Utjecaj vlažnosti i granulometrije na rezultate posmika i edometra
Pojam tla definira se kao produkt trošenja Zemljine kore, odnosno čvrste stijenske mase. Različite struke najviše će u obzir uzeti ona svojstva tla koja su najviše primijenjiva na njihovu djelatnost, a kod izvođenja građevinskih zahvata to su inženjerska svojstva tla.
Inženjerska svojstva uključuju vlažnost, specifičnu težinu, porozitet, granulometriju, granice konzistencije i slično. To su svojstva koja počivaju na konceptu trofaznog karaktera tla – činjenice da se tlo sastoji kako od zrna, tako i od pora koje su ispunjene vodom ili zrakom.
Vrste tla
Granulometrijski sastav tla opisuje nam raspodjelu veličine čestica u određenoj masi tla. Prema USCS klasifikaciji tlo se dijeli na dvije osnovne grupe: krupnozrnato (nekoherentno) i sitnozrnato (koherentno). Sitnozrna tla pokazuju veći intenzitet privlačenja između čestica, s ozbirom da po jedinici volumena postoji više čestica i više međusobnih dodirnih točaka. Udaljenost čestica u krupnozrnatim tlima uzrokuje njihovu manju koherentnost.
Nekoherentna tla nemaju konzistenciju, dok koherentna tla (prah i glina) ovisno o količini vode pokazuje različita fizikalna svojstva. Granice konzistentnih stanja su: granica stezanja, granica plastičnosti i granica tečenja. Indeks plastičnosti predstavlja razliku vlažnosti između granice tečenja i granice plastičnosti. Indeks konzistencije predstavlja omjer razlike vlažnosti na granici tečenja i prirodne vlažnosti i indeksa plastičnosti.
Slijeganje tla je pomak nastao pod djelovanjem opterećenja. Naprezanja u tlu najčešće nastaju od vlastite težine tla i dodatnog opterećenja od građevine. Deformacije koje će se dogoditi ovise o vrsti i svojstvima tla u kojima ta promjena nastaje. S obzirom na ranije spomenuti trofazni karakter vode, razlikuje se dio naprezanja u tlu koja prenose čvrste čestice i onaj koji preuzima voda, a koji se naziva porni tlak. Slijeganje u nekoherentnim materijalima događa se istovremeno s nanošenjem opterećenja. Koherentna tla imaju slabu propusnost pa nastali višak pornog tlaka od opterećenja sporo disipira, a efektivna naprezanja i slijeganje sporo rastu. Utvrđeno je da čvrstoća tla – jedno od najvažnijih mehaničkih svojstava tla korišten u građevinskih zahvatima i projektiranju – ovisi o efektivnom naprezanju, koheziji, trenju između čestica, lomu pojedinih zrna i mnogim drugim faktorima. Različite vrste tla imaju različitu čvrstoću, ovisno o klasifikaciji i fizikalno-mehaničkim svojstvima.
Izravni posmik
Posmična čvrstoća je najveći iznos posmičnog naprezanja koji se može nanijeti na strukturu tla u određenom pravcu. Tlo se opterećuje vertikalno, a nakon potpune konsolidacije pokreće se smicanje. Postizanjem najvećeg posmičnog naprezanja popraćenog plastičnim deformacijama dolazi do sloma tla.
Ispitivanjem posmične čvrstoće moguće je odrediti parametre kohezije i kuta unutarnjeg trenja. Kohezija nije konstantan parametar tla, njezina vrijednost ovisi o vlažnosti. Pri većoj vlažnosti jakost elektrokemijskih sila je manja, što pridonosi manjoj koheziji u tlu. Nekoherentna tla imaju veću vrijednost kuta unutrašnjeg trenja od koherentnih. U slučaju koherentnog tla, kut unutarnjeg trenja smanjuje se povećanjem vlažnosti, a isto tako je manji što je manja veličina čestica. Također, povećanjem indeksa plastičnosti tla njegov kut unutrašnjeg trenja se smanjuje.
Brzina kojom će se uzorak kojemu ispitujemo posmičnu čvrstoću smicati mora biti dovoljno spora kako bi se omogućilo potpuno dreniranje uzorka. Negativni porni pritisci povećavaju posmičnu čvrstoću u zoni smicanja što često rezultira visokom kohezijom. Nekoherentna tla se smiču velikom brzinom, a koherentna manjom brzinom.
Edometarsko ispitivanje
Deformabilnost, odnosno stišljivost tla, parametar je koji ima izrazitu važnost u dobivanju potpune slike o fizičko-mehaničkim svojstvima tla, a potreban je pri temeljenju građevina. Mjerenje deformabilnosti tla vrši se vertikalnim opterećenjem na uzorak tla, pri čemu je spriječena bočna deformacija. Deformabilna svojstva tla razlikuju se ovisno o njegovoj koherenciji, zbijenosti i konzistentnom stanju – mekani uzorci pokazuju znatno manji otpor i imaju veću stišljivost od tvrdih uzoraka. Isto tako, primarna konsolidacija tvrdog uzorka brža je od mekanog, a sekundarna konsolidacija manje je izražena.
Modul stišljivosti nije konstanta već se mijenja s promjenom opterećenja. Vrijednost modula može se odrediti samo za interval vertikalnog opterećenja. Što je vrijednost modula veća, stišljivost tla je manja i obratno. Mjerenja pokazuju da se vrlo mali dio deformacije tla odnosi na elastičnu deformaciju čvrstih čestica ili vode. Veliki dio deformacije nastaje premještanjem čvrstih čestica, što je nepovratni, ireverzibilni proces. U nekoherentnim tlima, nije dovršen proces promjene pornog tlaka i mogu se očekivati znatna slijeganja i bez dodatnih opterećenja. Dakle, granulometrijski sastav tla, odnosno raspodjela veličine čestica unutar tla, u značajnoj mjeri će odrediti neke od njenih najvažnijih mehaničkih svojstava i fizikalnih parametara, te posredno uvjetovati vrstu i kompleksnost inženjerskog rješenja potrebnog uslijed građevinskog zahvata.
Reference:
Bek, A. (2020): Utjecaj brzine smicanja na posmičnu čvrstoću tla, Geotehnički fakultet, Sveučilište u Zagrebu
Gavez, B. (2018): Određivanje deformabilnosti tla u edometru, Geotehnički fakultet, Sveučilište u Zagrebu
Srok, M. (2022): Analiza odnosa indeksa plastičnosti i kuta unutrašnjeg trenja
Zlatović, S. (2001.): Uvod u mehaniku tla, Tehničko veleučilište u Zagrebu, ISBN 953-7048-02-0
Pročitaj više: Granulometrijska analiza
