A .................................. 29
Slika 4.5 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak B ................................... 29
Slika 4.6 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak B .................................. 30
Slika 4.7 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak C ................................... 30
Slika 4.8 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak C .................................. 31
Slika 4.9 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije-uzorak D ................................... 31
Slika 4.10 Odnos promjene visine uzorka i horizontalne deformacije-uzorak D ................................ 32
Slika 5.1 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije – usporedba: rahli A – zbijeni C 34
Slika 5.2 Odnos horizontalne i relativne vertikalne deformacije – usporedba: rahli A – zbijeni C ...... 34
Slika 5.3 Odnos posmičnog naprezanja i horizontalne deformacije – usporedba: rahli B – zbijeni D 35
Slika 5.4 Odnos horizontalne i relativne vertikalne deformacije – usporedba: rahli B – zbijeni D ...... 35
Tablica 2.1. Volumenski i maseni odnosi ............................................................................................. 3
Tablica 2.2 Opis stanja zbijenosti ........................................................................................................ 6
Tablica 2.3 USCS klasifikacija krupnozrnatog tla ................................................................................ 7
Tablica 4.1 Geometrijski i fizikalni parametri ispitivanih uzoraka ....................................................... 27
ODAZIV NEKOHERENTNOG TLA NA DJELOVANJE POSMIČNIH SILA S OBZIROM NA STANJE ZBIJENOSTI
Danijela Grediček
41
9. SAŽETAK
IME I PREZIME: Danijela Grediček
NASLOV RADA: Odaziv nekoherentnog tla na djelovanje posmičnih sila s obzirom na
stanje zbijenosti
TEKST SAŽETKA:
Posmična čvrstoća tla je vrijednost posmičnog naprezanja, pri slomu, duž klizne plohe u
tlu. Najčešće korišteni ureĎaj za odreĎivanje posmične čvrstoće u laboratoriju je ureĎaj
za izravni posmik. Tijekom smicanja dolazi do promjene volumena uzorka, odnosno
dolazi do ekspanzije ili kontrakcije uzorka u ovisnosti o početnom stanju zbijenosti
ispitivanog uzorka. Ovakav odaziv uzorka na djelovanje posmične sile jedinstveno je
svojstvo zemljanih materijala koje nije uočeno kod drugih vrsta materijala. Ovaj
fenomen naziva se dilatancija. U svrhu dokazivanja ovog fenomena u geotehničkom
laboratoriju ispitana su dva rahla i dva zbijena uzorka nekoherentnog tla, klasificirana
kao slabo graduirani pijesak (SP). Kod rahlih uzoraka zabilježen je plastični slom, gdje
je vršna čvrstoća jednaka rezidualnoj posmičnoj čvrstoći tla. TakoĎer, s napredovanjem
horizontalne deformacije zabilježena je kontrakcija uzorka tj. smanjenje volumena
uzorka. Kod oba zbijena uzorka u pokusu izravnog posmika došlo je do krto-plastičnog
sloma, što znači da je zabilježena pojava vršne posmične čvrstoće tla koja se smanjivala
s razvojem horizontalnih deformacija do vrijednosti rezidualne posmične čvrstoće tla.
Suprotno kontrakciji uzorka koja je zabilježena kod rahlih uzoraka, kod zbijenih
uzoraka, s razvojem horizontalnih deformacija, došlo je do povećanja volumena uzorka,
tj. ekspanzije uzorka.
KLJUČNE RIJEČI:
- Dilatancija
- Ekspanzija uzorka
- Izravni posmik
- Kontrakcija uzorka
- Nekoherentno tlo
- Posmična čvrstoća tla