OSNOVE MEHANIKE TLA I STIJENA KONSOLIDACIJA POTREBNO PONOVITI
OSNOVE MEHANIKE TLA I STIJENA KONSOLIDACIJA
POTREBNO PONOVITI Diferencijalni račun ( parc. izvodi) Porni pritisak Otpornost materijala: naponi, deformacije, osnovne veze između napona i deformacija Stišljivost tla i rezultati edometarskog opita.
UVOD Kod krupnozrnog tla očekujemo samo trenutno sleganje si, Kod sitnozrnog tla očekujemo trenutno sleganje i sleganje se razvija u toku vremena – konsolidaciono sleganje sc (t) § Odmah nakon nanošenja opterećenja (t=0 dana) na sitnozrno tlo voda ne može odmah da se drenira i u njoj se javlja porni nadpritisak Du ili drugačije rečeno voda prihvata svo opterećenje – NEDRENIRANI USLOVI (Undrained) § U toku vremena voda počinje da se kreće od zone povećanog nadpritiska ka okolnom tlu gdje je početni hidrostatički pritisak u 0 što dovodi do smanjenja pornog nadpritiska u toku vremena – disipacija pornih nadpritisaka. § Ovaj proces je praćen povećanjem efektivnih napona s=s-u ili drugačije rečeno tlo – skelet tla počinje da prima opterećenje a sleganje se povećava. § Na kraju gore opisanog procesa konsolidacije svo opterećenje primaju zrna tla ( skelet tla) a porni nadpritisak se potpuno disipira Du=0
KOLIKO TRAJE PROCES KONSOLIDACIJE? KAKO SE MIJENJAJU PORNI PRITISAK, EFEKTIVNI NAPON I PORNI PRITISAK U TOKU KONSOLIDACIJE?
NEDRENIRANI I DRENIRANI USLOVI. KONSOLIDACIJA s=Du, s ’ =0 t=0 q=Ds Disipacija pornih nadpritisaka Du +Ds Porni nadpritisak Du Završena konsolidacija u=u 0 Du=0 +Du NEDRENIRANI USLOVI s= s ’ , Du =0
NEDRENIRANI USLOVI -PORNI NADPRITISAK SKEMPTON (1954) +Ds 1 Du=B[Ds 3+A(Ds 1 -Ds 3)] Du=BDs 3+AB(Ds 1 -Ds 3) +Ds 3
NEDRENIRANI USLOVI -PORNI NADPRITISAK NEDRENIRANI USLOVI: (Undrained conditions) Ds 3 DV/V 1. Voda ne izlazi iz elementa 2. Promjena zapremine je na račun istisnute vode Svestrani pritisak ima Zasićeno tlo tendenciju da smanji Sr=100% B=1 zapreminu s 3 3. Nema promjene zapremine DV/V=0 4. Voda je “napeta”, pod pritiskom Du=BDs 3 Voda je nadpritiskom Du prihvatila totalni svestrani pritisak Ds 3
NEDRENIRANI USLOVI -PORNI NADPRITISAK 1. Devijator izaziva smicanje unutar elementa tla 2. Otpornost materijala – smicanje izaziva samo promjenu oblika, ne i zapremine +Ds 1 +Ds 3 3. Kod prekosnolidovanih glina OC i zbijenog pijeska smicanje moze da dovede do povećanja zapremine – dilatancija ( dilatancy). (Ds 1 -Ds 3) DEVIJATOR NAPONA KONVENCIJA za DV/V 1, smanjenje zapremine-kontrakcija + Du=BDs 3+AB(Ds 1 -Ds 3) 2. Povećanje zapremine (ekspanzija, bubrenje, dilatancija) 3. Kako uzorak pri smicanju tj. Povećanju devijatora ima tendenciju povećanja zapremine onda su moguće i negativne vrijednosti koeficijenta A. -
PROMJENA ZAPREMINE. VOLUMETRIJSKA DEFORMACIJA Promjena zapremine tla se dešava na račun istisnute vode: Zrna tla su nestišljiva Volumetrijska deformacija – relat. promjena zapremine Edometar ev=e 1+e 2+e 3 Spriječena bočna deformacija e 2=e 3=0 ev=e 1=ez=De/(1+e)
KONSOLIDACIJA. MEHANIČKI MODEL Krutost opruge Mv Veličina otvora koeficijent (c) Skelet tlavodoprop. je primio svokopterećenje s’ = s, Du=0 s’(t) +Du s u(t) s=Du voda prihvata svo opterećenje s’ =0 skelet tla ne prima opterećenje (b) KONSOLIDACIJA Opruga-tlo počinje da prima opterećenje a pritisak u vodi se smanjuje s’ (t)= s -u (t) Razvoj sleganja u toku vremena s(t) S∞=Ds/Mv H (a) NEDRENIRANI USLOVI
KONSOLIDACIJA. MATEMATIČKI MODEL Teorija jednodimenzionalne konsolidacije ( Terzaghi, 1925) U Edometru se simulira konsolidacija H 0 Hdr -dužina dreniranja vode kroz tlo H=Hdr Matematički model tj. Dif. jednačina Treba da opiše promjenu tj. Opadanje Pornog pritiska u toku vremena t i po dubini z Du=Du(z, t) Hdr=H 0/2 Vodonepropusna kontura
KONSOLIDACIJA. MATEMATIČKI MODEL Teorija jednodimenzionalne konsolidacije ( Terzaghi, 1925)
Teorija jednodimenzionalne konsolidacije ( Terzaghi, 1925) Rešenje jednačine je u obliku reda: U – stepen konsolidacije Tv=0. 848, U=90% t=0, Du=Dp=Ds, sve prima voda Stepen konsolidacije U=0% Za fiksirano vrijeme t=t 1 odnosno fiksirani Tv=c vt 1/H 2 dobija se kriva raspodjele pornog pritiska po dubini sloja u(t 1, z)=u(z) - izohrona
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA KONSOLIDACIJE CV Taylor-ova metoda Iz edometarskog opita – kriva slijeganja za interval opterećenja npr. 100 -200 k. Pa Što znači da i dobijena vrijednost cv Važi za taj interval npr. 100 -200 k. Pa Casagrande-ova metoda Slijeganje se nastavlja i poslije disipacije pornih pritisaka tj. Primarne konsolidacije. Ovo je Sekundarna kompresija
SEKUNDARNA KOMPRESIJA (SEKUNDARNA KONSOLIDACIJA) Ca– koeficijent brzine sekundarne kompresije t 1 -vrijeme kraja primarne konsolidacije (ef) t 2=t>t 1
- Slides: 15