Ispitivanje statičkim prodiranjem (CPTU)
CPTU – Cone Penetration Test with pore water pressure measurement je statički penetracijski pokus s mjerenjem pornog tlaka vode.
Glavna svrha CPT (CPTU) ispitivanja je klasifikacija tla, određivanje slojevitosti, određivanje čvrstoće i deformacijskih karakteristika i propusnosti temeljnih tala pretežito preko empirijskih korelacija, djelomično i na osnovi teoretskih izvoda.
Princip izvođenja CPT pokusa je utiskivanje zašiljene sonde vertikalno u tlo pomoću šipki za utiskivanje. Zašiljena sonda se mora utiskivati u tlo konstantnom brzinom, a mora se mjeriti otpornost šiljka sonde statičkom prodiranju (qc) i ako je primjereno lokalno trenje na plaštu sonde (između plašta i okolnog tla).
Osim otpora utiskivanju i trenja na plaštu, može se mjeriti tlak porne vode (CPTU) i prikupljati podaci o seizmičkim valovima (SCPT).
Opis korištene opreme
Oprema za CPTU ispitivanja se sastoji od:
- CPTU sonde
- Opreme za potiskivanje
- Sustava za prikupljanje podataka
Osnovni dijelovi CPTU sonde su šiljak (za mjerenje otpora prodiranju sonde), plašt (za mjerenje trenja) i porozni prsten – filter (za mjerenje pornog tlaka).
Šiljak sonde je u obliku stošca (cone) vršnog kuta od 60°, a površina baze mu je 10 ili 15 cm², koje su najčešće. Standardna veličina šiljka je 10 cm², dok se oni od 15 cm² koriste ako se na sondu ugrađuju dodatni senzori. Površina plašta je 150 cm² i nalazi se iznad šiljka.
Oprema koja se koristi za potiskivanje sonde uglavnom se sastoji od hidrauličke dizalice i sustava za prihvaćanje reakcije tla. Najveća dopuštena potiskujuća sila za sondu promjera d=35,7mm (10 cm²) je 20 tona (200 kN). Prekoračenje te sile može rezultirati oštećenjem i/ili deformacijom cijevi za ispitivanje, kako u samom uređaju tako i u gornjim mekšim slojevima tla.
Procedura ispitivanja statičkim prodiranjem
Za ispitivanje u tvrdim tlima potrebno je izvšiti predbušenje kako bi izbjegli preopterećenost i oštećenje sonde. Kada se izvodi CPTU pokus potrebno je bušotinu koja je izvedena predbušenjem, ispuniti vodom najmanje do razine podzemne vode kako bi osigurali saturiranost filtera u sondi. Stroj za potiskivanje mora biti postavljen tako da mu smjer potiskivanja bude što je više moguće vertikalan. Odstupanje od početnog smjera potiskivanja ne smije prijeći 2°, a cijevi za guranje potrebno je provjeriti da li su ravne.
Obrada rezultata ispitivanja
Rezultati koji se dobiju trenjem daju nam podatke o vrsti tla. CPT je odličan način za profiliranje slojeva odnosno za otkrivanje promjena među slojevima, prikazuje razlike između slojeva te otkriva jako malene leće u tlu. CPT je metoda kojom se mjere i određuju karakteristike nekoga tla (od mekanih siltova, glina do grubih kohenzivnih tala). Neke sonde su opremljene geofonima za mjerenje brzina posmičnih valova, a rezultati se očitavaju na površini. Nakon analiziranja rezultata dobivenih istraživanjem možemo odrediti tip tla i projektiranje plitkog temelja po procjeni krutosti i čvrstoće kohezivnog tla. Interpretacija rezultata CPT (CPTU) temelji se pretežno na empirijskim korelacijama. U Hrvatskoj je upotrebljeno već puno usporednih ispitivanja pa su upotrebljeni obrasci dobro korelirani sa drugim ispitivanjima.
Kod upotrebe CPT na novoj lokaciji, potrebno je empirijske veze provjeriti i korigirati. Rezultati dobiveni CPT-om nam mogu poslužiti pri projektiranju temeljnih pilota u pijesku i šljunku te za temelje u glini, iako jako rijetko.
Prednosti CPTU ispitivanja:
- brzo i kontinuirano profiliranje
- ekonomičnost i produktivnost
- rezultati ne ovise o operatoru
- potrebno je dobro teoretsko predznanje za interpertaciju rezulatata
- pogodno za meka tla
Nedostaci CPTU ispitivanja:
- veliki investicijski kapital
- operator mora biti osposobljen za provedbu pokusa
- buka, kalibracija
- nema uzoraka tla za daljnje analize
- nepovoljno za šljunčane i kamenite materijale
Zaključak
Nedostatak CPT-a je što daje manje precizne podatke i može se upotrebljavati samo u mekim tlima, dok CPTU ispitivanja su preporučena za dobivanje podataka o vrstama materijala tla s mogućnošću dodatnog mjerenja pornih tlakova kako bi se razlučili nedrenirani slojevi (gline, prahovi) od uglavnom dreniranih slojeva (pijesaka, šljunka).
In situ radovi sve više dobivaju na važnosti ispred laboratorijskih radova dajući realnije rezultate, odnosno rezultate sa same lokacije na kojoj se predviđa neka vrsta gradnje objekta. Statički penetracijski pokus će se nastaviti razvijati, možda čak i brže nego do sada, ukorak s informatičkom tehnologijom gdje nam razni software-i pomažu u proračunima i točnijim prikazima rezultata. Osim toga, nastavit će se razvijati i sama oprema za istraživanja kao što su sonde i penetrometri koji bi s vremenom mogli postati robusniji. CPTU istraživanje će s vremenom postati uobičajeni test za klasifikaciju tla i pružanje mehaničkih parametara. CPTU pokus se intenzivnije koristi u zadnjih dvadesetak godina. Veća točnost podataka i sve veće obrazovanje geotehničara stvaraju manju mogućnost pogreške pri istraživanju i izgradnji, samim time i veću sigurnost.
Pročitajte više: Lagani dinamički penetrometar (DPL)
