Odredjivanje pritisne cvrstoce tla

Jednoaksijalni

1 ODREĐIVANJE PRITISNE ČVRSTOĆE TLA

Ovaj opit je regulisan JUS-om U. B1. 030. koji je na snazi od 1968 godine.

1.1 Uvodni deoNaponi u tlu su posledica sopstvene težine tla i opterećenja od gornje

konstrukcije.Opšti prikaz stanja napona u nekoj tački dat je na slici (Sl. 1).

Sl. 1. Naponi na elementarnom delu

Zapisano u matričnom obliku, napon u jednoj tački se može izraziti kao:

gde se naponi σ nazivaju normalni naponi, a naponi τ tangencijalni (smičući) naponi.

Za date komponentalne napone, poznato je da postoje tri međusobno upravne ravni gde su smičući naponi jednaki nuli, i tada se normalni naponi zovu glavni naponi i to je prikazano na slici (Sl. 2), uz napomenu da su smerovi glavnih napona promenjeni. Opšta konvencija je da su naponi pozitivni prilikom zatezanja, međutim pošto tlo nije u stanju da primi zatezanje, u mehanici tla se kao pozitivnim smerovima smatraju naponi pritiska da bi se izbeglo suviše često pisanje minusa.

Jednoaksijalni

Sl. 2. Prikaz naponskog stanja u tački preko glavnih napona

Tada matrica napona postaje:

Matrica deformacije napisana u koordinatnom sistemu gde se javljaju glavni naponi može se napisati kao:

.

Komponentalne deformacije se u opštem slučaju mogu predstaviti kao zbir zapreminskih deformacija i deformacija promene oblika. Veze između napona i deformacija su za realne materijale vrlo složene, a ovo se posebno odnosi na tlo. Iako su u realnom tlu ove veze nelinearne i nereverzibilne i zavise još i od istorije opterećenja i funkcije su vremena, ipak se uvodi pretpostavka da se tlo u nekom uzanom intervalu ponaša linearno, a veze između napona i deformacija se tada određuju preko dva parametra, a to su modul elastičnosti tla i Poisson-ov koeficijent. Pod ovakvim pretpostavkama, veza između komponentalnih deformacija i napona se može predstaviti sledećim jednačinama:

Jednoaksijalni

gde je Es modul elastičnosti tla, a μs Poisson-ov koeficijent tla.

Za određivanje modula elastičnosti tla i Poisson-ovog koeficijenta koristi se opit koji se naziva opit jednoaksijalne čvrstoće (opit jednoaksijalne kompresije). Opit je regulisan JUS-om U.B1. 030. Opit se sprovodi na cilindričnom uzorku propisanih dimenzija tako što se postepeno povećava napon σ1 dok je napon σ3 jednak nuli, što znači da uzorak sa bočnih strana nije poduprt. Dimenzije kalupa u kojim se vadi uzorak su prečnika 35-40mm i visine 70-80mm (odnos prečnika i visine cilidra treba da bude u odnosu 1:2). Tokom opita registruju se dilatacije ε1, i razultati opita se predstavljaju na dijagramu, kao što je prikazano na slici(Sl. 3).

Sl. 3. Dijagram jednoaksijalne čvrstoće

Pri jednoj određenoj vrednosti vertikalnog napona, aksijalne deformacije se povećavaju bez daljeg povećanja napona pa se smatra da je uzorak pretrpeo slom. Ta vrednost napona naziva se jednoaksijalna čvrstoća uzorka qu.

Pretpostavljajući da se do vrednosti qu/2 tlo ponaša kao linearno elastčno, primenom Hook-ovog zakona modul elastičnosti se određuje kao:

Zapreminska dilatacija može se napisati kao zbir komponentalnih deformacija:

Jednoaksijalni

Pošto su u jednoaksijalnom opitu naponi σ2 i σ3 jednaki nuli, izrazi za dilatacije (, , )postaju:

pa je ukupna zapreminska deformacija:

odakle se može sračunati vrednost Poisson-ovog koeficijenta μs.

U tabeli (Tabela 1) date su veličine Poisonovog koeficijenta u zavisnosti od vrste tla.

Tabela 1. Veličine Poisson-ovog koeficijenta u zavisnosti od vrste tla

Vrsta tla Poisson-ov koeficijent poprečene deformacije

μŠljunkovito tlo 0,22Pesak 0,28Glinoviti pesak 0,31Peskovita glina 0,37Glina 0,41

Jednoaksijalni

1.2 Postupak izvođenja opitaPostupak izvođenja opita podrazumeva pripremu uzorka i merenje.

1.2.1 Priprema uzorka.

Sl. 1. Kalup za obradu bočnih strana uzorka

Sl. 2. Neporemećeni uzorak sa grubo obradi i stavi u kalup za finu obradu

Jednoaksijalni

Sl. 3. Obrada uzorka u kalupu.

Jednoaksijalni

Sl. 4. Uzorak nakon završene obrade. Primer „kako ne treba“.

Sl. 5. Kalup za podešavanje visine uzorka

Jednoaksijalni

1.2.2 Merenje

Sl. 6. Aparatura za izvođenje opita

Jednoaksijalni

Sl. 7. Podešavanje hoda komparatera

Sl. 8. Na određenom koraku komparatera, očitava se i beleži otpor uzorka na skraćenje.

Sl. 9. Promene na uzorku tokom opita

Jednoaksijalni

Sl. 10. Uzorak nakon sloma. Pojava pukotina testerastog oblika.

Sl. 11. Uzorak nakon sloma. Pojava pukotina.

Jednoaksijalni

Na osnovu opita jednoaksijalne kompresije regulisanog ovim JUS-om može se u nekim slučajevima odrediti ugao trenja tla iz nagiba pukotina, na slomljenom uzorku na osnovu obrasca:

,

gde je α ugao nagiba pukotina, odnosno ugao između prelomne površine i ravni upravne na smer delovanja sile.

Međutim, ovakav način određivanja ugla trenja se retko koristi jer je dobijena vrednost samo približna, a može se koristiti jedino u slučajevima potpuno ravnih prelomnih površina, dok u slučaju prelomnih površina testerastog oblika (Sl. 10 i Sl. 11) opit daje potpuno pogrešne rezultate.