Zkoušení zemin Projekt 1716/2011 Aktualizace a rozšíření výuky předmětu experimentální analýza konstrukcí F1 / a

ZKOUŠKY ZEMIN zrnitost měrná hmotnost objemová hmotnost sypná hmotnost vlhkost stupeň nasycení ulehlost mez tekutosti mez plasticity číslo plasticity stupeň konzistence ekvivalent písku obsah organických příměsí zhutnitelnost – Proctorova zkouška Kalifornský poměr únosnosti – CBR smyková pevnost stanovení PH propustnost namrzavost

ZKOUŠKY ZEMIN zrnitost měrná hmotnost obsah organických látek vlhkost PEVNÁ FÁZE KAPALNÁ FÁZE zrnitost měrná hmotnost obsah organických látek vlhkost tekutost stupeň nasycení zeminy vodou mez tekutosti optimální vlhkost maximální objemová hmotnost podle Proctora PLYNNÁ FÁZE pórovitost objemová hmotnost

KLASIFIKACE ZEMIN je závislá základních fyzikálních vlastnostech zeminy vlhkost, mez tekutosti, mez plasticity, objemové hmotnosti, pórovitosti dále na granulometrickém složení, stupni namrzavost, technických vlastnostech zeminy

VLHKOST ČSN CEN ISO/TS 17892-1 Geotechnický průzkum a zkoušení - Laboratorní zkoušky zemin - Část 1: Stanovení vlhkosti zemin množství vody obsažené v zemině, které odstraníme vysoušením zeminy při teplotě 105 až 110°C NENÍ VLASTNOST ale STAV

VLHKOST: potřebná zařízení Váženka Váhy s přesností 0,03 g

VLHKOST: potřebná zařízení Sušárna

VLHKOST: zkušební postup hmotnost prázdné váženky přidat vzorek zeminy hmotnost váženky se vzorkem vysušení do ustálené hmotnosti hmotnost vysušeného vzorku a váženky

VLHKOST w = (m1 – m2) / (m1 – mc) m1… hmotnost váženky a vzorku v g m2… hmotnost váženky v g mc… hmotnost váženky v g Pozn. velikost navážky je závislá na velikosti max. zrna

MEZ PLASTICITY Je definována jako vlhkost wP, při níž je zemina ve stavu plastickém až polopevném, zemina je natolik vysušená, že ztrácí svou plasticitu Je definována vlhkostí, při které váleček o průměru 3 mm vyválený ze zkoušené zeminy se začíná drobit na kousky 8 až 10 mm dlouhé.

ČSN CEN ISO/TS 17892-1 ČSN 72 1013 MEZ PLASTICITY Geotechnický průzkum a zkoušení – Laboratorní zkoušky zemin – Část 12 : Stanovení konzistenčních mezí ČSN 72 1013 Laboratorní stanovení meze plasticity zemin

MEZ PLASTICITY: potřebná zařízení Váženka Váhy s přesností 0,03 g

MEZ PLASTICITY: potřebná zařízení Sušárna

MEZ PLASTICITY: zkušební postup zkušební vzorek o hmotnosti cca 20 g zemina se musí ponechat na desce schnout, dokud nebude natolik plastická, aby byla formovatelná do tvaru koule. zkušební vzorek se musí rozdělit na dva zkušební vzorky o hmotnosti cca 10 g. Na každém z nich musí proběhnout samostatné stanovení. Každý ze dvou dílčích vzorků musí být rozdělen do čtyřech rovnoměrných částí a z každou z těchto částí se má zacházet následovně. Zemina se musí hníst mezi prsty, aby se rovnoměrně rozložila vlhkost a následně se musí formovat mezi ukazováčkem a palcem každé ruky do válečků o průměru zhruba 6 mm. Tyto válečky se musí po té válet mezi prsty ruky od špička po druhý kloub a povrchem válecí desky. Výroba válečků se musí opakovat, dokud se válečky s průměrem blížícím se 3 mm, kontrolovaným porovnáním se šablonou, nerozpadávají jak v podélném, tak v příčném směru. Části rozpraskaných válečků zeminy s vlhkostí na mezi plasticity se musí sesbírat a umístit do vhodné nádoby (váženky), která se musí okamžitě uzavřít.

MEZ PLASTICITY: potřebná zařízení srovnávací šablony Skleněná deska

MEZ TEKUTOSTI mez tekutosti: wL, empiricky stanovená vlhkost, při které zemina přechází ze stavu tekutého do stavu plastického vlhkost, která odpovídá 10 mm penetraci kužele při použití kužele 60 g/60º, nebo vlhkost, která odpovídá 20 mm penetraci kužele při použití kužele 80 g/30º.

ČSN CEN ISO/TS 17892-1 ČSN 72 1014 MEZ TEKUTOSTI Geotechnický průzkum a zkoušení – Laboratorní zkoušky zemin – Část 12 : Stanovení konzistenčních mezí ČSN 72 1014 Laboratorní stanovení meze tekutosti zemin

MEZ TEKUTOSTI: potřebná zařízení Váženka Váhy s přesností 0,03 g

MEZ TEKUTOSTI: potřebná zařízení Sušárna

MEZ TEKUTOSTI: zkušební postup připravit pastu (zkušební vzorek) nastavit hrot kužele na povrch zeminy. kužel musí být uvolněn a ponechán ve spuštěné pozici po dobu 5 s ± 1 s konečná pozice kuželu musí být zaznamenána s přesností 0,1 mm penetrační zóny kužele musí být odebrán vzorek (± 10 g) a má se na něm stanovit vlhkost celý postup penetrační zkoušky se musí opakovat nejméně třikrát za použití stejného zkušebního vzorku, avšak s jinými vlhkostmi

MEZ TEKUTOSTI: potřebná zařízení kužel

MEZ TEKUTOSTI: vyjádření výsledků

MEZ TEKUTOSTI: vyjádření výsledků

MEZ TEKUTOSTI ČSN 72 1014 Laboratorní stanovení meze tekutosti zemin Casgrandeho přístroj

MEZ TEKUTOSTI ČSN 72 1014 Laboratorní stanovení meze tekutosti zemin Koláček zeminy, rozdělení nožem, 2 otáčky za vteřinu, dopad z výšky 1 cm, slití koláčku na 12,5 mm (15-35 úderů, výsledek 25 úderů)

ČÍSLO PLASTICITY Ip = wL - wp Ip = 40 – 20 = 20 Ip = 60 – 20 = 40 Ip… číslo plasticity wL… mez tekutosti wp… mez plasticity Ip = 60 – 20 = 40 Index plasticity charakterizuje schopnost dané zeminy vázat vodu, aniž dojde ke změně stavu zeminy.

STUPEŇ KONZISTENCE Ic = (wl - w) \ Ip Ip… číslo plasticity Ic… stupeň konzistence Ip… číslo plasticity wL… mez tekutosti w… vlhkost zeminy

ZRNITOST Stanovení zrnitosti je jednou z nejdůležitějších identifikačních zkoušek zemin. Klasifikace zemin je založena především na zrnitosti. K zrnitosti zemin se vztahuje řada geotechnických a hydrogeologických vlastností zemin. ČSN CEN ISO/TS 17892-4 Geotechnický průzkum a zkoušení – Laboratorní zkoušky zemin – Část 4: Stanovení zrnitosti zemin

pro zeminy s menším zrnem jak 125 mm ZRNITOST pro zeminy s menším zrnem jak 125 mm pro zeminy s obsahem částic nad 90 % většího průměru 0,063 mm – zkouška proséváním pro zeminy s obsahem částic nad 10 % menšího průměru 0,063 mm – zkouška prosévání + sedimentace

ZRNITOST: rozsítování – mokrá cesta Zkušební vzorek Kvartace Vysušení Zvážení vzorku Rozmočení vzorku

ZRNITOST: rozsítování – mokrá cesta Promytí zkušebního vzorku přes síta 2 mm a 0,063 mm vysušení zvážení vyhodnocení rozsítování

ZRNITOST: sedimentace Stanovení vlhkosti Zkušební vzorek Výroba disperze rozsítování

ZRNITOST: sedimentace suspenze promíchání měření hustoměrem

ZRNITOST: sedimentace Čtení hustoměru v různých (definovaných) časech

ZRNITOST: sedimentace Stokesův zákon

ZRNITOST: sedimentace Hmotnostní podíl částic

ZRNITOST: sedimentace Výsledná čára zrnitosti hustoměrná zkouška sítování

NAMRZAVOST ZEMIN Orientačně lze určit namrzavost zeminy podle zrnitosti zeminy.

NAMRZAVOST ZEMIN

NAMRZAVOST ZEMIN

ZHUTNITELNOST – PROCTOROVA ZKOUŠKA Závislost mezi vlhkostí wopt a objemovou hmotností vysušeného vzorku ρd. ČSN EN 13286-2 Nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy – Část 2: Zkušební metody pro stanovení laboratorní srovnávací objemové hmotnosti a vlhkosti – Proctorova zkouška

Zhutnitelnost zeminy je ovlivněna mnoha faktory: granulometrické složení, tvar zrn, pevnost zrn, podíl výplně jemných částic, vlastnosti výplně jemných částic, vlhkost a další.

ZHUTNITELNOST ZEMINY Proctor modifikovaný Proctor standard 2,7 MJ/m3

ZHUTNITELNOST ZEMINY 3 druhy rozměrů A: d=100, h=120 mm B: d=150, h=120 mm C: d=250, h=200 mm

ZHUTNITELNOST ZEMINY 3 druhy pěchů A: m=2,5 kg, d=50 mm, h=305 mm B: m=4,5 kg, d=50 mm, h=457 mm C: m=15 kg, d=125 mm, h=600 mm

ZHUTNITELNOST ZEMINY 4 metody A: moždíř 101.5 mm, zemina propadlá 5 mm B: moždíř 101.5 mm, zemina propadlá 16 mm C: moždíř 152 mm, zemina propadlá 5 mm D: moždíř 152 mm, zemina propadlá 5 mm STANDARD: pěch 2.5 kg, výška 300 mm, tři vrstvy 25 úderů (A,B), tři vrstvy 56 úderů (C,D) MODIFIKOVANÁ: pěch 4.5 kg, výška 450 mm, pět vrstev 25 úderů (A,B), pět vrstev 56 úderů (C,D)

ZHUTNITELNOST – PROCTOR  = (m2 – m1) x 1000/ V d = (100 x ) / (w + 100) m2 … hmotnost hrnce s vlhkým vzorkem m1 … hmotnost hrnce w … vlhkost vzorku d … objemová hmotnost suché zeminy  … objemová vlhkost vlhké zeminy

CBR = (p / ps ) 100 CBR x IBI Poměr odporu zeminy proti vniknutí ocelového trnu o průměru 50 mm. Rychlost penetrace je 1.27 mm/min. Slouží pro hodnocení pevnosti podloží. Zkouška probíhá za optimální vlhkosti. Srovnávací hodnoty jsou na úrovni 2,5 a 5 mm. Velikost srovnávacích sil je 12 kN a 20 kN. ČSN EN 13286-47 Nestmelené směsi a směsi stmelené hydraulickými pojivy – Část 47: Zkušební metody pro stanovení kalifornského poměru únosnosti, okamžitého indexu únosnosti a lineárního bobtnání

CBR x IBI CBR (Kalifornský poměr únosnosti: index užívaný pro stanovení charakteristik únosnosti směsi, stanovený ihned po zhutnění nebo po době zrání IBI (okamžitý poměr únosnosti: okamžitá hodnota Kalifornského poměru únosnosti stanovená bez zatěžovacího prstence

CBR x IBI: potřebná zařízení Proctorova forma B pěch A nebo B váhy zařízení pro stanovení vlhkosti válcový penetrační trn o průměru 50 mm lis s rychlostí penetrace 1,27 mm/min

CBR x IBI: podmínky zrání Stav, kdy se zabrání odpařování vody (klimatizační komora, vosk, umístění na formu a utěsnění, jiný postup) Stav, který umožní nasycení vzorku (ponoření do vody) Stav, kdy se zabrání odpařování po nasycení vzorku

CBR x IBI

CBR zemina

CBR x IBI