GEOTECHNIKA I. LGB-SE TALAJOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI

Átírás

1 GEOTECHNIKA I. LGB-SE TALAJOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI Wolf Ákos

2 Mechanikai állapotjellemzők és egyenletek 2 X A X 3 normál- és 3 nyírófeszültség a hasáb oldalain Y A x y z xy yz zx Z A Y Z ZX YZ A Y YX Z ZY XY XZ X 3 fajlagos nyúlás és 3 szögtorzulás a hasáb deformációi x y z xy yz zx 3 eltolódás a pont elmozdulás-vektorának komponensei =dl/l u x u y u z

3 Mechanikai állapotjellemzők és egyenletek 3 egyensúlyi egyenletek q i i fizikai egyenletek u i i geometriai egyenletek 3 egyensúlyi egyenlet d dz z d dx zx d zy dy g 6 geometriai egyenlet ε z duz dz 6 fizikai egyenlet 1 σ μ σ E z z x σ y

4 Mohr-féle feszültségábrázolás 4 σ N σ 1 2 σ 3 σ 1 σ 2 3 cos2 N N σ 1 2 σ 3 sin2 N

5 Speciális feszültségállapotok 5 Hidrosztatikus állapot Tengelyszimmetrikus állapot Lineáris feszültségi állapot Lineáris alakváltozási állapot

6 Anyagtani fogalmak 6 Rugalmas viselkedés Lineárisan rugalmas viselkedés Homogén anyag Izotróp anyag Képlékeny állapot Törési állapot Törési v. képlékenységi feltétel kpa %

7 7 Rugalmasságtan E z z Egyszerű Hooke-törvény lineáris fesz. állapot x z x y z E 1 z G xz xz 1 2 E G G q K p s v E K Általános Hooke-törvény térbeli fesz. állapot

8 Coulomb féle törési feltétel 8 tg +c B tg + c c A 3 c 2 K 1 45 / 2 45 / 2 2c tg 45 / tg 45 / 2 2c tg 45 / tg

9 Főfeszültségek iránya 9 xz x zx z x xz Síkok Z 1 X 1 1 x xz Z z zx 1 1 X X-X X xz X Tengelyek z 2 1 x z x xz x zx Z 1 1

10 A talajok mechanikai sajátosságai 10 A feszültség sajátossága a többfázisú összetétel okán A kezdeti feszültségi állapot és a feszültségtörténet hatása A vízelvezetés és a térfogatváltozás a terhelés közben és után A feszültségek és az alakváltozások kapcsolatának sajátosságai A talajok viszkózus tulajdonságai Egyéb sajátosságok

11 11 Feszültségek a kétfázisú talajban As Av s u FV FT A u A A u A F F A A A u F F A A v V T s s v V T s s ' Agyag: A s 0 Homok: F T F V 0 Víz: A V = A

12 Feszültségek a talajban 12 ' u teljes hatékony semleges feszültség feszültség feszültség a talaj a szemcse- a pórusegészén vázon vízben Terzaghi

13 Kezdeti feszültség állapot 13 függőleges teljes feszültség z0 z g tv. semleges feszültség u 0 h v g z z0 x0 h függőleges hatékony feszültség ' z0 z u vízszintes hatékony feszültség 0 0 ' x0 ' z0 K vízszintes teljes feszültség 0 x0 ' x0 u0

14 Feszültségtörténet 14 Előterheltségi (túlkonszolidáltsági) viszonyszám OCR ' z max ' z Nyugalmi nyomás tényezője NC-talajokra Jáky szerint K 1 sin 0 OC-talajokra mérési adatok szerint K 1 sin ' OCR 0 '

15 Feszültségtörténet - vízszintes feszültség 15 vízsz. hatékony normálfesz. ' x kpa kezdeti feszültség ' z0 tehermentesülés újraterhelés ülepedés előterhelés ' zmax függőleges hatékony normálfeszültség ' z kpa

16 Feszültségtörténet - tömörség, összenyomhatóság 16 1,8 1,4 hézagtényező e 1,0 0,6 kezdeti feszültség újraterhelés C R ülepedési görbe C C előterhelés tehermentesülés C S 0,2 ' z0 ' zmax függőleges feszültség kpa

17 Feszültségtörténet - nyírószilárdság előterhelés nyírószilrádság kpa 125 kezdeti feszültség tehermentesülés újraterhelés ülepedés 0 ' z0 ' zmax hatékony normálfeszültség ' kpa

18 Terhelés változás a talajban 18 Kezdeti állapot feszültségei 0 + u 0 0 Terhelés okozta feszültségek 0 u 0 u=? 0 =? Terhelés utáni feszültségek u=? u=0 u 0 u=u 0 u=u 0 +u=? ' 0 + =?

19 Talajok viselkedése terhelés hatására 19 v s = f(du) v s u V = V v = + u = /E s

20 Pórusvíznyomás 20 A terhelés alatt pórusvíznyomástöbblet nem keletkezik keletkezik nyílt rendszerű terhelés zárt rendszerű terhelés drénezett terhelés drénezetlen terhelés konszolidált terhelés konszolidálatlan terhelés lassú terhelés gyors terhelés lassú terhelés + nagy áteresztőképességű talaj pl. töltésépítés kavicstalajon gyors terhelés + kis áteresztőképességű talaj pl. silófeltöltés agyagon

21 Konszolidáció 21 Tartalma a teljes feszültség növekménye hatékonnyá változik a pórusvíznyomás növekménye zérusra csökken lezajlanak az alakváltozások lezajlik a vízmozgás Következménye a talajtöréssel szembeni biztonság az építés (a terhelés) végén a legkisebb, az idővel aztán nő a nyírószilárdság időben elhúzódnak a süllyedések

22 Feszültségi és alakváltozási állapothatása 22 3 =0 3 =const. 3 =K = 1

23 Reziduális nyírószilárdság 23 nyírósfeszültség cs a nyírószilárdság csúcsértéke reziduális nyírószilárdság r nyírási elmozdulás Tömör homok Előterhelt agyag

24 Talajtörési problémák vizsgálata 24 Hatékony feszültségek analízise Teljes feszültségek analízise τ σ tg c τ σ tg u c u ez a jobb, hacsak lehet ezzel ez a bizonytalanabb, ha nem lehet a másikat szemcsés talajban mindig, kötött talaj konszolidált állapotában, ha mérjük a víznyomást kötött és átmeneti talajok terhelés közbeni és közvetlen az utáni állapota

25 Modellező talajvizsgálatok 25 φ és c vagy φ u és c u meghatározásakor (felvételekor) vegyük figyelembe a talaj további speciális tulajdonságait

26 Vizsgálatok modellezési elve 26 A kezdeti feszültségi állapotból kiindulva a várható feszültségváltozásokat utánozva terheljünk. Az alakváltozások jellege, mértéke feleljen a valóságban várhatónak. Az alakváltozások sebessége is feleljen meg a várható terhelési sebességnek.

27 A modellezési elv alkalmazási feltételei 27 A valóságban várható terhelési viszonyok ismerete A mérnöki feladat megismerése Megfelelő talajfeltárás A talajok nyírószilárdsági jellemzőinek ismerete A viselkedés kvalitatív és kvantitatív jellemzőinek ismerete Az egyes talajfajták viselkedésének sajátosságai Általános és helyi tapasztalatok Alkalmas nyírószilárdsági vizsgálatok végrehajtása A vizsgálati eszközök és eljárások ismerete Konkrét technikai, személyi és finanszírozási lehetőségek

28 Laboratóriumi nyírószilárdsági vizsgálatok 28 legfontosabb vizsgálatok egyszerűsített vizsgálatok speciális továbbfejlesztett vizsgálatok triaxiális vizsgálat egyirányú nyomóvizsg. valódi triax. vizsgálat síkbeli fesz. áll. vizsg. dobozos nyírás billentéses vizsgálat valódi nyírás torziós vizsgálat

29 Triaxiális cella

30 Triaxiális cella 30

31 Triaxiális vizsgálat feldolgozása 31 0 deviátorfeszültség 1-3 kpa fajlagos összenyomdás % kpa = 23,1 c = 37,3 kpa nyírófeszültség kpa normálfeszültség kpa

32 Dobozos nyírás 32 N T T N

33 Dobozos nyírás 33

34 Dobozos nyíróvizsgálat feldolgozása nyírófeszültség kn/m N T T nyírási elmozdulás s mm N 200 = 17 c = 40 kn/m 2 nyírófeszültség kn/m normálfeszültség kn/m 2