MECHANIKA HORNIN A ZEMIN

Transkript

1 MECHANIKA HORNIN A ZEMIN podklady k přednáškám doc. Ing. Kořínek Robert, CSc. Místnost: C 314 Telefon: robert.korinek@vsb.cz Internetové stránky: fast10.vsb.cz/korinek

2 Klasifikace zemin a hornin pro inženýrské účely Klasifikace Skupina Třída Slouží k tomu, abychom si pod určitým symbolem zeminy představovali přesně definované skupiny zemin, které mají konkrétní a velmi blízké vlastnosti, zjištěné na základě fyzikálně indexových laboratorních zkoušek, zkušeností a korelací. Získané charakteristické hodnoty parametrů zemin umožňují provést návrh založení stavební konstrukce, posouzení stability svahu, určit tlak zemin na konstrukci apod. Základem klasifikace je mezinárodní klasifikace USCS Unified soil classification system Z ní vychází: 1. Klasifikace zemin a hornin podle ČSN Základová půda pod plošnými základy 2. Evropská norma EN ISO Geotechnický průzkum a zkoušení část 1. Pojmenování a zatřídění zemin

3 Klasifikace zemin (skalních hornin) podle ČSN Základová půda pod plošnými základy Základová půda Horniny jako základové půdy se v inženýrském smyslu označují jako zeminy, jestliže jsou nezpevněné nebo slabě zpevněné, na rozdíl od dobře zpevněných skalních hornin. Základní rozlišující znak Podle velikosti se rozlišují složky balvanitá složka velmi hrubé částice kamenitá složka štěrkovitá složka hrubé částice písčitá složka prachovitá složka jemné částice jílovitá složka označení velikost částic > 200 mm 200 až 60 mm 60 až 2 mm 2 až 0,06 mm 0,06 až 0,002 mm < 0,002 mm Základní názvy a symboly soudržných a nesoudržných zemin 0 0,002 0, jemnozrnné zeminy hrubé zeminy velmi hrubé zeminy symbol F (fine soil) z diagramu plasticity upřesnění jíl symbol C (clay) hlína symbol M (mould) písek symbol S (sand) štěrk symbol G (gravel) kameny symbol Cb (cobbles) balvany symbol B (boulders)

4 Velmi hrubé částice (d > 60 mm) se vyjmou a stanoví se jejich hmotnostní podíl v zemině. Přítomnost b a cb složky do 20% celkové hmotnosti se popisuje jako příměs velmi hrubé zeminy. Zbytek zeminy se klasifikuje podle trojúhelníkového diagramu a podle poměrného zastoupení částic do 60 mm. Trojúhelníkový diagram pro částice do 60 mm JEMNÉ ČÁSTICE Hrubozrnné zeminy ŠTĚRK G S PÍSEK ŠTĚRK S PŘÍMĚSÍ G- F ŠTĚRK HLINITÝ NEBO JÍLOVITÝ GF S-F SF PÍSEK S PŘÍMĚSÍ JEMNOZRNNÉ PÍSEK HLINITÝ NEBO JÍLOVITÝ JEMNOZRNNÁ ZEMINA ŠTĚRKOVITÁ F G FS JEMNOZRNN ZEMINA PÍSČITÁ Jemnozrnné zeminy JEMNOZRNNÁ ZEMINA F (M nebo C)

5 Upřesnění názvu a symbolu zemin podle doplňujících znaků 1. zeminy jemnozrnné skupina F Kvalitativním znakem jemnozrnných zemin je plasticita, vyjádřená: Rozlišovací znaky: a) čára A v Cassagrandeho plasticitním diagramu. Upřesňuje zeminy F na: PLASTICITA L NÍZKÁ I STŘEDNÍ H VYSOKÁ V VELMI VYSOKÁ E EXTRÉMNĚ VYSOKÁ IP index plasticity JÍL CH CV CE ME CI CL MV HLÍNA MH ML MI w L vlhkost na mezi tekutosti [%] Plasticitní diagram podle Cassagrandeho

6 b) podle meze tekutosti w L lze přidat doplňující symbol vyjadřující plasticitu plasticita symbol mez tekutosti w L 35 % nízká % střední % vysoká % velmi vysoká 90 % extrémně vysoká 2. zeminy písčité S, zeminy štěrkovité G Rozlišujícím znakem zemin nesoudržných je: tyto charakteristiky upřesňují hrubé zeminy na: dobře zrněné špatně zrněné

7 Inovace studijního oboru Geotechnika Trojúhelníkový diagram s označením 18 tříd zemin podle ČSN

8 Inovace studijního oboru Geotechnika

9 Inovace studijního oboru Geotechnika

10 Zvláštní zeminy podle ČSN Chovají se odlišně v porovnání se zeminami podle zásad klasifikačního systému. Značí se doplňkovým písmenem: O T U K prosedání může docházet u jemnozrnných zemin, vykytuje-li se některá z těchto podmínek: a) zemina je eolického původu, b) obsah prachové složky > 60 % hmotnosti suché zeminy c) obsah jílové složky < 15 % hmotnosti suché zeminy d) stupeň nasycení S r < 0,7; mez tekutosti w L < 32 % Normové charakteristiky prosedavých typů zemin se stanovují podle výsledků zkoušek. - zeminy uhličité - zeminy evaporitické (vrstvy halitu, hořečnatých a draselnatých solí apod.) - zeminy s výrazně metastabilní strukturou. Normové charakteristiky těchto zemin se vyšetřují individuálně se zřetelem k předpokládaným podmínkám působení.

11 Norma má dvě části: Inovace studijního oboru Geotechnika Klasifikace zemin dle EN ISO Geotechnický průzkum a zkoušení Část 1: Pojmenování a popis zemin Pojmenování zemin se obvykle provádí podle blokového diagramu

12 Velikost zrn Zeminy se podle frakcí dělí na: Inovace studijního oboru Geotechnika Skupina zemin Frakce Značka Velikost zrn [mm] velmi hrubozrnná zemina hrubozrnná zemina jemnozrnná zemina Velký balvan > 630 Balvan Kamen Štěrk - hrubozrnný - střednězrnný - jemnozrnný Písek - hrubozrnný - střednězrnný - jemnozrnný Prach - hrubozrnný - střednězrnný - jemnozrnný Jíl vč vč. 2,0 63 vč vč. 6,3 20 vč. 2,0 6,3 vč. 0,063 2,0 vč. 0,63 2,0 vč. 0,2 0,63 vč. 0,063 0,2 vč. 0,002 0,063 vč. 0,02 0,063 vč. 0,0063 0,02 vč. 0,002 0,0063 vč. < 0,002 vč. Smíšené zeminy Zeminy smíšené se skládají z hlavních a druhotných frakcí. Jsou značeny: - Podstatným jménem - Jedním nebo více přídavnými jmény

13 Hlavní frakce Inovace studijního oboru Geotechnika Hlavní hmotnostní frakce předurčuje inženýrské vlastnosti zeminy. V názvu je hlavní frakce uváděna velkými písmeny (včetně rozlišení hrubozrnný, střednězrnný, nebo jemnozrnný materiál označení jedním velkým písmenem) názvy frakcí zemin mají vždy dvě písmena. V případě hlavní frakce je první písmeno velké, druhé malé např. jemnozrnný prach FSi.) Druhotné frakce Druhotné a další frakce nejsou určující, ale ovlivňují inženýrské vlastnosti zemin. Druhotná frakce, jako přídavná jména, musí být napsány (malými písmeny) společně s názvem popisujícím hlavní frakce v pořadí jejich významu: písčitý štěrk (sandy gravel) sagr, hrubě písčitý jemný štěrk (coarse sandy fine gravel) csafgr, středně písčitý prach (medium sandy silt) msasi jemně štěrkovitý hrubozrnný písek (fine gravelly coarse sand) fgrcsa, prachovitý jemný písek (silty fine sand) jemně štěrkovitý, hrubozrnně písčitý prach (fine gravelly, coarse sandy silt) fgrcsasi, středně písčitý jíl (medizm sandy clay) vrstevnaté zeminy mohou být napsány malými podtrženými písmeny po základní frakci zeminy (např. štěrkovitý jíl s vložkami písku (gravelly clay interbedded with sand) grclsa.)

14 Část 2: zásady pro zatřiďování Zatřiďování zemin do skupin musí probíhat pouze na základě složení zeminy. Na zatřiďování nemá vliv vlhkost ani ulehlost. V úvahu se berou především následující vlastnosti: Frakce Procento hmotnosti z celkové navážky Název zeminy Balvany Kameny < 5 5 až 20 > 20 < až 20 > 20 s nízkým obsahem balvanů se středním obsahem balvanů s vysokým obsahem balvanů s nízkým obsahem kamenů se středním obsahem kamenů s vysokým obsahem kamenů Pomocné hodnoty pro dělení minerálních zemin na základě obsahu rozdílných frakcí frakce štěrk písek hlína + jíl (jemnozrnné zeminy) obsah frakce ve wt % materiálu 63 mm 20 až 40 > až 40 > 40 5 až až 40 > 40 obsah frakce ve wt % materiálu 0,063 mm < < < až až 40 > 40 jméno zeminy upravený hlavní název název štěrkové písčité mírně hlinité mírně jílovité hlinité jílovité jílovité hlinité štěrk písek hlína hlína jíl jíl Rozdělení je prováděno podle velikosti zrn přítomných v hrubších frakcích zeminy, určené z celkového zkušebního vzorku, a podle plasticity, určené z jemnější frakce vzorku. Klasifikace na základě zrnitosti (d < 63 mm) se provádí dle trojúhelníkového diagramu. Velmi hrubozrnné zeminy se klasifikují mimo tento diagram.

15 sicl Trojúhelníkový diagram pro zrna menší než 63 mm 1 obsah štěrku (G); 2 obsah písku (S); 3 obsah jemnozrnných zrn (F); 4 obsah jílu (C); 5 jemnozrnné zeminy; 6 zeminy různé zrnitosti; 7 hrubozrnné zeminy