04_Ispitivanje_tla_na_terenu_GI_2006-07

Gr

4 ISPITIVANJE TLA NA TERENU...........................................................4—2

4.1 Program i opseg ispitivanja tla...........................................................................................................................................4—24.2 Vrste ispitivanja tla na terenu.............................................................................................................................................4—24.3 Prethodna ispitivanja i geofizičkih ispitivanja...................................................................................................................4—2

4.3.1 Pregled terena:.............................................................................................................................................................4—24.3.2 Geofizička ispitivanja....................................................................................................................................................4—3

4.4 Geotehničke metode ispitivanja tla na terenu...................................................................................................................4—44.4.1 Bušenja i vađenja uzoraka...........................................................................................................................................4—44.4.2 Mjerenja osobina tla in situ...........................................................................................................................................4—6

4.4.2.1 Standardni penetracijski pokus, (eng. standard penetration testing) - SPT (ili SPP)......................................................4—64.4.2.2 Statički penetracijski pokus (eng. cone penetration testing) - CPT.................................................................................4—74.4.2.3 Pokus krilnom sondom...................................................................................................................................................4—7

POPIS SLIKA

str.slika 4.1 Određivanje utjecaja temelja u tlu za određivanje programa i opsega ispitivanja.........................................................4—2slika 4.2 Geoelektrično ispitivanje tla..........................................................................................................................................4—3slika 4.3 Seizmičko ispitivanje tla...............................................................................................................................................4—3slika 4.4 Vrste valova.................................................................................................................................................................4—4slika 4.5 Vađenje neporemećenog uzorka iz sondažne jame.....................................................................................................4—4slika 4.6 Ručno bušenje.............................................................................................................................................................4—5slika 4.7 Motorno bušenje...........................................................................................................................................................4—5slika 4.8 SPT - nož.....................................................................................................................................................................4—6slika 4.9 CPT..............................................................................................................................................................................4—7slika 4.10 Ispitivanje tla krilnom sondom......................................................................................................................................4—8

1

eučilište u Rijeci Građevinski fakultet

2006/07 Geotehničko inžinjerstvo

4 ISPITIVANJE TLA NA TERENU

4.1 PROGRAM I OPSEG ISPITIVANJA TLA

Cilj ispitivanja tla je ustanoviti građu, sastav i svojstva tla (fizikalna, mehanička, hidraulička) u prostoru geotehničkog zahvata.

Rezultati terenskih i laboratorijskih ispitivanja se dokumentiraju u GEOTEHNIČKOM ELABORATU. Za svaku se sondu, osim upisa i tablica izvodi tzv. SONDAŽNI PROFIL gdje su rezultati pregledno prikazani. Na temelju sondažnih profila izrađuju se GEOTEHNIČKI PROFILI gdje se određuje raspodjela slojeva, podzemne vode itd. Geotehnički profil pruža model tla usklađen s promatranim problemom (nosivost, slijeganje, stabilnost, propusnost i sl.)

Program i opseg ispitivanja tla ovise o:

geotehničkom problemu (objektu). Npr. kod temeljenja dubina bušenja ovisi o intenzitetu opterećenja i geometriji temelja (4slika 4.1),.

istraženosti lokacije i pouzdanosti prethodnih saznanja,

homogenosti i izotropnosti tla (uslojenost, proslojci i sl.)

q

šir in a

dubi

na

Z a q > 1 0 % v

B

L

L

B

Kv ad r a tič an tem elj( L B)

T r ak as ti tem elj( L )

d u b in a

šir in a 1 ,5 B

1 ,7 B

3 ,5 B

4 ,5 B

slika 4.1 Određivanje utjecaja temelja u tlu za određivanje programa i opsega ispitivanja

4.2 VRSTE ISPITIVANJA TLA NA TERENU

Ispitivanja tla na terenu sastoje se od:

prethodnih ispitivanja i geofizičkih ispitivanja,

geotehničkih metoda

bušenja i vađenja uzoraka,

mjerenja osobina tla in situ.

Prethodna ispitivanja i geofizička ispitivanja daju posrednu sliku o širem području terena, dok geotehničke metode daju izravnu sliku o uskom području ispitivanja.

4.3 PRETHODNA ISPITIVANJA I GEOFIZIČKIH ISPITIVANJA

4.3.1 Pregled terena:

Traže se podaci o:

geološkim činjenicama,

2



podzemnim vodama (traže se izvori, potoci, jezera),

geotehničkim ispitivanjima susjednih područja.

Temeljem pregleda terena planiraju se daljnji istražni radovi.

4.3.2 Geofizička ispitivanja

Vrste geofizičkih ispitivanja su:

geoelektrična ispitivanja; mjeri se električni otpor.

različiti slojevi tla imaju različite električne otpore pa se može odrediti raspored slojeva tla.

baterija

MJERNI MOST strujna mjerna elektroda

naponska mjerna elektroda

a a a

polje električnih potencijala u tlu

slika 4.2 Geoelektrično ispitivanje tla

seizmička ispitivanja; mjeri brzina prolaska valova kroz slojeve tla.

provode se tako da se na jednom mjestu generira izvor vala (udar čekića ili eksplozija), a u okolini se mjeri vrijeme nailaska vala (pomoću geofona) (4slika 4.3). Vrste valova prikazuje 4slika 4.4. Temeljem seizmičkih ispitivanja mogu se odrediti i mehaničke karakteristike tla kao što su: brzine valova. Iz brzine npr. poprečnih valova, vs, može se odrediti modul posmika, G: G=*vs

2 , gdje je gustoća tla.

reflektirani val u drugom sloju

reflektirani val u prvom sloju

smjer vala

geofoni udar

pojačalo

računalo

slojevi u tlu

slika 4.3 Seizmičko ispitivanje tla

3



površinski

uzdužni

izvor vala

zgušnjenja i razrijeđenja smjer širenja vala

smjer širenja vala poprečni

slika 4.4 Vrste valova

radioaktivna ispitivanja; određuje se zapreminska težina.

zapreminskom težinom određuje se zbijenost, što je izrazito korisno za nekoherentne materijale tla gdje "nije" moguće vaditi neporemećene uzorke tla.

4.4 GEOTEHNIČKE METODE ISPITIVANJA TLA NA TERENU

4.4.1 Bušenja i vađenja uzoraka

Uzorci se mogu vaditi iz sondažnih jama i bušotina.

Pored vađenja uzoraka tla pri bušenju se prati pojava vode koja može biti pod atmosferskim ili arterškim tlakom.

Neporemećeni uzorci moraju zadržati početni porozitet, vlažnost i teksturu.

Primjer vađenja neporemećenog uzorka iz sondažne jame pruža slijedeća slika.

SONDAŽNA JAMA

sanduk parafin

oštar alat ovu granicu treba pažljivo odrezati

UZORAK TLA do

50m

cca 30cm

uko

here

ntno

mtlu

do 5

m

slika 4.5 Vađenje neporemećenog uzorka iz sondažne jame

Bušenje može biti:

ručno;

ručno se buši do malih dubina (cca 10m).Uzorci tla su više ili manje poremećeni

4



šipke koje se mogu dodavati

svrdlo

bušeći toranj SVRDLA:

ulazi tlo

slika 4.6 Ručno bušenje

motorno;

Samo bušenje se izvodi sa svrdlom ili tzv. ”sržnom cijevi”. Na traženoj dubini se umjesto sržne cijevi ugradi cilindar za vađenje uzorka. Prije utiskivanja cilindra,dno bušotine treba očistiti. Cilindri se nakon vađenja “parafiniraju” i prevoze u geomehanički laboratorij. Neporemećeni uzorci se ugrađuju u laboratorijske uređaje (primjerice, edometre i troosne aparate).

bušeći toranj

motor

stol za utiskivanje zaštitnih cijevi (kolona)

tekućina za zaštitu-isplaka (voda+bentonit)

cilindar za vađenje neporemećenih uzoraka

kolona

tankostijeni cilindar

nož 10 cm

zaštitna cijev (kolona) cca 60cm

UZORAK

slika 4.7 Motorno bušenje

5



4.4.2 Mjerenja osobina tla in situ

Vrste geotehničkih ispitivanja in situ:

penetracijska ispitivanja;

standardna dinamička penatracija – SPT (ili SPP)

statička penetracijski test– CPT

posebna ispitivanja;

presiometar;

krilna sonda (nedrenirana čvrstoća)

dilatometar;

probna ploča (modul stišljivosti);

probno opterećenje;

tlakovi u podzemnoj vodi;

otvoreni piezometar;

električni piezometar.

Iz nekih je materijala praktički nemoguće izvaditi neporemećeni uzorak; to su prvenstveno šljunci, a djelomično i pijesci. Zbog toga se mehanička svojstva takvih materijala određuju uglavnom posredno, tj. na osnovi rezultata terenskog pokusa,.zaključuje se o parametrima tla kao što su modul stišljivosti i čvrstoća.

4.4.2.1 Standardni penetracijski pokus, (eng. standard penetration testing) - SPT (ili SPP)

Ovaj se pokus izvodi u bušotini. Mjeri se broj udaraca da cilindar standardnih dimenzija uđe u tlo “jednu stopu” (30cm).

50

50 30cm

rasklopni cilindar

slika 4.8 SPT - nož

Cilindar se postavlja na dno bušotine, a preko šipki je spojen s površinom. Na najvišoj je šipki “nakovanj” na koji pada malj od 64 kg s visine od 76 cm.

6



Prema rezultatima se može odrediti npr. zbijenost pijeska:

NSPT zbijenost

0-4 vrlo rahli

4-10 rahli

10-30 srednje zbijen

30-50 zbijen

>50 vrlo zbijen

Kod ispitivanja u šljunku se umjesto noža (4slika 4.8) postavi šiljak i tako dobiveni broj udaraca, N'SPT se korigira prema slijedećem izrazu:

NSPT= od 0,7* N'SPT do 0,75* N'SPT (4.1)

4.4.2.2 Statički penetracijski pokus (eng. cone penetration testing) - CPT

Ovaj se pokus ne izvodi u bušotini već sa samostalnim uređajem. U tlo se utiskuje stožac standardnog oblika. Mjeri se sila utiskivanja stošca i plašta.

Statički penetracijski test je precizniji od SPT-a jer se uvjeti izvođenja pokusa mogu bolje kontrolirati. Osim toga, sve se veličine i zapis mogu pratiti preko elektronskih uređaja, obrađivati, pohranjivati i prikazivati pomoću računala. Ipak, ograničena je dubina ispitivanja i nije moguće ispitivanje u šljunku.

osjetilo za silu

plašt

osjetilo za silu

vrh (stožac)

30 cm

3,57 cm

slika 4.9 CPT

4.4.2.3 Pokus krilnom sondom

Pokus krilnom sondom služi za odrđivanje nedrenirane čvrstoće na terenu.

Krilna sonda se utiskuje u tlo (vertikalno), a zatim zakreće s momentom M. Momentu se odupire tlo koje se nađe na obodu krilca. Izraz (4.1)za cu se dobije izračunavanjem momenata aktivnih sila (M) i momenata sila otpora po oplošju valjka od tla koji nastaje rotacijom krilca. Rezultat mjerenja je nedrenirana čvrstoća cu, koja raste s dubinom jer rastu i početna efektivna naprezanja (od vlastite težine tla).

(4.1)

7



g

d

h

POVRŠINA

KORA

POVEĆANJE NEDRENIRANE ČVRSTOĆE VLAŽENJEM I SUŠENJEM

CI

DUBINOM JER I

NAPREZANJA OD

C RASTE S

EFEKTIVNA

VLASTITE TEŽINE TLA RASTU S DUBINOM

U

z 1

z 1 z 1

g 1 ' od z cod z u

KRILNA SONDA

KRILCA

f u =c

A

efek

tivna

napr

ezan

ja u

tluod

vlas

tite

teži

ne

slika 4.10 Ispitivanje tla krilnom sondom

8



Documents

04_Ispitivanje_tla_na_terenu_GI_2006-07