sveučilišni diplomski studij smjer...

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF

Sveučilišni diplomski studijSveučilišni diplomski studij

Smjer geotehnikaSmjer geotehnika

GEOTEHNIČKI GEOTEHNIČKI LABORATORIJLABORATORIJ

3. Predavanje3. Predavanje

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF Mehanika stijenaMehanika stijena

Osnovni pojmoviOsnovni pojmovi

Mehanika stijenaMehanika stijena–– teorijska i primijenjena znanost oteorijska i primijenjena znanost o

mehaničkom ponašanju stijena; grana znanosti kojamehaničkom ponašanju stijena; grana znanosti koja

proučava stanje naprezanja u stijenskojproučava stanje naprezanja u stijenskoj

masi izazvano djelovanjem sila izmasi izazvano djelovanjem sila izmasi izazvano djelovanjem sila izmasi izazvano djelovanjem sila iz

njene neposredne fizičke okoline.njene neposredne fizičke okoline.

Stijenska masaStijenska masa–– prirodna geološkaprirodna geološka

formacija čvrste stijene sa svimformacija čvrste stijene sa svim

svojim oslabljenjima odnosnosvojim oslabljenjima odnosno

diskontinuitetima.diskontinuitetima.

ZAVOD ZA


Monolitni Monolitni uzorak stijeneuzorak stijene–– (‘(‘intactintact rockrock’)’)

izvañeni dio izvañeni dio stijenskestijenske mase koji mase koji se koristi se koristi za utvrñivanje za utvrñivanje mehaničkih svojstava mehaničkih svojstava stijene.stijene.

ZAVOD ZA


Razlike izmeñu tla i stijenaRazlike izmeñu tla i stijena

Geološka starost Geološka starost -- Stijene su redovito geološki starije Stijene su redovito geološki starije formacije, a tla su znatno mlaña.formacije, a tla su znatno mlaña.

Čvrstoća i deformabilnostČvrstoća i deformabilnost-- Čvrstoća tla je vrlo mala u Čvrstoća tla je vrlo mala u odnosu na čvrstoću stijene. Stijenama se mogu smatrati odnosu na čvrstoću stijene. Stijenama se mogu smatrati odnosu na čvrstoću stijene. Stijenama se mogu smatrati odnosu na čvrstoću stijene. Stijenama se mogu smatrati materijali koji imaju jednoosnu tlačnu čvrstoću veću od materijali koji imaju jednoosnu tlačnu čvrstoću veću od 1 MPa. Deformabilnost tla je vrlo velika u odnosu na 1 MPa. Deformabilnost tla je vrlo velika u odnosu na deformabilnost stijene.deformabilnost stijene.

Sadržaj vlageSadržaj vlage-- Mehaničke osobine kod koherentnih tala Mehaničke osobine kod koherentnih tala jako ovise o sadržaju vlage dok je to kod stijena jako ovise o sadržaju vlage dok je to kod stijena relativno rijedak slučaj.relativno rijedak slučaj.

ZAVOD ZA


Razlomljenost- Najvažnija razlika u polaznim postavkama mehanike tla i mehanike stijena. Dok se mehanika tla zasniva na mehanici kontinuuma, mehanika stijena bi se trebala zasnivati na mehanici diskontinuuma.

Primarno stanje naprezanja- Radovi u tlu izvode se na ili blizu površine pa su primarna naprezanja relativno mala u blizu površine pa su primarna naprezanja relativno mala u odnosu na dodatna naprezanja izazvana grañenjem. Kod stijena, posebno kod podzemnih grañevina je obrnuto. U tlu vlada relativno jednostavno primarno stanje naprezanja izazvano gravitacijom. U stijenama, posebno na velikim dubinama, vlada vrlo složeno primarno stanje naprezanja na koje, osim gravitacije, imaju utjecaja tektonika i erozija.

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF7. Klasifikacija stijenske mase7. Klasifikacija stijenske mase

Svaka klasifikacija stijenskih masa mora zadovoljavati sljedeće uvjete:

1. podjela odreñene stijenske mase u grupe (kategorije,

klase) sa sličnim ponašanjem,

2. osiguranje osnove za razumijevanje karakteristika i

ponašanja svake grupe,

3. davanje kvantitativnih podataka za inženjerski projekt,

4. osiguranje zajedničke osnove za uspješnu suradnju svih

sudionika u projektu.

ZAVOD ZA


Svojstva klasifikacija:

1. jednostavna, razumljiva, lako se shvaća i pamti,

2. svaki izraz mora biti jasan, a terminologija opće

prihvaćena,

3. uključena samo najznačajnija svojstva stijenske mase,3. uključena samo najznačajnija svojstva stijenske mase,

4. temeljena na parametrima koji se mogu mjeriti i odrediti

brzim i jeftinim pokusima na terenu,

5. temeljena na bodovnom sustavu koji može ocijeniti

relativnu važnost klasifikacijskih parametara,

6. daje kvantitativne podatke za projekt podgradnog

sustava.

ZAVOD ZA


Vrste klasifikacija:

1. Terzaghijeva klasifikacija,

2. Laufferova klasifikacija,

3. Rock Quality Designation klasifikacija (RQD),

4. Rock Strukture Rating klasifikacija (RSR),4. Rock Strukture Rating klasifikacija (RSR),

5. Rock Quality Designation klasifikacija (RQD),

6. Geomehanička klasifikacija (RMR),

7. Rock Tunneling Quality Indeks (Q klasifikacija),

8. Rock Mass Indeks klasifikacija (RMi),

9. GSI klasifikacija.

ZAVOD ZA


Rock Quality Designation klasifikacija (RQD)

Deere et al., 1967.

Rock Quality Designation (RQD) Index definiran je kao postotak intaktne jezgre koja sadrži odlomke dužine 100 mm (4 incha) ili duže u ukupnoj dužini izbušene jezgre. jezgre.

Za odreñivanje vrijednosti RQD, International Society for Rock Mechanics (ISRM) odreñuje promjer jezgre barem NX 54.7 mm (ili 2.15 inch) bušen s dvostrukom sržnom cijevi.

ZAVOD ZA


L = 3 8 c m

L = 1 7 c m

L = 0

R Q D =d u ž in a o d lo m a k a je z g re d u ž e o d 1 0 c m

u k u p n a d u ž in a je z g re

( 3 8 + 1 7 + 2 0 + 3 5 ) x 1 0 0R Q D =

2 0 0= 5 5 %

L = 2 0 c m

L = 3 5 c m

L o m je z g r e u z ro k o v a n

L = 0

b u š e n je m

L=2

m

N ije iz v a ñ e n aj e z g ra Postupak mjerenja i izračunavanja RQD indeksa

(Deere, 1989)

ZAVOD ZA


Predložen je sljedeći odnos izmeñu RQD indeksa i kvalitete stijene:

ZAVOD ZA


RQD indeks koristi se kao jedan od osnovnih elemenata u mnogim, kasnije razvijenim klasifikacijama, a posebno u obje glavne klasifikacije stijenske mase: RMR i Q.

Bez obzira što je RQD jednostavna i relativno jeftina metoda odreñivanja kvalitete stijenske mase sama nije dovoljna za adekvatan opis stijenske mase.dovoljna za adekvatan opis stijenske mase.

Glavni nedostaci su što ne uzima u obzir orijentaciju pukotina, širinu i materijal ispune, te posebno kut trenja i hrapavost zidova pukotina.

Problemi se javljaju i pri korištenju RQD indeksa za stijensku masu vrlo slabe kvalitete.

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF7. Klasifikacija stijenske mase7. Klasifikacija stijenske maseZADATAKZa potrebe klasificiranja stijenske mase u tunelu Vrata, izvañene su tri jezgre stijenske mase, dužine 1m,

za svaki od tri skupa diskontinuiteta. Treba odrediti RQD indeks.

Uzorak 1

UZORAK 1 UZORAK 2 UZORAK 3

5.2

11.3

5.5

6.2

10.3

3.9

3.1

4.2

4.6

5.9

4.5

10.7

4

( ) [ ]%10010

najezgreukupnaduži

cmdužeodmakajezgredužinaodloRQD

⋅Σ=

( ) 1004.131.119.103.123.10 =⋅++++=

Uzorak 2

Uzorak 3

144.

810

.710

.913

.7

100

3.4

6.5

10.3

4.1

10.4

11.2

10.3

5.6

10.1

2.9

100

6.2

6.4

11.4

5.9

12.3

10.9

4.2

3.8

11.1

13.4

3.9

2.6

100

5.7

( )%58

100

1004.131.119.103.123.10 =⋅++++=RQD

( )%63

100

1001.103.102.114.103.107.10 =⋅+++++=RQD

( )%72

100

1007.139.107.100.144.113.11 =⋅+++++=RQD

ZAVOD ZA


Geomehanička klasifikacija (RMR)

Bieniawski, 1973.

Izvorno je razvijena za potrebe karakterizacije stijenske mase i projektiranje podgradnog sustava za tunele.

Brojni autori koji su koristili predmetnu klasifikaciju doprinjeli su svojim zapažanjima na osnovi iskustva pri izvoñenju tunela, podzemnih prostora, kamenoloma i rudnika, pokosa i temeljenja.

Posljednju promjenu RMR sustava predložio je Bieniawski 1989. godine.

ZAVOD ZA


Klasifikacijska procedura zasniva se na odreñivanju sljedećih šest parametara:

1. jednoosna tlačna čvrstoća,

2. RQD indeks (Rock Quality Designation,

3. razmak pukotina (diskontinuiteta),

4. stanje pukotina (diskontinuiteta),

5. uvjeti podzemne vode,

6. orijentacija pukotina (diskontinuiteta).

ZAVOD ZA


Klasifikacija se temelji na bodovanju pri čemu su različitim parametrima pridružene različite numeričke vrijednosti u ovisnosti o njihovoj važnosti za sveukupnu klasifikaciju stijenske mase.

Predmetni bodovi se sumiraju i ukupna suma daje vrijednost RMR. vrijednost RMR.

Najveći utjecaj u promjeni pojedinih odnosa bodova je težina značaja pridodana utjecaju razmaka diskontinuiteta (pukotina), stanju diskontinuiteta (pukotina) i podzemne vode.

ZAVOD ZA


ZAVOD ZA


Bieniawski je, obzirom na kategoriju stijenske mase, objavio i preporuke za iskop i podgrañivanje tunela potkovičastog oblika, raspona 10 m, iskopanog miniranjem stijenske mase s primarnim vertikalnim naprezanjima u tlu < 25 MPa.

Nedostatak RMR klasifikacije je činjenica da je sustav tako Nedostatak RMR klasifikacije je činjenica da je sustav tako osjetljiv da već i male varijacije u kvaliteti stijenske mase mogu utjecati na značajnu promjenu vrijednosti, što uz konzervativno tumačenje može odrediti bitno drugačiji podgradni sustav.

Uspostavljena veza izmeñu RMR klasifikacije te kriterija čvrstoće i deformabilnosti daje poseban značaj ovoj klasifikaciji.

ZAVOD ZA


Rock Tunneling Quality Indeks (Q klasifikacija)

Barton et al., 1974.

Klasifikacija je napravljena primarno za odreñivanje karakteristika st. mase i odgovarajuće tunelske podgrade.

Klasifikacija je zasnovana na numeričkoj procjeni kvalitete stijenske mase koja se opisuje sa šest parametara i to:

1. RQD - Rock Quality Designation,

2. - broj skupova (familija) pukotina,

3. - indeks hrapavosti pukotina,

4. - alteracije (trošnosti) pukotina,

5. - faktor pukotinske vode i

6. SRF - faktor redukcije naprezanja.

nJ

wJ

aJ

rJ

ZAVOD ZA


Vrijednost indeksa Q varira (u logaritamskom mjerilu) od 0.0001 do 1000, a sama vrijednost indeksa Q odreñena je izrazom:

⋅

⋅

=

SRF

J

J

J

J

RQDQ w

a

r

n

JKvocijent (RQD / ) predstavlja cjelokupnu strukturu stijenske mase i reprezentira relativnu veličinu bloka.

Kvocijent ( ) predstavlja veličinu približne posmične čvrstoće izmeñu blokova u funkciji hrapavosti i alteracije pukotina. Ustanovljena je veza u kojoj

odgovara vrijednosti posmične čvrstoće pukotina.

nJ

ar JJ /

( )ar JJ /tan 1−

ZAVOD ZA


Kvocijent ( ) predstavlja aktivni pritisak kroz odnos pritiska vode u pukotinama i parametra SRF koji predstavlja:

1. opterećenje rastresene zone u području rasjednihzona ili zona stijenske mase s glinom ili

2. naprezanja kod zdravih stijenskih masa ili

SRFJw /

2. naprezanja kod zdravih stijenskih masa ili

3. naprezanja nastala uslijed gnječenja ili bubrenjaplastičnih stijenskih masa.

ZAVOD ZA


ZAVOD ZA


Grimstad i Barton, 1993. godine predložili su podgradnesustave u odnosu na Q indeks i ekvivalentnu dimenziju iskopa u izdvojenih 9 kategorija stijenske mase.

Barton and Grimstad, 1994. godine su na osnovi Q indeksa ustanovili:ustanovili:

- vezu s RMR klasifikacijom (RMR = 9lnQ + 44),

- vezu s deformabilnosti stijenske mase,

- vezu s tlakom na podgradni sustav te

- vezu s brzinom posmičnih valova u stijenskoj masi.

ZAVOD ZA


ZADATAK

Za potrebe klasificiranja stijenske mase u tunelu Vrata izvedeni su inženjersko-geološki i geotehnički istražni radovi na čelu tunela na stacionaži 31+346m. Ustanovljena su tri skupa pukotina u čijem području su izvedena istražna bušenja i odreñeni indeks točkaste čvrstoće (PLT) te indeks kvalitete jezgre (RQD). Utvrñeno je da se radi o dolomitiziranom vapnencu, svijetlo do tamno sive boje sa jasno vidljivim strukturnim elementima. Prvi skup diskontinuiteta se pruža okomito na os tunela, dok je iskop u smjeru suprotnom od nagiba diskontinuiteta 20-45º. Drugi skup diskontinuiteta se pruža okomito na os tunela, dok je iskop u smjeru suprotnom od nagiba diskontinuiteta 45-90º. Treći skup diskontinuiteta se pruža okomito na os tunela, dok je iskop u diskontinuiteta 45-90º. Treći skup diskontinuiteta se pruža okomito na os tunela, dok je iskop u smjeru nagiba diskontinuiteta 45-90º. Treba klasificirati stijensku masu prema RMR i Q sustavu.

Inženjersko geološki izvještaj

Metoda iskopa: Bušenje i miniranje Dnevni napredak: 2,00m Nadsloj: 18,00m Smjer napredova: 240°

Oznaka diskontinuiteta: SKUP 1 SKUP 2 SKUP 3 Is(MPa) 2,80 2,50 3,20

RQD 58 63 72 Razmak disk./debljina: mali 0,06-0,2m mali 0,06-0,2m srednji 0,2-0,6m

Dužina, perzistencija: 3,0 - 10,0 m 1,0 - 3,0 m 3,0 - 10,0 m

Zijev: 1,0 - 5,0 mm 1,0 - 5,0 mm > 5,0 mm

Hrapavost: neznatno hrapave neznatno hrapave neznatno hrapave

Ispuna: tvrda ispuna

<5mm tvrda ispuna

<5mm meka ispuna

<5mm

Dis

kont

inui

teti

Rastrošenost: umjereno trošne neznatno trošne neznatno trošne Priljev na 10 m tunela: nikakav

P. v

oda

Opće stanje: potpuno suho

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF7. Klasifikacija stijenske mase7. Klasifikacija stijenske maseRMR KLASIFIKACIJA

Diskontinuiteti: SKUP 1 SKUP 2 SKUP 3 1. Indeks čvrstoće u točki (MPa): 2-4 2-4 2-4

broj bodova 7 7 7 2. RQD (%): 50-75 50-75 50-75

broj bodova 13 13 13 3. Razmak diskontinuiteta: mali 0.06-0.2m mali 0.06-0.2m srednji 0.2-0.6m

broj bodova 8 8 10 4. Stanje diskontinuiteta: Dužina: 3.0 – 10.0 m 1.0 – 3.0 m 3.0 – 10.0 m

broj bodova 2 4 2 Zijev: 1.0 – 5.0 mm 1.0 – 5.0 mm > 5.0 mm

broj bodova 1 1 0 Hrapavost: neznatno hrapave neznatno hrapave neznatno hrapave

broj bodova 3 3 3 broj bodova 3 3 3 Ispuna: tvrda ispuna <5mm tvrda ispuna <5mm meka ispun. <5mm

broj bodova 4 4 2 Rastrošenost: umjereno trošne neznatno trošne neznatno trošne

broj bodova 2 4 4 5. Podzemna voda: Priljev na 10m' tunela (l/min): nikakav Opće stanje: potpuno suho

broj bodova 15 6. Korekcija za utjecaj pružanja i nagiba diskontinuiteta: nepovoljno dobro vrlo povoljno

broj bodova -10 -5 0

UKUPAN BROJ BODOVA: 45 54 56

Bodovi 100-81 61-80 41-60 21-40 <20

Kategorija I II III IV V

Opis stijene Vrlo dobra Dobra Povoljna Slaba Vrlo slaba

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF7. Klasifikacija stijenske mase7. Klasifikacija stijenske maseQ KLASIFIKACIJA

1. Indeks kvalitete jezgre (RQD): opis povoljna 50-75%

broj bodova 65 2. Broj skupova pukotina (Jn): opis tri familije pukotina

broj bodova 9 3. Indeks hrapavosti pukotina (Jr): opis hrapave ili nepravilne, ravne

broj bodova 1.5 4. Indeks alteracije pukotine (Ja): opis neznatno promijenjeni

zid pukotine broj bodova 2 broj bodova 2

5. Faktor reduk. pukotinske vode (Jw): opis suhi iskop ili manji priliv

(<5l/min lokalno/tlak<0,1MPa) broj bodova 1

6. Faktor redukcije napona (SRF): opis nizak tlak, blizu površine

broj bodova 2.5

Q=(RQD/Jn)x(Jr/Ja)x(Jw/SRF)= 1.625 RMR = 9 x lnQ + 44 = 48

Bodovi 100-81 61-80 41-60 21-40 <20

Kategorija I II III IV V

Opis stijene Vrlo dobra Dobra Povoljna Slaba Vrlo slaba

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF8. Laboratorijski 8. Laboratorijski

istražni radoviistražni radovi

5.1. Ultrazvučna ispitivanja5.1. Ultrazvučna ispitivanja

5.2. Point Load Test (PLT)5.2. Point Load Test (PLT)

5.3. Jednoosna tlačna ispitivanja5.3. Jednoosna tlačna ispitivanja

5.4. Sadržaj karbonata5.4. Sadržaj karbonata5.4. Sadržaj karbonata5.4. Sadržaj karbonata

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF Ultrazvučna ispitivanjaUltrazvučna ispitivanja

UltrazvukUltrazvukse koristi za odreñivanje brzine širenja elastičnih se koristi za odreñivanje brzine širenja elastičnih valova na laboratorijskim uzorcimavalova na laboratorijskim uzorcima. . Spada u Spada u nerazornenerazornemetode ispitivanja.metode ispitivanja.

ZAVOD ZA


Ultrazvuk se koristi za:Ultrazvuk se koristi za:

-- ispitivanje homogenosti stijene,ispitivanje homogenosti stijene,

-- mjerenje brzine širenja uzdužnog vala u stijeni,mjerenje brzine širenja uzdužnog vala u stijeni,

-- odreñivanje modula elastičnosti pri malim deformacijama,odreñivanje modula elastičnosti pri malim deformacijama,

-- procjenu jednoaksijalne tlačne čvrstoće stijene.procjenu jednoaksijalne tlačne čvrstoće stijene.

Princip rada:Princip rada:Princip rada:Princip rada:

Generator impulsa preko odašiljača (Tx) impulsa generira uzdužni val Generator impulsa preko odašiljača (Tx) impulsa generira uzdužni val koji prolazi kroz uzorak stijene dužine (L) i registrira se u koji prolazi kroz uzorak stijene dužine (L) i registrira se u prijemniku (Rx). Vremenski interval od trenutka kada impuls prijemniku (Rx). Vremenski interval od trenutka kada impuls napušta odašiljač, pa do trenutka prijema impulsa, predstavlja napušta odašiljač, pa do trenutka prijema impulsa, predstavlja vrijeme prolaska impulsa (t). Brzina širenja uzdužnih valova (v) vrijeme prolaska impulsa (t). Brzina širenja uzdužnih valova (v) dana je izrazomdana je izrazom::

[ ]smt

Lv /=

ZAVOD ZA


Prolaz impulsa može biti:Prolaz impulsa može biti:

direktan,direktan, indirektan i poludirektan.indirektan i poludirektan.

Kada se ultrazvuk koristi zaKada se ultrazvuk koristi za

procjenu tlačne čvrstoće procjenu tlačne čvrstoće

stijene, mjerenje vremena stijene, mjerenje vremena

prolaska vala izvodi se samoprolaska vala izvodi se samo

direktnim prolazom impulsa.direktnim prolazom impulsa.

ZAVOD ZA


Za razne debljine uzorka ureñaj mora imati sonde čije su Za razne debljine uzorka ureñaj mora imati sonde čije su frekvencije dane izrazom:frekvencije dane izrazom:

gdje je: a gdje je: a -- debljina uzorka (mm),debljina uzorka (mm),

-- vlastita frekvencija (kHz).vlastita frekvencija (kHz).

af /70000 >

0f

Postupak ispitivanjaPostupak ispitivanja::

-- izmjerimo dužinu uzorka (L) te promjer i masu uzorka, naizmjerimo dužinu uzorka (L) te promjer i masu uzorka, na

osnovi tih dimenzija proračunavamo gustoću ( ) ;osnovi tih dimenzija proračunavamo gustoću ( ) ;

-- sonde priključimo na ureñaj (obje sonde rade i kaosonde priključimo na ureñaj (obje sonde rade i kao

predajnik i kao prijemnik) i uključimo mjerni ureñaj;predajnik i kao prijemnik) i uključimo mjerni ureñaj;

0

ρ

ZAVOD ZA


-- pri izboru mjernog mjesta odabiru se ravne, čiste i suhe pri izboru mjernog mjesta odabiru se ravne, čiste i suhe

površine, a ako to nije moguće tada se brušenjem i površine, a ako to nije moguće tada se brušenjem i

čišćenjem dovode u takvo stanje;čišćenjem dovode u takvo stanje;

-- zbog postizanja dobrog kontakta sondazbog postizanja dobrog kontakta sonda--stijena površinustijena površinu

ispitnog mjesta u tankom sloju premažemo sredstvom zaispitnog mjesta u tankom sloju premažemo sredstvom zaispitnog mjesta u tankom sloju premažemo sredstvom zaispitnog mjesta u tankom sloju premažemo sredstvom za

podmazivanje (gel, neka prikladna mast). podmazivanje (gel, neka prikladna mast). OvimOvim

nanošenjem se eliminira zrak na spoju sonda nanošenjem se eliminira zrak na spoju sonda -- uzorakuzorakčimečime

sese povepoveččavaava totoččnost mjerenjanost mjerenja;;

-- uzorak na kojem se mjeri brzina širenja valova stavlja se uzorak na kojem se mjeri brzina širenja valova stavlja se

izmeñu sondi, pa na taj način možemo odrediti vrijemeizmeñu sondi, pa na taj način možemo odrediti vrijeme

ZAVOD ZA


prolaza ultrazvučnog vala kroz uzorak za duljinu puta kojaprolaza ultrazvučnog vala kroz uzorak za duljinu puta koja

je definirana razmakom sondi odnosno duljinom uzorka;je definirana razmakom sondi odnosno duljinom uzorka;

-- postupak ponavljamo tri puta te dobivamo brzine , ipostupak ponavljamo tri puta te dobivamo brzine , i

, ,, ,

(iako ispitivanje provodimo na intaktnoj stijeni uzorak u (iako ispitivanje provodimo na intaktnoj stijeni uzorak u

1v 3v2v

11 / tLv = 33 / tLv =22 / tLv =(iako ispitivanje provodimo na intaktnoj stijeni uzorak u (iako ispitivanje provodimo na intaktnoj stijeni uzorak u

većini slučajeva ima nekakve pukotine ili nepravilnosti pavećini slučajeva ima nekakve pukotine ili nepravilnosti pa

da bi dobili što točnije rezultate postupak ponavljamo da bi dobili što točnije rezultate postupak ponavljamo

minimalno tri puta);minimalno tri puta);

-- izračunamo prosječnu brzinu širenja uzdužnih valova krozizračunamo prosječnu brzinu širenja uzdužnih valova kroz

uzorak: uzorak:

3321 vvv

v++=

ZAVOD ZA


Modul elastičnostiModul elastičnostistijene pri malim deformacijama stijene pri malim deformacijama odreñuje se koristeći prethodno izmjerenu gustoću odreñuje se koristeći prethodno izmjerenu gustoću uzorka:uzorka:

Tlačna čvrstoćaTlačna čvrstoćase procjenjuje uspostavljanjem korelacijske se procjenjuje uspostavljanjem korelacijske ovisnosti sa brzinom širenja uzdužnog vala:ovisnosti sa brzinom širenja uzdužnog vala:

[ ]GPavE 2⋅= ρ

ovisnosti sa brzinom širenja uzdužnog vala:ovisnosti sa brzinom širenja uzdužnog vala:

gdje je: gdje je: -- računska tlačna čvrstoća (računska tlačna čvrstoća (MPaMPa))

v v -- brzina prolaza uzdužnog vala (km/s)brzina prolaza uzdužnog vala (km/s)

A A -- konstanta (konstanta (MPaMPa))

B B -- konstanta (s/km)konstanta (s/km)

vBb eAf ⋅⋅=

bf

ZAVOD ZA


ZADATAKZADATAKNa uzorku cilindričnog oblika promjera 9.3 cm, visine 12.6 cm, te mase 2240 g provedeno je ultrazvučno Na uzorku cilindričnog oblika promjera 9.3 cm, visine 12.6 cm, te mase 2240 g provedeno je ultrazvučno

ispitivanje i izmjereno je vrijeme prolaska impulsa (t) kroz uzorak: ispitivanje i izmjereno je vrijeme prolaska impulsa (t) kroz uzorak: = 20.388 µs= 20.388 µs; ; = 20.289 = 20.289 µsµs; ; = 20.328 µs= 20.328 µs. Treba odrediti brzinu širenja uzdužnih valova (v) kroz uzorak te modul . Treba odrediti brzinu širenja uzdužnih valova (v) kroz uzorak te modul elastičnosti stijene pri malim deformacijama (E).elastičnosti stijene pri malim deformacijama (E).

1t 2t3t

[ ]smt

Lv /10.6180

10388.20

106.126

2

11 =

⋅⋅== −

−

[ ]smt

Lv /26.6210

10289.20

106.126

2

22 =

⋅⋅== −

−

[ ]smL

v /35.6198106.12 2

=⋅==−

[ ]smt

v /35.619810328.20 6

33 =

⋅== −

[ ]smvvv

v /24.61963

35.619826.621010.6180

3321 =++=++=

[ ]322

91.8556.124

3.9

4cmh

dV =⋅=⋅= ππ [ ]3/617.2

91.855

2240cmg

V

M ===ρ

( ) [ ] [ ]2222 /47.100/10047550224.6196617.2 mMNmkNvE ==⋅=⋅= ρ

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF Point Load Test (PLT)Point Load Test (PLT)

Point Point LoadLoad Test (PLT) ili Indeks točkaste čvrstoćeTest (PLT) ili Indeks točkaste čvrstoćepredstavlja metodu za odreñivanje čvrstoće stijene pri predstavlja metodu za odreñivanje čvrstoće stijene pri opterećenju u točki. PLT je zamišljen kao indeksni test opterećenju u točki. PLT je zamišljen kao indeksni test za klasifikaciju za klasifikaciju stijenskestijenske mase izravno ili u korelaciji s mase izravno ili u korelaciji s jednoosnomjednoosnomtlačnom čvrstoćom.tlačnom čvrstoćom.

Princip PLT testa sastoji se u tome da se uzorci stijene lome Princip PLT testa sastoji se u tome da se uzorci stijene lome Princip PLT testa sastoji se u tome da se uzorci stijene lome Princip PLT testa sastoji se u tome da se uzorci stijene lome primjenom koncentriranog opterećenja preko para primjenom koncentriranog opterećenja preko para zaobljenih konusnih šiljaka. Ako je uzorak stijene u zaobljenih konusnih šiljaka. Ako je uzorak stijene u obliku jezgre tada se vrše takozvani obliku jezgre tada se vrše takozvani ''''dijametralnidijametralni'''' i i ''''aksijalniaksijalni'''' testovi, ako je u obliku rezanih blokova ili je testovi, ako je u obliku rezanih blokova ili je nepravilan vrši se nepravilan vrši se ''''blok testblok test'''' ili ili ''''test nepravilnih test nepravilnih uzorakauzoraka''''..

ZAVOD ZA


Ureñaj za ispitivanjeUreñaj za ispitivanjesastoji se sastoji se od sustava za nanošenje od sustava za nanošenje opterećenja (okvir, pumpa opterećenja (okvir, pumpa s polugom, klip i konusni s polugom, klip i konusni šiljci), sustava za mjerenje šiljci), sustava za mjerenje sile koja je potrebna da se sile koja je potrebna da se sile koja je potrebna da se sile koja je potrebna da se uzorak slomi i sustava za uzorak slomi i sustava za mjerenje razmaka D mjerenje razmaka D izmeñu dviju točaka izmeñu dviju točaka kontakta uzorka sa kontakta uzorka sa šiljcima.šiljcima.

ZAVOD ZA


Sustav za nanošenje opterećenjaSustav za nanošenje opterećenjasastoji se od okvira, sastoji se od okvira, konusnih šiljaka od tvrdog metala te hidraulične pumpe konusnih šiljaka od tvrdog metala te hidraulične pumpe i potisnog cilindra. Konusni šiljci služe za prijenos i potisnog cilindra. Konusni šiljci služe za prijenos opterećenja na uzorak. Šiljci moraju biti izvedeni pod opterećenja na uzorak. Šiljci moraju biti izvedeni pod kutom od 60º te radijusom zakrivljenosti od 5 mm na kutom od 60º te radijusom zakrivljenosti od 5 mm na samom vrhu, pri čemu centriranost mora biti dobro samom vrhu, pri čemu centriranost mora biti dobro samom vrhu, pri čemu centriranost mora biti dobro samom vrhu, pri čemu centriranost mora biti dobro osigurana. Razmak izmeñu zaobljenih šiljaka mora biti osigurana. Razmak izmeñu zaobljenih šiljaka mora biti 1515--100 mm tako da se omogući testiranje uzoraka u 100 mm tako da se omogući testiranje uzoraka u traženom rasponu dimenzija. Kapacitet opterećenja traženom rasponu dimenzija. Kapacitet opterećenja mora biti dovoljan da slomi najveće i najčvršće uzorke. mora biti dovoljan da slomi najveće i najčvršće uzorke.

ZAVOD ZA


Stroj za testiranje mora biti konstruiran tako da ne doñe do Stroj za testiranje mora biti konstruiran tako da ne doñe do njegove deformacije prilikom ponavljanog njegove deformacije prilikom ponavljanog maksimalnog opterećenja. Šiljci moraju biti izrañeni od maksimalnog opterećenja. Šiljci moraju biti izrañeni od tvrdog materijala tako da ostanu neoštećeni prilikom tvrdog materijala tako da ostanu neoštećeni prilikom testiranja.testiranja.

ZAVOD ZA


Sustav za mjerenje sileSustav za mjerenje sile(hidraulička preša) bi trebao omogućiti (hidraulička preša) bi trebao omogućiti fiksiranje sile P kod loma, a mjerenje sile ne smije odstupati više fiksiranje sile P kod loma, a mjerenje sile ne smije odstupati više od 5 % bez obzira na veličinu i čvrstoću uzorka koji se testira.od 5 % bez obzira na veličinu i čvrstoću uzorka koji se testira.

Sustav treba biti otporan na Sustav treba biti otporan na hidraulička opterećenja i hidraulička opterećenja i vibracije tako da ponavljanje vibracije tako da ponavljanje vibracije tako da ponavljanje vibracije tako da ponavljanje testiranja ne utječe na testiranja ne utječe na preciznost očitanih rezultata. preciznost očitanih rezultata. Lom je najčešće iznenadan i Lom je najčešće iznenadan i ureñaj za maksimalnu silu je ureñaj za maksimalnu silu je bitan tako da se sila loma bitan tako da se sila loma može zadržati i očitati nakon može zadržati i očitati nakon svakog testiranja.svakog testiranja.

ZAVOD ZA


Sustav za mjerenje razmakaSustav za mjerenje razmakaizmeñu izmeñu šiljaka treba omogućiti mjerenje šiljaka treba omogućiti mjerenje udaljenosti D izmeñu dodirnih udaljenosti D izmeñu dodirnih točaka uzorka i šiljka. Mjerenje točaka uzorka i šiljka. Mjerenje razmaka mora biti sa točnošću od 2 razmaka mora biti sa točnošću od 2 % bez obzira na dimenzije uzorka. % bez obzira na dimenzije uzorka. % bez obzira na dimenzije uzorka. % bez obzira na dimenzije uzorka. Sustav treba biti otporan na Sustav treba biti otporan na hidraulička opterećenja i vibracije hidraulička opterećenja i vibracije tako da ponavljanje testiranja ne tako da ponavljanje testiranja ne utječe na preciznost očitanih utječe na preciznost očitanih rezultata. Takoñer treba omogućiti rezultata. Takoñer treba omogućiti provjeru vrijednosti nultog pomaka provjeru vrijednosti nultog pomaka kada su šiljci u kontaktu. kada su šiljci u kontaktu.

ZAVOD ZA


Postupak ispitivanjaPostupak ispitivanja

-- uzmemo uzorak cilindričnog oblika, te mu izmjerimouzmemo uzorak cilindričnog oblika, te mu izmjerimo

promjer (D), duljinu i masu;promjer (D), duljinu i masu;

-- ako je omjer dužine i širine (promjer) veći od 1 provodimo ako je omjer dužine i širine (promjer) veći od 1 provodimo

dijametralni testdijametralni test(d); (d); dijametralni testdijametralni test(d); (d);

-- uključimo ureñaj za PLT;uključimo ureñaj za PLT;

-- uzorak umetnemo u stroj za ispitivanje, a šiljci se približeuzorak umetnemo u stroj za ispitivanje, a šiljci se približe

da stvore kontakt duž promjera jezgre;da stvore kontakt duž promjera jezgre;

-- udaljenost izmeñu dodirne točke šiljka i uzorka do udaljenost izmeñu dodirne točke šiljka i uzorka do

najbližeg slobodnog ruba treba biti najmanje ½ promjera najbližeg slobodnog ruba treba biti najmanje ½ promjera

jezgre;jezgre;

ZAVOD ZA


-- udaljenost D izmeñu šiljaka se mjeri sa točnošću 2%, te naudaljenost D izmeñu šiljaka se mjeri sa točnošću 2%, te na

taj način još jednom provjerimo izmjereni promjer D;taj način još jednom provjerimo izmjereni promjer D;

-- na monitoru za prešu stisnemo na monitoru za prešu stisnemo peakpeakda bi nam ureñaj samda bi nam ureñaj sam

""pamtiopamtio"" silu potrebnu da se uzorak slomi;silu potrebnu da se uzorak slomi;

-- nakon toga nanosimo silu do konačnog sloma uzorka;nakon toga nanosimo silu do konačnog sloma uzorka;

-- kada uzorak pukne očitamo maksimalnu silu P i unosimokada uzorak pukne očitamo maksimalnu silu P i unosimo

ZAVOD ZA


je u za to postojeće formulare;je u za to postojeće formulare;

-- postupak ponavljamo toliko dugo dok omjer dužine i postupak ponavljamo toliko dugo dok omjer dužine i

širine (promjer) više nije veći od 1 odnosno dok neširine (promjer) više nije veći od 1 odnosno dok ne

dobijemo dužine uzoraka pogodne za aksijalno ispitivanje;dobijemo dužine uzoraka pogodne za aksijalno ispitivanje;

-- aksijalni testaksijalni test(a) provodimo na uzorcima jezgre kojima je(a) provodimo na uzorcima jezgre kojima je-- aksijalni testaksijalni test(a) provodimo na uzorcima jezgre kojima je(a) provodimo na uzorcima jezgre kojima je

omjer dužine i širine 0.3 omjer dužine i širine 0.3 -- 1; 1;

ZAVOD ZA


-- uzorak umetnemo u stroj za ispitivanje, a šiljci se približeuzorak umetnemo u stroj za ispitivanje, a šiljci se približe

tako da čine kontakt duž linije koja je okomita na krajnjetako da čine kontakt duž linije koja je okomita na krajnje

površine jezgrepovršine jezgre;;

-- udaljenost D izmeñu šiljaka se mjeri sa točnošću 2%,udaljenost D izmeñu šiljaka se mjeri sa točnošću 2%,

širina W okomita na smjer nanošenja opterećenja saširina W okomita na smjer nanošenja opterećenja saširina W okomita na smjer nanošenja opterećenja saširina W okomita na smjer nanošenja opterećenja sa

točnošću od 5 %;točnošću od 5 %;

-- na monitoru za prešu stisnemo na monitoru za prešu stisnemo peakpeakda bi nam ureñaj samda bi nam ureñaj sam

""pamtiopamtio"" silu potrebnu da se uzorak slomi;silu potrebnu da se uzorak slomi;

-- nakon toga nanosimo silu do konačnog sloma uzorka;nakon toga nanosimo silu do konačnog sloma uzorka;

-- kada uzorak pukne očitamo maksimalnu silu P;kada uzorak pukne očitamo maksimalnu silu P;

-- postupak ponavljamo dok ne potrošimo sav materijal.postupak ponavljamo dok ne potrošimo sav materijal.

ZAVOD ZA


PRORAČUNPRORAČUN

Nekorigirana čvrstoća Nekorigirana čvrstoća pri opterećenju u točki računa se po pri opterećenju u točki računa se po formuli: formuli:

gdje je: gdje je:

[ ]MPaD

PI

es 2

=

P P -- maksimalna sila zabilježena u trenutku sloma maksimalna sila zabilježena u trenutku sloma [[kNkN]],,

-- ekvivalentni promjer jezgre ekvivalentni promjer jezgre [[mmmm]]..

Za dijametralni test: Za dijametralni test:

Za aksijalni testZa aksijalni test::

gdje jegdje je A A –– minimalna površina presjeka kroz uzorak u minimalna površina presjeka kroz uzorak u

ravnini točaka kontakta zaobljenih šiljaka i iznosiravnini točaka kontakta zaobljenih šiljaka i iznosi

eD

[ ]222 mmDDe =[ ]22 /4 mmADe π=

WDA ⋅=

ZAVOD ZA


Korekcija vrijednosti indeksa čvrstoće u odnosu na Korekcija vrijednosti indeksa čvrstoće u odnosu na dimenzije uzorkadimenzije uzorka

Vrijednost Vrijednost --a varira kao funkcija od D u dijametralnom a varira kao funkcija od D u dijametralnom testu i kao funkcija od u aksijalnom testu. Zbog toga testu i kao funkcija od u aksijalnom testu. Zbog toga se mora izvršiti korekcija u odnosu na dimenzije se mora izvršiti korekcija u odnosu na dimenzije uzoraka da bi se dobila unificirana vrijednost PLTuzoraka da bi se dobila unificirana vrijednost PLT--a.a.

eDsI

uzoraka da bi se dobila unificirana vrijednost PLTuzoraka da bi se dobila unificirana vrijednost PLT--a.a.

Korigirana vrijednost PLTKorigirana vrijednost PLT--a definira se kao čvrstoća uzorka a definira se kao čvrstoća uzorka izmjerena u dijametralnom testu na uzorku promjera 50 izmjerena u dijametralnom testu na uzorku promjera 50 mm (D=50 mm) i označava se kao . mm (D=50 mm) i označava se kao . )50(sI

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF Point Load Test (PLT)Point Load Test (PLT)Najpouzdanija metoda korekcije veličine Is je testiranje uzorka različitog D ili D e, te grafički prikaz odnosa P i De2. Ako se koristi log-log krivulja, odnos izmeñu P i D 2 je najčešće ravna crta.P i De

2 je najčešće ravna crta.Točke koje odstupaju od pravca, mogu se zanemariti (ali se ne uklanjaju).Korištenjem dijagrama dobije se pravac preko kojeg se odreñuje vrijednost P50, koja odgovara De2 = 2500 mm2.

Postupak grafičkog odreñivanja Is(50)

iz skupa vrijednosti De2

ZAVOD ZA


Korekcija vrijednosti (ako se ispituje uzorak koji ne Korekcija vrijednosti (ako se ispituje uzorak koji ne odgovara promjeru od 50 mm) može se izvršiti i odgovara promjeru od 50 mm) može se izvršiti i pomoću formula gdje je:pomoću formula gdje je:

sI

F F –– faktor korekcije u odnosu faktor korekcije u odnosu na dimenzije, može se na dimenzije, može se

45.0

50

= eDF

na dimenzije, može se na dimenzije, može se dobiti iz dijagrama ili dobiti iz dijagrama ili pomoću sljedeće pomoću sljedeće jednadžbe:jednadžbe:

Graf faktora korekcije s obzirom na dimenziju

ZAVOD ZA


Te je:Te je:

-- korigirana vrijednost indeksa točkaste čvrstoće u korigirana vrijednost indeksa točkaste čvrstoće u

odnosu na dimenzije uzorka [odnosu na dimenzije uzorka [MPaMPa].].

[ ]MPaIFI ss ⋅=)50(

)50(sIodnosu na dimenzije uzorka [odnosu na dimenzije uzorka [MPaMPa].].

Prosječna vrijednost računa se izbacivanjem najveće i Prosječna vrijednost računa se izbacivanjem najveće i najmanje vrijednosti i izračunavanjem srednje najmanje vrijednosti i izračunavanjem srednje vrijednosti preostalih rezultata.vrijednosti preostalih rezultata.

)50(sI

ZAVOD ZA


ZADATAKZADATAK

Na uzorku koji pripada istoj stijenskoj masi kao i uzorak iz prethodnog zadatka provedena su Na uzorku koji pripada istoj stijenskoj masi kao i uzorak iz prethodnog zadatka provedena su tri dijametralna i tri aksijalna pokusa točkaste čvrstoće (PLT test) i dobiveni su tri dijametralna i tri aksijalna pokusa točkaste čvrstoće (PLT test) i dobiveni su slijedeći rezultatislijedeći rezultati::

br. uzorak tipW

(mm)D

(mm)P

(kN)

De2

(mm2) De

(mm)

I s

(MPa)F I s (50) (MPa)

( )DWDe ×=π42

2e

sD

PI =

45.0

50

= eDF ss IFI ×=)50(

[ ]MPaI s 50.2)50( =

1 F-1 d - 93.00 29.87 - 93.00 3.45 1.32 4.57

2 F-1 d - 93.00 20.31 - 93.00 2.35 1.32 3.10

3 F-1 d - 93.00 19.87 - 93.00 2.30 1.32 3.04

4 F-1 a 93.00 32.50 3.53 3850.32 62.05 0.92 1.10 1.01

5 F-1 a 93.00 57.00 6.58 6752.87 82.18 0.97 1.25 1.22

6 F-1 a 93.00 68.00 16.27 8056.05 89.76 2.02 1.30 2.63

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF Jednoosna tlačna ispitivanjaJednoosna tlačna ispitivanja

Pokus jednoosnog tlaka (Uniaxial Compressive Strength) Pokus jednoosnog tlaka (Uniaxial Compressive Strength) je je pokus primarno namijenjen za klasifikaciju čvrstoće i pokus primarno namijenjen za klasifikaciju čvrstoće i karakterizaciju intaktne stijene. Postupak ispitivanja, karakterizaciju intaktne stijene. Postupak ispitivanja, odgovarajuća oprema te proračun modula elastičnosti odgovarajuća oprema te proračun modula elastičnosti na temelju rezultata mjerenja detaljno su prikazani u na temelju rezultata mjerenja detaljno su prikazani u ASTM D 3148 ASTM D 3148 ––02.02.ASTM D 3148 ASTM D 3148 ––02.02.

ZAVOD ZA


Pokus jednoosnog pritiska može se obavljati na dva načina:Pokus jednoosnog pritiska može se obavljati na dva načina:

1) pokus sa kontroliranom deformacijom1) pokus sa kontroliranom deformacijom

-- deformacija (pomak) je kontrolirana (neovisna) deformacija (pomak) je kontrolirana (neovisna) varijabla a naprezanje (sila) je ovisna (mjerena) varijabla a naprezanje (sila) je ovisna (mjerena) varijabla (unaprijed je definiran prirast deformacije u varijabla (unaprijed je definiran prirast deformacije u vremenu (unaprijed se definira brzina skraćenja visine vremenu (unaprijed se definira brzina skraćenja visine vremenu (unaprijed se definira brzina skraćenja visine vremenu (unaprijed se definira brzina skraćenja visine uzorka (mm/min)).uzorka (mm/min)).

2) 2) pokus sa kontroliranim naprezanjempokus sa kontroliranim naprezanjem

-- naprezanje (sila) je kontrolirana (neovisna) varijabla a naprezanje (sila) je kontrolirana (neovisna) varijabla a deformacija (pomak) je ovisna (mjerena) varijabla.deformacija (pomak) je ovisna (mjerena) varijabla.

Prirast naprezanja ili deformacija treba biti takav da se slom Prirast naprezanja ili deformacija treba biti takav da se slom uzorka ostvari u vremenu izmeñu 2 i 15 minuta. uzorka ostvari u vremenu izmeñu 2 i 15 minuta.

ZAVOD ZA


Postupak ispitivanja:Postupak ispitivanja:

-- za ispitivanje krutosti u laboratoriju koriste se cilindričniza ispitivanje krutosti u laboratoriju koriste se cilindrični

uzorci stijene dobiveni dijamantnim bušenjem kojeuzorci stijene dobiveni dijamantnim bušenjem koje

najmanje oštećuje stijenu i omogućava dobivanje najmanje oštećuje stijenu i omogućava dobivanje

reprezentativnih mehaničkih parametara stijene;reprezentativnih mehaničkih parametara stijene;reprezentativnih mehaničkih parametara stijene;reprezentativnih mehaničkih parametara stijene;

-- promjer uzorka treba biti veći od 47 mm. Visina uzorka promjer uzorka treba biti veći od 47 mm. Visina uzorka

treba biti 2.0treba biti 2.0--2.5 puta veća od njegovog promjera. Ravnost2.5 puta veća od njegovog promjera. Ravnost

plašta uzorka treba biti manja od 0.5 mm, a ravnost bazeplašta uzorka treba biti manja od 0.5 mm, a ravnost baze

manja od 0.025 mm;manja od 0.025 mm;

-- nakon postavljanja u ureñaj za ispitivanje uzorak senakon postavljanja u ureñaj za ispitivanje uzorak se

opterećuje uzdužnom silom uz istovremeno mjerenjeopterećuje uzdužnom silom uz istovremeno mjerenje

ZAVOD ZA


uzdužnih i radijalnih deformacija (pomaci i nanesena silauzdužnih i radijalnih deformacija (pomaci i nanesena sila

bilježe se kompjuterski);bilježe se kompjuterski);

-- promjena visine uzorka (promjena visine uzorka (∆∆L) odnosno uzdužnaL) odnosno uzdužna

deformacija mjeri se na način da se na uzorak pričvrstedeformacija mjeri se na način da se na uzorak pričvrste

nosači senzora za mjerenje pomaka. Razmak izmeñunosači senzora za mjerenje pomaka. Razmak izmeñunosači senzora za mjerenje pomaka. Razmak izmeñunosači senzora za mjerenje pomaka. Razmak izmeñu

nosača senzora je početna visina uzorka (L) koja se uzimanosača senzora je početna visina uzorka (L) koja se uzima

u proračun modula. Mjerenja se obavljaju na najmanje dvau proračun modula. Mjerenja se obavljaju na najmanje dva

senzora, ravnomjerno rasporeñena oko uzorka, a u senzora, ravnomjerno rasporeñena oko uzorka, a u

proračun se uzima prosječna vrijednost izmjerenihproračun se uzima prosječna vrijednost izmjerenih

pomaka;pomaka;

-- promjena promjera uzorka (promjena promjera uzorka (∆∆D) odnosno radijalnaD) odnosno radijalna

ZAVOD ZA


deformacija uzorka vrši se na deformacija uzorka vrši se na način da se na uzorak način da se na uzorak pričvrsti senzor za mjerenje pričvrsti senzor za mjerenje promjene opsega uzorka ili promjene opsega uzorka ili najmanje dva senzora (u najmanje dva senzora (u našem slučaju tri senzora) za našem slučaju tri senzora) za našem slučaju tri senzora) za našem slučaju tri senzora) za mjerenje promjene promjera mjerenje promjene promjera uzorka, ravnomjerno uzorka, ravnomjerno rasporeñena oko uzorka rasporeñena oko uzorka promjera (D), kod kojih se u promjera (D), kod kojih se u proračun uzima prosječna proračun uzima prosječna vrijednost izmjerenih vrijednost izmjerenih pomaka;pomaka; Deformacija uzoraka u jednoosnom stanju

naprezanja

ZAVOD ZA


-- obzirom da do sloma intaktnih uzoraka stijene dolazi kodobzirom da do sloma intaktnih uzoraka stijene dolazi kod

vrlo malih deformacija postavljeni su vrlo visoki zahtjevivrlo malih deformacija postavljeni su vrlo visoki zahtjevi

na mjerne senzore. Deformacije se moraju mjeriti sa na mjerne senzore. Deformacije se moraju mjeriti sa

rezolucijom od barem 25x10rezolucijom od barem 25x10--66 i točnošću unutar 2% zai točnošću unutar 2% za

vrijednosti deformacija većih od 250x10vrijednosti deformacija većih od 250x10--66 odnosno saodnosno savrijednosti deformacija većih od 250x10vrijednosti deformacija većih od 250x10 odnosno saodnosno sa

rezolucijom i točnošću unutar 5x10rezolucijom i točnošću unutar 5x10--66 za vrijednostiza vrijednosti

deformacija manjih od 250x10deformacija manjih od 250x10--66;;

ZAVOD ZA


-- zbog trenja koje se javlja na zbog trenja koje se javlja na krajevima uzorka u dodiru krajevima uzorka u dodiru sa pločom, preko koje se sa pločom, preko koje se prenosi opterećenje, samo prenosi opterećenje, samo je središnji dio uzorka u je središnji dio uzorka u jednoosnom stanju jednoosnom stanju jednoosnom stanju jednoosnom stanju naprezanja.naprezanja.

Najveće tlačno naprezanje koje uzorak Najveće tlačno naprezanje koje uzorak stijenskestijenske mase mase može preuzeti neposredno prije sloma naziva se može preuzeti neposredno prije sloma naziva se jednoosnajednoosna tlačna čvrstoća ( ).tlačna čvrstoća ( ).cσ

ZAVOD ZA


Uzdužno tlačno naprezanje:Uzdužno tlačno naprezanje:

A

P=σ

4

2πdA =

Uzdužna deformacija:Uzdužna deformacija:

Radijalna deformacija:Radijalna deformacija:

Naponsko deformacijske krivulje u jednoosnom stanju naprezanja

L

Lax

∆=ε

D

Drad

∆=ε

4

ZAVOD ZA


Odreñivanje čvrstoće i modula elastičnosti:Odreñivanje čvrstoće i modula elastičnosti:

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKUGF Sadržaj karbonataSadržaj karbonata

Glavni oblik pojavljivanja karbonata u tlu i stijeni je Glavni oblik pojavljivanja karbonata u tlu i stijeni je kalcijev karbonat.kalcijev karbonat.

U postupku odreñivanja sadržaja karbonata solna kiselina U postupku odreñivanja sadržaja karbonata solna kiselina djeluje sa karbonatima, formira se klorid i oslobaña djeluje sa karbonatima, formira se klorid i oslobaña ugljični dioksid:ugljični dioksid:

Osloboñeni ugljični dioksid sakuplja se i mjeri mu se Osloboñeni ugljični dioksid sakuplja se i mjeri mu se volumen, iz čega se zatim odreñuje masa ugljičnog volumen, iz čega se zatim odreñuje masa ugljičnog dioksida ako se zna temperatura i atmosferski tlak. dioksida ako se zna temperatura i atmosferski tlak.

↑++→+ 2223 2 COOHCaClHCLCaCO

ZAVOD ZA


Masa ugljičnog dioksida u ovisnosti o temperaturi i atmosferskom tlakuMasa ugljičnog dioksida u ovisnosti o temperaturi i atmosferskom tlaku..

Iz mase ugljičnog dioksida i težinskog odnosa prema Iz mase ugljičnog dioksida i težinskog odnosa prema kalcijevom karbonatu proračuna se masa karbonata u kalcijevom karbonatu proračuna se masa karbonata u uzorku tla i izrazi u postotku od početne suhe mase.uzorku tla i izrazi u postotku od početne suhe mase.

ZAVOD ZA


Sadržaj karbonata u stijeni je Sadržaj karbonata u stijeni je odnos mase karbonata odnos mase karbonata prema suhoj masi stijene.prema suhoj masi stijene.

3

5

6

Ureñaj za odreñivanje sadržaja karbonata(kalciometar po Schleiberu)

34

1 7

ZAVOD ZA


Dijelovi ureñajaDijelovi ureñaja

-- posuda (boca za reakciju) sa gumenim čepom (1),posuda (boca za reakciju) sa gumenim čepom (1),

-- epruveta koja se stavlja u bocu za reakciju (2),epruveta koja se stavlja u bocu za reakciju (2),

-- cijev za prolaz ugljičnog dioksida (3), cijev za prolaz ugljičnog dioksida (3),

-- graduirana cijev (4),graduirana cijev (4),-- graduirana cijev (4),graduirana cijev (4),

-- ventil (5),ventil (5),

-- cijev za izjednačavanje nivoa vode (6),cijev za izjednačavanje nivoa vode (6),

-- bireta, staklena cijevčica za uzimanje i mjerenje tekućine,bireta, staklena cijevčica za uzimanje i mjerenje tekućine,

-- kliješta za primanje uzoraka (7),kliješta za primanje uzoraka (7),

-- termometar,termometar,

-- barometar.barometar.

ZAVOD ZA


Postupak ispitivanjaPostupak ispitivanja

-- čista, suha i prazna boca za reakciju (1) stavi se na vagu i čista, suha i prazna boca za reakciju (1) stavi se na vagu i

nulira se njezina težina, u posudu polako stavljamo oko 2 gnulira se njezina težina, u posudu polako stavljamo oko 2 g

pripremljenog uzorka, točnu težinu suhe probe upisujemo pripremljenog uzorka, točnu težinu suhe probe upisujemo

u pripremljeni formular;u pripremljeni formular;u pripremljeni formular;u pripremljeni formular;

-- bocu (1) sa izvaganom količinom uzorka stavimo poredbocu (1) sa izvaganom količinom uzorka stavimo pored

kalcimetra; kalcimetra;

-- u epruvetu (2) pomoću pipete stavimo 5 do 10 mlu epruvetu (2) pomoću pipete stavimo 5 do 10 ml

razrjeñene solne kiseline i pomoću kliješta (7) ju pažljivorazrjeñene solne kiseline i pomoću kliješta (7) ju pažljivo

spustimo u bocu sa uzorkom pazeći da se kiselina nespustimo u bocu sa uzorkom pazeći da se kiselina ne

prolije po uzorku;prolije po uzorku;

ZAVOD ZA


-- ventil (5) na gornjem kraju graduirane cijevi (4) otvorimoventil (5) na gornjem kraju graduirane cijevi (4) otvorimo

dok se nivo vode u cijevima (4) i (6) ne izjednači, treba dok se nivo vode u cijevima (4) i (6) ne izjednači, treba

voditi računa da nivo vode u graduiranoj cijevi (4) moravoditi računa da nivo vode u graduiranoj cijevi (4) mora

biti na 0 (po potrebi dodamo destiliranu vodu u cijev);biti na 0 (po potrebi dodamo destiliranu vodu u cijev);

-- zatvorimo ventil (5) i na bocu (1) sa uzorkom i epruvetomzatvorimo ventil (5) i na bocu (1) sa uzorkom i epruvetom-- zatvorimo ventil (5) i na bocu (1) sa uzorkom i epruvetomzatvorimo ventil (5) i na bocu (1) sa uzorkom i epruvetom

stavimo gumeni čep; stavimo gumeni čep;

-- bocu (1) sa uzorkom i solnom kiselinom prevrnemo takobocu (1) sa uzorkom i solnom kiselinom prevrnemo tako

da se kiselina razlije po uzorku te ju dobro protresemo radida se kiselina razlije po uzorku te ju dobro protresemo radi

što bolje reakcije;što bolje reakcije;

-- ugljični dioksid koji se oslobaña potiskuje vodu u ugljični dioksid koji se oslobaña potiskuje vodu u

graduiranoj cijevi (4), a dizanjem cijevi (6) (koja je graduiranoj cijevi (4), a dizanjem cijevi (6) (koja je

ZAVOD ZA


pomična) nivoi vode u cijevima (4) i (6) se izjednače;pomična) nivoi vode u cijevima (4) i (6) se izjednače;

-- bocu ponovno protresemo i izjednačimo nivoe vode ubocu ponovno protresemo i izjednačimo nivoe vode u

cijevima (4) i (6);cijevima (4) i (6);

-- postupak protresanja boce ponavljamo dok volumenpostupak protresanja boce ponavljamo dok volumen

ugljičnog dioksida u cijevi (4) ne prestane rasti;ugljičnog dioksida u cijevi (4) ne prestane rasti;ugljičnog dioksida u cijevi (4) ne prestane rasti;ugljičnog dioksida u cijevi (4) ne prestane rasti;

-- nakon završene kemijske reakcije na graduiranoj cijevi (4)nakon završene kemijske reakcije na graduiranoj cijevi (4)

očitamo volumen osloboñenog ugljičnog dioksida podatakočitamo volumen osloboñenog ugljičnog dioksida podatak

zapisujemo u formular;zapisujemo u formular;

-- isto tako na barometru i termometru očitamo atmosferski isto tako na barometru i termometru očitamo atmosferski

tlak i temperaturu i zapisujemo u formular.tlak i temperaturu i zapisujemo u formular.

ZAVOD ZA


PRORAČUNPRORAČUN

Rezultat pokusa je količina osloboñenog ugljičnog dioksida. Rezultat pokusa je količina osloboñenog ugljičnog dioksida. Za poznatu temperaturu i atmosferski pritisak postoje Za poznatu temperaturu i atmosferski pritisak postoje tabele sa podatkom o masi 1 ugljičnog dioksida.tabele sa podatkom o masi 1 ugljičnog dioksida.

Sadržaj ugljičnog dioksida izražava se u postocima u Sadržaj ugljičnog dioksida izražava se u postocima u odnosu na ukupnu suhu masu uzorka, a može se odnosu na ukupnu suhu masu uzorka, a može se

3cm

odnosu na ukupnu suhu masu uzorka, a može se odnosu na ukupnu suhu masu uzorka, a može se izračunati prema sljedećoj formuli:izračunati prema sljedećoj formuli:

gdje je: A gdje je: A -- težina suhog uzorka [g],težina suhog uzorka [g],

B B -- količina osloboñenog ,količina osloboñenog ,

[ ]%1001000

⋅⋅

⋅=A

CBD

[ ]32 cmCO

ZAVOD ZA


C C –– težina 1 [mg],težina 1 [mg],

D D -- u postotku od suhe mase uzorka [%].u postotku od suhe mase uzorka [%].

Iz odnosa težina ugljičnog dioksida i kalcijevog karbonata, Iz odnosa težina ugljičnog dioksida i kalcijevog karbonata, može se iz poznatog postotka izračunati sadržaj može se iz poznatog postotka izračunati sadržaj kalcijeva karbonata u postotku od mase suhog uzorka kalcijeva karbonata u postotku od mase suhog uzorka prema sljedećoj formuli:prema sljedećoj formuli:

2CO2

3COcm

2CO

prema sljedećoj formuli:prema sljedećoj formuli:

gdje je: E gdje je: E -- kalcijev karbonat u postotku od mase suhog kalcijev karbonat u postotku od mase suhog

uzorka uzorka [%].[%].

[ ]%274.2⋅= DE

sveučilišni diplomski studij smjer...

Documents