!!!GEOTEHNIČKI PROFIL I PARAMETRI TLA

GI – prof. M.P. – Geotehnički profil tla (2013/2014) 1

GEOTEHNIČKI PROFIL TLA I KARAKTERISTIČNE VRIJEDNOSTI PARAMETARA TLA

Rezultati provedenih geotehničkih istražnih radova prikazuju se u izvještaju o geotehničkim istražnim radovima. Osnovni elementi izvještaja su sondažni profili, geotehnički profili, rezultati laboratorijskih ispitivanja uzoraka i rezultati terenskih ispitivanja. Projektant izvještaj dobiva kao podlogu za izradu projekta. S obzirom na vrstu inženjerske (geotehničke) zadaće koju rješava, projektant mora iz izvještaja "očitati" parametre koji su potrebni za proračun. Potrebno je izraditi geotehnički profil tla/stijene (iz determiniranih slojeva tla odrediti "proračunske geotehničke sredine") i svakoj sredini pridružiti potrebne proračunske parametre – čvrstoće, stišljivosti, vodopropusnosti...... Odabir parametara ovisi o odabranom modelu tla koji će se koristiti za proračun. Osnovni "problem" rješavanja geotehničkih zadaća leži u određivanju tog geotehničkog profila i pridruživanju parametara potrebnih za proračun pojedinoj geotehničkoj sredini. Iz tog razloga važeći propisi u RH prepoznaju potrebu za izradom geotehničkog projekta pojedinog dijela građevine (projekt temelja, projekt zaštite građevne jame, projekt stabilizacije kosine, ....).


Da bi se problem mogao sagledati potrebno je objediniti izmjene vrijednosti (laboratorijskih i terenskih ispitivanja). Zbog

tehnoloških i financijskih ograničenja nije uvijek moguće izmjeriti sve potrebne parametre. Pojedini parametri izmjereni različitim

ispitivanjima neće uvijek jednake vrijednosti. Ispitivanja provedena u pojedinom sloju na različitim dubinama, također će pokazati

"rasipanje" rezultata.

(preuzeto iz predavanja ASN)



Izmjerene vrijednosti potrebno je najčešće statistički obraditi. Mjerene vrijednosti nisu uvijek potrebni parametri (npr. kod

standardnog penetracijskog pokusa mjeri se broj udaraca), ali se iz izmjerenih veličina empirijskim korelacijama mogu "odrediti"

potrebni parametri.

Primjer kako se iz izmjerenih vrijednosti otpora šiljka kod CPT testa, može odrediti nedrenirana čvrstoća. (preuzeto iz predavanja

I. Sokolić)


Izmjerene vrijednosti potrebno je interpretirati.


Mjereni parametri posmične čvrstoće u zoni platoa (primjer)

Geotehnička sredina

dubina

(m)

krilna sonda (nedrenirana čvrstoća)

troosna kompresija UU pokus (kPa)

CPTU

cu (kPa)

direktno smicanje (drenirana čvrstoća)

GS3 cu = 6-197

cusrednje = 38

(isključene ekstremne vrijednosti)

GS4 8.8-9.1 cfv = 28.2 kPa

cu= 1.1*28.2=31.02

cu = 41-197

cusrednje = 79

9.1-9.7 c' = 0.0 kPa;

ϕ' = 40.4°

GS5 11.1-11.7 cu = 49-72

cusrednje = 59

c' = 10.7 kPa;

ϕ' = 37.5°

12.0-12.3 cfv = 50.8 kPa

cu = 1*50.8=50.8

14.4-15.0 cu=38 kPa

c' = 3.0 kPa;

ϕ' = 28.8°

15.2-15.50

cfv = 159.4 kPa

cu = 1*159.4=159.4

19.2-19.5 cfv = 112.9 kPa

cu =1*122.9=112.9

25.9-26.2 cfv = 141.1 kPa

cu= 1*141.1=141.1

Iz svih mjerenja potrebno je odabrati vrijednosti parametara za proračun.

PLATO

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0 50 100 150 200 250

nedrenirana čvrstoća (kPa)

du

bin

a (m

) krilna sonda

UU pokus

CPTU

Skempton

GS3

GS4

GS5

cuk=5+7.44z' (kPa)

cuk=30+4z' (kPa)

cuk=50+1.0z' (kPa)


Na osnovi izmjerenih i korigiranih veličina odabiru su karakteristične vrijednosti na način da se odabrana vrijednost korigira, npr.

prema preporukama Orr & Farrell (1999):

parametar tla simbol korekcija

tangens efektivnog kuta trenja

tg ϕ' 0.95

efektivna kohezija c' 0.80

nedrenirana čvrstoća cu 0.85

edometarski modul Eoed 0.80

gustoća ρ 1.00

Karakteristične vrijednosti parametara posmične čvrstoće u zoni platoa (primjer)

geotehnička sredina

jedinična saturirana težina

γsat (kN/m3)

jedinična težina uronjenog tla

γ' (kN/m3)

nedrenirana čvrstoća drenirana čvrstoća

GS3 20.11 10.3 cuk = 5+ 7.44z' (kPa)

c'k = 2 kPa; ϕ'k = 23.5°

(nema mjerenja - iskustvena procjena)

GS4 21.07 11.26 cuk = 30 + 4 z' (kPa)

c'k = 0 kPa; ϕ'k = 38.5°

GS5 18.79 8.98 cuk = 50 + 1 z' (kPa)

c'k = 3.0 * 0.8 = 2.4 kPa; ϕ'k = arc tg

((tg 28.8°) * 0.95) = 27.5°


ČVRSTOĆA I KRUTOST TLA MOGU SE ODREDITI LABORATORIJSKIM I TERENSKIM MJERENJIMA. Mogu se neposredno

mjeriti ili posredno određivati iz empirijskih korelacija. U laboratoriju za neposredno mjerenje koristi se edometar, uređaj za izravni

posmik, troosni uređaj,..., dok se posredno parametri mogu odrediti iz klasifikacijskih pokusa, Atteberg-ovih granica, relativne

zbijenosti, ... Terenska mjerenja, posredno: standardni penetracijski pokus (SPT), statički penetracijski pokus (CPT ili CPTU), ...;

neposredno: probna ploča, plosnati dilatometar (DTM), Menartov presiometar (MPMT), krilna sonda, geofizička ispitivanja (brzina

širenja elastičnih valova pri vrlo malim deformacijama): površinska refrakcija, SASW (mjerenje brzine površinskih

posmičnih/sekundarnih valova), "cross-hole" (mjerenje širenja elastičnih valova između bušotina), "down hole" (mjerenje brzine širenja elastičnih valova uzduž bušotine),...

(preuzeto iz predavanja ASN)


SASW – metoda koja se zasniva na disperzivnim svojstvima Rayleigh-ovih valova kada se šire kroz uslojeni medij. Valovi većih duljina prodiru dublje i na njihovu brzinu utječu svojstva materijala koji se nalaze na većoj dubini (reklama GeoVision).

Ako se u geotehničkim izračunima koristi npr. Mohr-Coulomb-ov model (linearno elastičan – idealno plastičan model) tada su potrebni parametri krutosti i čvrstoće

drenirano stanje nedrenirano stanje Young-ov modul elastičnosti E' E

Poisson-ov broj ν' 0,5 kut trenja ϕ' ϕu = 0

kohezija c' cu

dilatancija ψ 0


Prema HRN EN 1997-2:2012 laboratorijski testovi za određivanje geotehničkih parametara (neposredno mjerenje):


STANDARDNI PENTERACIJSKI POKUS (SPT) – posredno mjerenje – izvodi se prema standardu EN ISO 22476-3

Zbog različitih gubitaka energije prilikom izvođenja testa izmjereni broj udaraca (N) se korigira na kvocijent energije ER=0.6, na normalizirani broj udaraca (N1)60

NCCCER

)N( NSBr ⋅⋅λ⋅⋅⋅=

60601

gdje su:

ERr – koeficijent energije korištene opreme

λ - korekcijski faktor zbog gubitka energije radi dužine potisne šipke u pijesku

CB – korekcija na standardni promjer bušotine (CB = 1 za promjer bušotine od 65 do 115 mm)

CS – korekcija detalja uzorkivača (CS = 1 za uzorkivač s košuljicom; CS = 1.2 za uzorkivač bez košuljice)

CN – korekcijski faktor zbog efektivnog pritiska nadsloja (σ'v) na mjestu ispitivanja


NEDRENIRANA POSMIČNA ČVRSTOĆA

Iz ispitivanja krilnom sondom: �� = � ∙ ��

cfv – nedrenirana posmična čvrstoća izmjerena krilnom sondom

µ - korekcijski faktor


Iz jednoosne čvrstoće (q): �� = 0.5 ∙ �

Iz indeksa plastičnosti (Ip) Skempton: �

�� = 0.11 + 0.0037 ∙ ��

σ'vo – vertikalna efektivna naprezanja

Za normalno konsolidirane gline procjena: �� = 0.3 ∙ �′��

Iz korelacije SPT broja udaraca: � �� = �� ∙ �� !" - sitnozrna tla (Stroud (1975))

pa – atmosferski tlak (100 kPa)

Ip f1

10 0.080

20 0.075

>30 0.045

�� = 4.5 ∙ �!"�%&' - sitnozrna tla; (prema Stroud (1988) – preuzeto iz Schnaid F. (2008))

�� = 10.5 ∙ �!"�%&' - sitnozrna tla; (prema Decourt (1989) – preuzeto iz Schnaid F. (2008))

Iz CPT ispitivanja (prema HRN EN 1997-2:2012, 4.3.4.1.)

�� = ()*��+,


Iz CPTU ispitivanja: �� = (-*��+,-

qc – otpor šiljka (specifični otpor)

qt – korigirani otpor šiljka �. = �� − 01�1 − '

u2 – tlak vode u sondi neposredno iznad stožastog šiljka

a – koeficijent površine stožastog šiljka koji se određuje kalibracijom (u rasponu 0.75 do 0.82)

Nk – eksperimentalno određeni koeficijent korelacije (u rasponu 7 do 15)

Nkt – eksperimentalno određeni koeficijent korelacije (u rasponu 8 do 16)

(preuzeto iz Schnaid F. (2008))


RELATIVNA ZBIJENOST

Iz rezultata SPT ispitivanja: �2 = 3 �+4 56".17��819 - za krupnozrna tla; (prema Skempton (1986) – preuzeto iz Schnaid F. (2008))

Iz rezultata SPT ispitivanja prema HRN EN 1997-2:2012, dodatak F:

KUT UNUTARNJEG TRENJA

Iz rezultata SPT ispitivanja: :′� = 15° + <24�� !" - za krupnozrna tla; (prema Teixeira (1996) – preuzeto iz Schnaid F. (2008))

ϕ'p – vršni efektivni kut unutarnjeg trenja


- za krupnozrna tla; (preuzeto iz Schnaid F. (2008))

Iz CPT ispitivanja (prema HRN EN 1997-2:2012, dodatak D):

:′ = 13.5 ∙ >?@�� + 23

ϕ' – efektivni kut trenja

qc – otpor šiljka u MPa

Izraz je valjan za slabo graduirane pjeske (Cu < 3) iznad razine vode i za raspon otpora šiljka 5 MPa ≤ qc ≤ 28 MPa.


- prema HRN EN 1997-2:2012, dodatak D

- prema HRN EN 1997-2:2012, dodatak F


YOUNGOV MODUL

Iz rezultata SPT ispitivanja- za krupnozrne materijale; preuzeto iz Schnaid F. (2008):

A

+56 = 1.0B?1.2�C&' - sitnozrna tla; (prema Butler (1975) – preuzeto iz Schnaid F. (2008))

E – Youngov modul u nedreniranim uvjetima

Edometarski modul (prema HRN EN 1997-2:2012, 4.3.4.1.)

D�EF = G ∙ ��


(prema HRN EN 1997-2:2012, dodatak D.)

Edometarski modul iz rezultata CPT ispitivanja (prema HRN EN 1997-2:2012, dodatak D):

D�EF = H� ∙ IJ ∙ K�′�� + 0.5 ∙ ∆�′�IJ MNO

H� = 167 ∙ >?@�� + 113 za slabo graduirani pijesak (Cu ≤ 3) i 5 MPa ≤ qc ≤ 30 MPa

H� = 463 ∙ >?@�� − 13 za dobro graduirani pijesak (Cu > 6) i 5 MPa ≤ qc ≤ 30 MPa

H� = 15.2 ∙ �� + 50 za nisko plastične gline (0.75 ≤ Ic ≤ 1.3) i 0.6 MPa ≤ qc ≤ 3.5 MPa

w2 = 0.5 za pijeske sa koeficijentom uniformnosti Cu ≤ 3


w2 = 0.6 za nisko plastične gline (Ip ≤ 10; wL ≤ 35%)

KOEFICIJENT TLAKA MIROVANJA

�′Q� = R� ∙ �′��

�Q� = �′Q� + 0

Normalno konsolidirano tlo:

Jaky 'sin1K o ϕ−=⇒

Lee & Jin (1979): po Ilog31.024.0K ⋅+=

Sherif & Koch (1970): 2676.0)20w(00275.0

oL10K −−⋅= (wL izražen u %)

Prekonsolidirano tlo:

Meyerhof : OCR)'sin1(K o ⋅ϕ−=⇒ izraz nije valjan za velike vrijednosti OCR (koeficijent prekonsolidacije)

R� = �1 − STU:′ ∙ VWXYZ[\�-)

Documents

!!!GEOTEHNIČKI PROFIL I PARAMETRI TLA