GEOTECHNIKA I. LGB-SE005-01 TALAJOK SZILÁRDSÁGI JELLEMZŐI Wolf Ákos
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
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
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
Speciális feszültségállapotok 5 Hidrosztatikus állapot Tengelyszimmetrikus állapot Lineáris feszültségi állapot Lineáris alakváltozási állapot
Anyagtani fogalmak 6 Rugalmas viselkedés Lineárisan rugalmas viselkedés Homogén anyag Izotróp anyag Képlékeny állapot Törési állapot Törési v. képlékenységi feltétel kpa 150 100 50 0 0 5 10 15 %
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 3 2 1 3 E K Általános Hooke-törvény térbeli fesz. állapot
Coulomb féle törési feltétel 8 tg +c B tg + c c A 3 c 2 K 1 45 / 2 45 / 2 2c tg 45 / 2 2 1 3 tg 45 / 2 2c tg 45 / 2 2 3 1 tg
Főfeszültségek iránya 9 xz x zx z x xz 2 1 2 Síkok Z 1 X 1 1 x xz Z z zx 1 1 X 2 1-1 X-X X xz X Tengelyek z 2 1 x z x xz x zx Z 1 1
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 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
Feszültségek a talajban 12 ' u teljes hatékony semleges feszültség feszültség feszültség a talaj a szemcse- a pórusegészén vázon vízben Terzaghi
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
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 '
Feszültségtörténet - vízszintes feszültség 15 vízsz. hatékony normálfesz. ' x kpa 500 250 0 kezdeti feszültség ' z0 tehermentesülés újraterhelés ülepedés előterhelés ' zmax 0 500 1000 függőleges hatékony normálfeszültség ' z kpa
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 10 100 1000 függőleges feszültség kpa
Feszültségtörténet - nyírószilárdság 17 250 előterhelés nyírószilrádság kpa 125 kezdeti feszültség tehermentesülés újraterhelés ülepedés 0 ' z0 ' zmax 0 250 500 hatékony normálfeszültség ' kpa
Terhelés változás a talajban 18 Kezdeti állapot feszültségei 0 + u 0 0 Terhelés okozta feszültségek 0 u 0 u=? 0 =? Terhelés utáni feszültségek 0 + 0 + u=? u=0 u 0 u=u 0 u=u 0 +u=? ' 0 + =?
Talajok viselkedése terhelés hatására 19 v s = f(du) v s u V = V v = + u = /E s
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
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
Feszültségi és alakváltozási állapothatása 22 3 =0 3 =const. 3 =K 0. 1 3 = 1
Reziduális nyírószilárdság 23 nyírósfeszültség cs a nyírószilárdság csúcsértéke reziduális nyírószilárdság r nyírási elmozdulás Tömör homok Előterhelt agyag
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
Modellező talajvizsgálatok 25 φ és c vagy φ u és c u meghatározásakor (felvételekor) vegyük figyelembe a talaj további speciális tulajdonságait
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.
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
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
Triaxiális cella 29 1 3 3 3 3 1
Triaxiális cella 30
Triaxiális vizsgálat feldolgozása 31 0 deviátorfeszültség 1-3 kpa 0 100 200 300 400 500 600 13 fajlagos összenyomdás % 2 4 6 8 10 12 3 kpa 150 250 350 3 3 31 3 3 14 500 16 = 23,1 c = 37,3 kpa nyírófeszültség kpa 400 300 200 100 0 0 3 200 3 3 400 1 600 1 800 1 1000 normálfeszültség kpa
Dobozos nyírás 32 N T T N
Dobozos nyírás 33
Dobozos nyíróvizsgálat feldolgozása 34 200 nyírófeszültség kn/m 2 150 100 50 100 200 400 N T 0 0 2 4 6 8 10 12 T nyírási elmozdulás s mm N 200 = 17 c = 40 kn/m 2 nyírófeszültség kn/m 2 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 normálfeszültség kn/m 2