Parametri Ep Modela II
-
Upload
safet-dzajic -
Category
Documents
-
view
52 -
download
5
Transcript of Parametri Ep Modela II
1
OdreĎivanje parametara tla(linearno-elastični-idealno-plastični model ili
“Mohr-Coulombov” model)
Antun Szavits NossanGrađevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu
2009
2
Linearno elastični idealno plastični model
Parametri
Parametri elastičnih deformacija
Youngov modul ……. E’ (drenirano), E (nedrenirano)
Poissonov broj …….. n’ ……. 0,5
Parametri plastičnosti
Ploha popuštanja
Kut trenja ……….. j’ …… ju = 0
Kohezija ………… c’ ……. cu (nedrenirana
čvrstoća)
Dilatacija …… y ili D …… 0
3
Početno stanje naprezanja
Normalno konsolidirano tlo
Prekonsolidirano tlo
Kvocijent prekonsolidacije
0
0
,
,
z
v v v
h v h h
dz u
K u
0 1 sinncKsin
0 0tc
ncK K OCR
p vOCR
Nastanak prekonsolidacije:
sedimentacija i rasterećenje u geološkoj prošlosti
Sitnozrno i krupnozrno tlo
4
'v
'h
Ka
Kp
sedi
men
taci
ja, K
0nc
rast
ere
ćenje
, K
0 1:1
pA
'vA
A
OCRA(1) =
OCRA(2) = pA/ 'vA(2)
sin 0.50 0 0
0 1 sin
nc nc p
nc
K K OCR K OCR K
K'vA(1) = pA
A'vA(2)
se
dim
en
tacija
raste
reće
nje
(1)
(2)
(1)
(2)
Laboratorijski i terenski ureĎaji za
ispitivanje krutosti i čvrstoće tla
Laboratorijski klasifikacijski pokusi: Atterbergove granice (wL, wP), prirodna vlažnost
(w0), granulacija, relativna zbijenost (ID) , jednoososna čvrstoća (qa), ...
neposredna ispitivanja uzoraka tla: edometar, troosni uređaj, direktno smicanje, ...
Terenski posredno ispitivanje (uz korištenje korelacija): standardni penetracijski
pokus (broj udaraca N), statički penetracijski pokus (otpor šiljka qc), ...
neposredno ispitivanje: krilna sonda (nedrenirana čvrstoća), presiometar(otpor širenju cilindričnog otvora bušotine), probna ploča (slijeganje opterećene kružne ploče na površini tla ili u bušotini), geofizička ispitivanja (brzina širenja elastičnih valova; elastični valovi – širenje poremećaja u tlu pri vrlo malim deformacijama; brzina uzdužnih valova
, brzina posmičnih valova
5
p oed /v E s 0 /v G
6
Krutost od malih deformacija do sloma
Troosni uređaj i sekantna krutost tla
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
G0
vrlo male male velike
deformacije
posmična deformacija (%)
se
ka
ntn
i p
os
mič
ni
mo
du
l G
8
Uteg W = 0,623 kN; visina pada H = 0,76 m; broji se broj
udaraca koji sondu-uzorkivač zabiju oko 30 cm u dno
bušotine
Teoretska energija udara je Ent =WH, stvarna energija udara, En, je
manja od teoretske zbog različitih gubitaka; kvocijent energije
definiran je kao ER = En/Ent, a standardnim se smatra ER = 0.6; kod
uređaja u Hrvatskoj su mjereni ER u rasponu od 0.6 do 0.7)
Korekcije mjerenog broja udaraca, N, na standardni, N60:
Standardni penetracijski pokus (SPT) 1
60 0.6B S R
ERN C C C N
Standardni penetracijski pokus (SPT) 2
Korekcije na standardni promjer bušotine, CB
CB = 1 za promjer bušotine od 65 do 115 mm;
Korekcija detalja uzorkivača, CS
CS = 1 za uzorkivač s košuljicom, a CS = 1.2 kad košuljice nema;
Korekcija dužine šipki u bušotini, CR
CR = 1 za dužinu šipki veću od 10 m, a CR = 0.95 za kraće šipke
Korekcija na veličinu vertikalnog efektivnog naprezanja u
tlu na mjestu sonde:
9
1 60 60( ) NN C N 1/ /N v aC p 100 kPaap
Prikaz rezultata 1
Geotehnički profili, sondažni profili
11
SPT
0 200 400 600qu (kPa)
aksijalna čvrstoća
brzina posmičnih valova (down hole)brzina posmičnih valova (model)
0 20 40 60 80N (SPT)
0 200 400 600vs (m/s)
0 20 40 60 80100% frakcija
nasip
čvrsta glina
šljunak
kruta glina
0 20 40 60 80w (%)
% glina% glina+prah+pijesakgranica plastičnostiprirodna vlažnostgranica tečenja
30
25
20
15
10
5
0
du
bin
a (
m)
log 'v
ep
rmin
1
1
Cc
Cr
14
OdreĎivanje OCR 1
Sitnozrno tlo
Iz edometarskog pokusa
(Casagrande) za sitozrna tla
Iz nedrenirane čvrstoće i korelacija
iz
aksijalna čvrstoća
1,25
0,8
0,11 0, 0037 (%)
( ) ( )( )
( / 2)
u p p
u vu v u p
u p
a u a
a
c Ic
c c OCR OCRc
q c q
q
OdreĎivanje OCR 2
Iz SPT-a (vrlo grubo)
IZ CPT-a uz pomoć pritiska prekonsolidacije
- pritisak prekonsolidacije; je korigirani otpor šiljka
sonde , je mjereni tlak vode u filtarskom kamenu (piezometru) u sondi
neposredno iznad stožastog šiljka, a a je kvocijent površine stožastog šiljka koji se
dobije kalibracijom i kod kvalitetnih se uređaja kreće u rasponu od 0.75 do 0.82 za
uređaje s površinom poprečnog presjeka sonde od 10 cm2.
15
atmosf. tlak (100 kPa)0,58 ,a av
pOCR N p
0( )/ 3p t vq
p 2(1 )t cq q u a
cq 2u
OdreĎivanje OCR 3
Krupnozrno tlo
danas vrlo teško i vrlo nepouzdano
pri procjeni koeficijenta bočnog tlaka mirovanja (K0)
pretpostavlja se da je krupnozrno tlo normalno
konsolidirano; ima indikacija da je kod zbijenih
krupnozrnih tla koeficijent bočnog tlaka mirovanja veći
od onog za normalno konsolidirano tlo
16
17
Poissonov broj (drenirano stanje)
Sitnozrno tlo
Normalno konsolidirane gline i prašine
Prekonsolidirano
Krupnozrno tlo
malo podataka, ali se može pretpostaviti analogija: vrlo rahlo tlo ↔ normalno konsolidirano tlo
zbijeno tlo ↔ prekonsolidirano tlo
0
0
1 sin, raspon: 0.25 do 0.35
1 2 sinnc
ncnc
K
K
raspon: 0.1 do 0.2oc nc
oc
18
Youngov modul iz troosnog ureĎaja
Drenirano
stanje
Odnos nedreniranog i dreniranog modula
q= 1
1
1 1
E0 E50
1f
1f/2
1
Et Et – tangentni modul
E – sekantni modul
, ,2(1 ) 2(1 0.5)
3
2(1 )
E EG G G G
EE
19
Youngov modul iz edometra
Youngov i edometarski modul
Opći izraz za tangentni edometarski modul
Normalno konsolidirana glina
Prekonsolidirana glina
Iz korelacija za gline
oed
2, 3(1 )vv
v
eE
C
oed
(1 )(1 2 )
1E E
cC C
rC C
0, 009 ( (%) 10)
/ 74, / 370c L
c P r P
C w
C I C I
20
Youngov modul iz korelacija 1
Iz Cam – Clay modela za gline
Nedrenirano stanje
Drenirano stanje
0 0,8
50 0
64 (1 )(1 ln ) 6 sin/ ,
( ) 3 sin
12
uc
M e OCRE c M
C OCR
E E
2(1 )3
E E
21
Youngov modul iz korelacija 2
Za gline i prašine iz broja udaraca N SPT-a (Stroud
1975)
Ip – indeks plastičnosti
oed oed2
(1 )(1 2 )/ ,
1aE p f N E E
Ip(%) f2
10 8
20 5
30 i više 4,5
22
Youngov modul iz korelacija 3
Raspon za pijeske
Procjena zbijenosti pijeska iz SPT-a
Pijesak Zbijenost (ID) Tipično Piloti
Rahli 0 – 0.4 100-200 275-550
Srednji 0.4 – 0.6 200-500 550-700
Zbijeni 0.6 – 0.8 500-1000 700-1100
/ aE p
1 60( )
60D
NI
maxD
max min
e eI
e e
23
Youngov modul iz korelacija 4
Za pijeske i šljunke (konzervativno)
(za prašinaste pijeske)
(za čiste rahle pijeske)
(za čiste zbijene pijeske)
50 60
60
60
/ 5
10
15
aE p N
N
N
Youngov modul iz korelacija 5
Iz modula pri vrlo malim deformacijama (E0) te razlike vršnog (j’p) i kritičnog (jcv) kuta
trenja (Lee, Salgado i Cararro 2004) za pijeske i prašinaste pijeske
v
– gustoća tla
vs – brzina posmičnih valova
24
0 02
0 s
' 2 (1 ')E G
G v
p
p
p
6sin
3 sinM
j
j
25
Krutost pri vrlo malim deformacijama
Za vrlo male deformacije iz geoseizmičkih pokusa
na terenu (cross-hole, down-hole, refrakcija,
SASW, itd.)
Iz korelacija s SPT
Za deformacije u statičkim uvjetima približno
20 sG v
50 0 50 50(0, 05 0, 4) 2 (1 )G do G E G
0,770 / (1 0, 5) 120aG p N
26
Čvrstoća 1
Sitnozrna tla – nedrenirana čvrstoća
Iz troosnog pokusa ili iz aksijalne čvrstoće
Iz krilne sonde (uz korekciju)
aksijalna čvrstoća/ 2,u a ac q q
vrijeme do sloma u minutama
1.05 (%)
0.015 0.0075 log (min)
u insitu u VST
P
f
f
c c
b I
b t
t
Čvrstoća 2
Iz indeksa konzistencije
Iz indeksa plastičnosti
Iz efektivnog kuta trenja iz troosnog pokusa (tc)
27
2 01, 7 10 ,cI Lu c
L P
w wc I
w w
/ 0,11 0037 0,23 0,04u p Pc I
0/ ( )/100u p tcc
28
Čvrstoća 3
Utjecaj prekonsolidacije
Utjecaj brzine smicanja
Korelacija s SPT
1 1%/ 1/ 1,0 0,1log( / )u u satc c
1/u ac p f N
0,8/ ( / )( )u v u pc c OCR
Ip f1
10 0.080
20 0.075
30 i više 0.045
Čvrstoća 5
Utjecaj smjera smicanja1. CIUC 2. CK0UC 3. CK0UE
4. SS 5. DSS
1. izotropno konsolidirano nedrenirano tlačenje;
2. anizotropno konsolidirano (K0) nedrenirano tlačenje
3. anizotropno konsolidirano (K0) nedrenirano razvlačenje
4. jednostavno smicanje
5. direktno smicanje
30
15 20 25 30 35 40 45
' (0)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
c u /
' v0 (
-)
CIUC
CK0UC
SS
DSS
CK0UE
Čvrstoća 6
Sitnozrna tla – drenirana čvrstoća
Vršna ( ) samo iz laboratorijskih pokusa
smicanja
Kritična ( ) iz neposrednih mjerenja na prognječenim
uzorcima u troosnom uređaju ili procjena iz indeksa
plastičnosti (kritična kohezija uvijek je jednaka nuli)
31
sin 0,8 0,094 lncv PI
,p pc
cv
32
Čvrstoća 7
Rezidualna iz neposrednog mjerenja u uređaju za
direktno smicanja (cikličko opterećenje) ili rotacionog
direktnog smicanja ili procjenom iz težinskog postotka
sadržaja čestica gline
(čestice manje
od 0.002 mm)
33
Čvrstoća 8
Krupnozrna tla (drenirana čvrstoća; nedrenirana
rijetko zanimljiva)
Vršni efektivni kut trenja iz laboratorijskih pokusa
nepouzdan zbog nemogućnosti dobivanja
neporemećenih uzoraka
Vršni efektivni kut trenja iz SPT-a0,34
0( ) arctg 12, 2 20, 3( / )p
v a
NC
p
C = 1 (troosna kompresija), = 1,2 (troosna ekstenzija), =
= 1,1 (ravninsko stanje deformacija)
34
Čvrstoća 9
ili
Vršni efektivni kut trenja iz CPT-a
C isti kao u prethodnom izrazu za SPT
0( ) arctg 0,1 0,38 log( / ) p c v
C q
0
0,5
/( ) 17,6 11,0 log
( / )c a
p
v a
q pC
p
0 01 60' ( ) 20 15.4( )p N
Čvrstoća 11
Kritični kut trenja – iz neposrednih mjerenja u
laboratoriju ili slijedećom procjenom
R – zaobljenost (omjer prosječnog polumjera zakrivljenosti površine
zrna krupnozrnog tla i polumjera najveće kugle koja se može zrnu
opisati); kreće se od 0.1 za uglata do 0.9 za dobro zaobljena zrna
36
0 0( ) 42 17cv R
Dilatacija
U elasto-plastičnom modelu koristiti ju samo u
slučaju dreniranih analiza
Bolton 1986 (pijesci)
Rowe 1962
37
0.8p cv
sin sinsin
1 sin sinp cv
p cv
38
Zaključak Postoji niz pokusa za određivanje parametara tla; za pojedina vrste tla pogodni su
samo neki pokusi;
Ispitivanja treba prilagoditi vrsti tla i naprezanjima koja se očekuju u danom
problemu (ispitivanja prilagoditi utvrđenom problemu, a kako se saznanja
upotpunjuju, prilagoditi program istraživanja – istraživanja u više faza);
Mnogi detalji uređaja i ispitivanja mogu znatno utjecati na rezultate pa o njima
svima treba voditi računa i pažljivo ih bilježiti; po mogućnosti pokuse izvoditi po
priznatim standardima;
Sve dostupne podatke treba vrednovati i pogodno prikazati da bi se izvršila suvisla
i racionalna sinteza te mogli izabrati karakteristične vrijednosti parametara tla;
Određivanje parametara zahtjevan je i vrlo odgovoran dio rješavanja geotehničkih
problema.