-
1
GLAVA 1 ISTRANI RADOVI
Projektovanje i izvoenje zemljanih objekata vri se na osnovu
poznavanja terenskih uslova. Tehniki ispravan i ekonomski opravdan
projekat zemljanih objekata u prvom redu se zasniva na poznavanju
tehnikih svojstava tla. Ukoliko ovih podataka nema ili su
nepouzdani onda se moe dogoditi da je objekat predimenzioniran ili
da nema dovoljnu stabilnost usijed ega mogu nastati nepredviene
tete, tako da u oba sluaja dolazi do veeg kotanja od stvarno
potrebnog.
Potreba poznavanja terena nastaje sa poetkom projektovanja
objekta (saobraajnica, aerodroma, brane i dr.) i traje sve do
detaljne razrade projekta, pa se esto nastavlja i u toku
graenja.
Zemljani objekti se izvode na tlu kao podlozi, zatim u tlu gdje
se vri otkopavanje, i od tla kao materijala za nasipanje. Ovo ini
sloenost zemljanih objekata, pa se otuda namee i sloeni rad u
pogledu istraivanja i ispitivanja.
Iz ovoga izlazi da istrani radovi treba da se uklope u
projektovanje odnosno izvoenje objekta, sa jasno odreenim zadatkom
u pogledu cilja koji se eli postii. S toga istrane radove treba
izvoditi prema utvrenom programu.
Programom istranih radova se utvruje obim i vrsta terenskih i
laboratorijskih ispitivanja, zatim nain i vrijeme ispitivanja, tako
da se na osnovu ovoga moe odrediti kotanje istranih radova. Program
istranih radova treba da je sastavljen tako da se radovi po njemu
racionalno izvode, a tokom izvoenja obim se moe izmjeniti (smanjiti
ili dopuniti). Istrani radovi ne predstavljaju nezavisnu fazu rada,
nego su oni sastavni dio projekta. Odavde proistie i uska
povezanost istranih radova sa pojedinim fazama izrade projekta.
Razrada programa istranih radova se vri prema fazama izrade
projekta. U ovom pogledu se razlikuju tri faze izrade projekta i
to: predprojekat, idejni projekat i glavni projekat.
Predprojekat se radi na planovima sitnije razmjere i slui za
generalno usvajanje rjeenja.
Idejni projekat se radi na geodetskim podlogama pogodne razmjere
u kojoj se moe jasno oblikovati trasa i niveleta, kao i da se sa
njih mogu bez tekoa da prenose popreni profili terena. U ovoj fazi
izrade projekta vre se uporedna povlaenja pravaca (varijanata) kao
i znaajnija pomjeranja po pravcu i visini, to se ini u cilju
postizanja to povoljnijeg rjeenja.
Glavni projekat se radi nakon usvajanja idejnog projekta.
Usvojeni pravac iz idejnog projekta se prenosi na teren, i slui kao
osovina za snimanje poprenih profila terena. Na snimljenim poprenim
profilima terena projektuju se zemljani objekti i vri se proraun
koliina radova.
Projektom treba da se rijee svi oni problemi koje je mogue
sagledati, pa stoga da bi projekat bio to realniji potrebno je
pored poznavanja svojstava tla, jo utvrditi i ostale inioce koji
posredno ili neposredno utiu na cijenu kotanja. Radi toga istrani
radovi treba da sadre:
a) geotehnike podatke i b) graevinsko-tehnoloke podatke.
Obzirom na to da je ovo sloena materija, program istranih radova
sastavlja grupa koju ine projektant i geotehniki strunjaci (geolog
i geomehaniar). Projektant definie zadatak na osnovu koga se
sastavlja program istranih radova.
1.1. Geotehnika istraivanja
Pri sastavljanju programa za geotehnike istrae radove polazi se
od podataka koji su potrebni za pojedinu fazu izrade projekta. Za
predprojekat je potrebno sagledati optu sliku ire oblasti terena
posebno u geolokom i hidrogeolokom pogledu.
-
2
Za ovo se u prvom redu koriste geoloke karte, a zatim obilaskom
terena prikupljaju podaci, utvruju se opte karakteristike terena a
posebna panja se obraa na mijesta koja su nepovoljna za izgradnju
zemljanih objekata.
Sa gledita stabilnosti terena, po obliku se moe vidjeti da li je
u pitanju nestabilno tlo, odnosno po izgledu se moe zakljuiti da li
je teren jo u pokretu ili se stabilizirao. Kod prosuivanja o
stabilnosti terena potrebno je uzeti u obzir i izmjene koje nastaju
pri izgradnji zemljanog objekta, ime se najee naruava postojea
ravnotea.
Paljivo osmatranje vegetacije moe ponekad da bude od koristi,
jer se zna da neke biljke uspjevaju samo na vlanom terenu.
U sluaju kada na nekom potezu nije mogue donijeti odreene
zakljuke o geolokim odnosima, onda se u ovoj fazi izrade projekta
mogu koristiti geofizike metode, pa i po neka buotina.
Prikaz geolokih podataka u ovoj fazi obino se daje na
situacionom planu (sl. 1.1).
Slika br. 1.1
Osnovni geotehniki podaci potrebni za idejni, odnosno glavni
projekat su:
- geoloki sastav terena, - hidrogeoloke odlike terena, -
fiziko-mehanika svojstva tla.
U pogledu geolokog sastava terena razlikuju se tri sloja, koji
su od znaaja za zemljane objekte i to: povrinski sloj, prelazni
sloj i baza (sl. 1.2).
Slika br. 1.2
Povrinski sloj je izloen neposrednom djelovanju vode, mraza,
temperature i vegetacije, pa je tlo u svakom pogledu slabo, te ga
pod nazivom humusni sloj redovno uklanjamo.
Prelazni sloj takoe dolazi pod udar spoljnih inioca pa je
dijelom ili potpuno raslabljen, to treba ispitivanjen
ustanoviti.
Baza predstavlja sloj koji se nije mijenjao pod uticajem
spoljnih inioca. Pored ovoga potrebno je ispitati slojevitost
terena, tj. odrediti: pravac pruanja slojeva, njihovu debljinu i
naravno vrstu materijala u pojedinim slojevima.
Detaljnija geoloka ispitivanja se vre na slabijim mjestima kao
to su: klizita, movarna mjesta, osulina i dr.
to se tie hidrogeolokih odnosa, potrebno je razjasniti niz
pitanja koja se odnose na reim podzenih voda i to: nain pojave
podzemne vode, dubina nivoa, poloaj vodonosnih slojeva i njihova
povezanost, kretanje vode i sl. Rezultati ovih ispitivanja su veoma
znaajni jer voda u tlu smanjuje mu otpornost na smicanje,
zatim nosivost, odnosno vrstou uopte.
Od fiziko-mehanikih svojstava tla potrebno je najee poznavati
slijedee: zbijenost, zapreminsku teinu, granulometrijski sastav,
nosivost, vrstou na smicanje (kohezija i ugao unutaranjeg trenja) i
dr.
Program istranih radova se sastavlja prema vrsti objekta i
sloenosti terena koji se ispituje, a u vezi sa ovim se utvruje nain
i metoda istraivanja. Iz ovoga izlazi da program treba da je
prilagoen iznalaenju injenica koje treba za pojedine sluajeve
utvrditi.
-
3
1.1.1. Metode geolokih istraivanja
Pod metodom istraivanja podrazumjeva se nain izvoenja i
redosljed radova koji se provode sa ciljem da se dobiju geotehnike
karakteristike tla u kvalitativnom i kvantitativnom pogledu.
Postoji vie metoda za opte geotehniko istraivanje, od kojih osnovne
treba da poznaje i projektant zemljanih objekata, pa se iz ovog
razloga ukratko prikazuju.
Od geofizikih metoda u praksi se najvie primjenjuju slijedee:
geoelektrine, geoseizmike i radioaktivne.
1. 1. 1. 1. Geoelektrine metode
Zasnivaju se na odreivanju specifinog otpora tla, koji se
odreuje iz mjerenih potencijala elektrinog polja stvorenog uvoenjem
elektrine struje u tlo, izmeu dvije strujne elektrode E (sl.
1.3).
Slika br. 1.3
Strujne elektrode E - dva elina klina zabiju se u teren na
odstojanju koje je priblino jednako trostrukoj dubini sloja koji se
ispituje, a izmeu ovih se zabiju mjerne
elektrode M, prema slici 1.3. Elektrina struja, obino iz
baterija se proputa kroz teren. Dio elektrine struje primaju mjerne
elektrode na koje je ukljuen voltmetar za mjerenje napona. Iz
izmjerene potencijalne razlike srauna se specifini otpor tla, vri
se zatim poreenje sa poznatim vrijednostima specifinog otpora za
pojedine vrste tla i izvode zakljuci o sastavu terena.
1.1.1.2. Geoseizmike metode
Zasnivaju se na mjerenju vremena rasprostiranja talasa kroz tlo
koji nastaju pri eksploziji u jednoj plitkoj buotini. Mjerni
instrumenti (geofoni) rasporede se du profila koji se ispituje sa
ciljem da registruju pokrete terena. Iz registrovanih podataka se
sraunaju dubine i nagibi graninih povrina pojedinih slojeva
terena.
1.1.1.3. Radioaktivne metode
Ove metode se zasnivaju na mjerenju radijacije radioaktivnih
izotopa. Kao izvori zraenja, obino se koriste gama zraci
radioaktivnog kobalta ili ceziuma. Osnovu za odreivanje sastava tla
ini koliina upijenih gama zraka, koja je srazmjerna gustoi
materijala. Ova metoda zahtijeva posebne mjere zatite ljudi pri
radu.
1.1.1.4. Istrana buenja i otkopavanja
Istranim buenjem se utvruje geoloki sastav, hidrogeoloki odnosi
i iz buotina se uzimaju uzorci za laboratorijska ispitivanja.
Prenik buotine zavisi od svrhe kojoj treba da poslui, a najmanji
prenik je 60 mm, pri emu se obino dobijaju poremeeni uzorci, dok za
neporemeene uzorke treba da bude vei prenik. Rezultati dobijeni
buenjem se grafiki registruju u profilu istrane buotine. Broj
buotina zavisi od vrste i sloenosti tla. Pribor za istraivanje
buotinama prikazan je na slici 1.4.
Istrani rovovi i otkopi izvode se u cilju detaljnijeg
istraivanja terena, tako da se dobiju to pouzdaniji podaci o
tlu.
Istrana okna i potkopi se izvode radi istraivanja dubljih
dijelova terena. Rade se u sluaju kada buenja ne pruaju dovoljno
pouzdane podatke, tj. kada je nuno sagledati teren u irem prostoru
i uzeti neporemeeni uzorak za laboratorijska ispitivanja.
Dubina do koje treba vriti istrane radove zavisi od vrste i
dimenzija objekata, kao i od sloenosti terena, pa u ovom pogledu
potrebno je da se ispitivanje vri do dubine koja utie na stabilnost
objekta.
-
4
Ako je kod nasipa pritisak na teren manji od 6 N/cm2, i kod
usjeka dubina manja od 3 m, onda se ispitivanje vri do dubine 3 m,
odnosno do nivoa podzemne vode. Ako je pritisak nasipa vei od 6
N/cm2, onda je potrebno vriti istrane radove do dubine gdje se moe
pouzdano da izvri provjeravanje nosivosti tla. Ako nema drugih
propisa moe se uzeti da je najmanja dubina ispitivanja jednaka
irini krune nasipa, odnosno usjeka. Kod slabonosivih slojeva
istraivanje se vri do dobronosivog sloja terena.
Slika br. 1.4
U sljedeim slikama se prikazuje dubina istraivanja i u
zavisnosti od vrste objekta.
Kako se iz slike 1.5 vidi, dubina ispitivanja se odreuje prema
uslovu stabilnosti pojedinog objekta.
Slika br. 1.5
Metode ispitivanja tla buenjem u razliitim materijalima
prikazane su na slici 1.6.
Slika br. 1.6
Ispitivanje tla
Jedna od praktinih metoda ispitivanja tla je klasino kopanje
probnih rovova. Tako ispitivanje omoguuje vizuelnu inspekciju
situacije u tlu do dubine kopanja. Situacija u tlu se identifikuje
na zidovima probnog rova a mogue je odrediti vrste i slojevitost
tla na pojedinim dubinama, kao i debljine
esma
Kolona Isplaka
Oprana stijena
Sitna sljaka Glina pijesak
Konsolidovana i vrsta stijena
-
5
slojeva razliitog materijala u tlu. Ova metoda omoguava uzimanje
uzoraka tla sa zidova ili dna rova ime se moe optimizirati
uzrokovanje biranjem karakteristinih uzoraka. Klasino kopanje
rovova moe se obaviti runo ili mehanizovano, a najee se za ovu
vrstu ispitivanja tla koriste hidraulini bageri kaikari sa donjim
kopanjem (obrnuta kaika) slika 1.7.
Slika br. 1.7. Ispitivanje tla kopanjem kanala
Ispitivanje tla kopanjem rovova omoguava ispitivanje tla koje
nije mogue buotinama. Metoda daje bolje rezultate u pogledu
snimanja prisustva vode u tlu, uoavanja varijateta u tlu, kao i
posebnosti koje se mogu javiti u ispitivanom podruju (prisustvo
podzemne vode, izvora vode, pukotine u tlu i slino). Metoda ne
zahtijeva velika finansijska ulaganja u istraivanje, mogu biti
obavljena sa lako dostupnom mehanizacijom i kratkom vremenskom
periodu (npr. manje od jednog dana). Dubina ispitivanja moe
varirati, u ovisnosti od tehnikih karakteristika opreme koja radi
na kopanju rova, ali obino ne prelazi dubinu od 5 m.
1.1.1.5. Izrada potkopa i analize kvaliteta materijala
Postupak istranih radova na terenu obino je definisan projektom
u cilju dobivanja tanih informacija o terenu na kojem se planiraju
zemljani ili drugi graevinski radovi.
Jedan od naina istraivanja je izrada potkopa (slika 1.7).
Projekat istranih radova i ispitivanja terena i stijenskih masa
po svom obimu i vrstama obuhvata primjenu svih najneophodnijih
metoda istraivanja sa ciljem definisanja geoloko-hidrogeolokih,
ininjersko geolokih i geotehnikih uslova terena na kojem e se vriti
zemljani ili drugi graevinski radovi. Zadatak istranih radova i
ispitivanja sastoji se u slijedeem:
- definisanje geotehnikih karakteristika stijenskih masa, -
definisanje sastava terena i diskontinualnost stijenskog masiva, -
definisanje seizmolokih projektnih parametara zemljanog ili
graevinskog objekta. - definisanje vodopropusnosti stijenskih masa
po dubini i bonom prostiranju, - utvrivanje pravca kretanja i
hemizam podzemnih voda
Slika br. 1.7
Da bi se utvrdilo stanje terena potrebno je obaviti niz
istraivanja:
Geoloka istraivanja i ispitivanja, Geofizika ispitivanja
Geotehniki istrani radovi
-
6
Geoloka istraivanja i ispitivanja podrazumijevaju niz
aktivnosti:
- Buenje istranih buotina sa jezgrovanjem i slaganje jezgra u
sanduke, - Zacjevljenje buotina elinim cijevima sa ugradnjom
filterskog i tampon sloja, - Ugradnja betonskih blokova i kapa -
zatvara piezometarskih buotina, - Snimanja buotina TV sondom na
odreenoj dubini buotine radi ocjene pukotina, kaverni sa prostornom
orjentacijom, - Osmatranje oscilacija nivoa podzemnih voda, -
Mikroskopska mineraloko-petrografska ispitivanja uzoraka stijene iz
buotina i potkopa, - Hemijske analize uzoraka podzemne vode iz
buotina u sunom i kinom periodu, - Bojenje buotina
natrijumfloresceinom ili drugim sredstvom radi identifikacije, -
Osmatranje pojave boje, - Upumpavanje odreene koliine vode u
obojenoj buotini u odreenom vremenskom intervalu, - Ispitivanje
vodopropusnosti nekom od metoda na odreenim nivoima, - Proiavanje
piezometarskih buotina, - Izrada istranih potkopa poprenog presjeka
obino 2x2m, duine po potrebi do 100 m, - Proiavanje i otvaranje
ulaza u potkop, - Izrada lica za tlani jastuk odreenih dimenzija
(npr. 0,5 x 3 x 4 m), - Izrada blokova "in situ" (npr. 80x80x40 cm)
u potkopima za opite smicanja slika 1.8.
Geofizika ispitivanja obino podrazumijevaju slijedei niz
aktivnosti:
- Refrakciono-seizmika ispitivanja (npr. profilnim postupkom) na
odreenom broju povrinskih profila graevinskog objekta ekstradusu i
intradosu brane, - Ispitivanje "Cros-hole" postupkom
(prozraivanjem) po dubini izmeu buotina i potkopa po osi brane do
dubine od 40m, - Mikroseizmiko kartiranje du istranih potkopa -
Mikroseizmika ispitivanja stijenske mase oko tlanih jastuka, -
Mikroseizmika laboratorijska ispitivanja na uzorcima stijene iz
potkopa - monolita.
Slika br. 1.8
Geotehniki istrani radovi podrazumijevaju slijedea
istraivanja:
- Ispitivanje statikih deformabilnih karakteristika stijenske
mase pomou tlanih jastuka, - Ispitivanje vrstoe na
smicanje"stijena-stijena" na stijenskim blokovima (dimenzija npr.
80x80x40 cm) slika 1.8, - Ispitivanje vrstoe na smicanje po
diskontinuitetima (npr. pomou cilindrinih uzoraka odreenog prenika
npr. 300 mm), - Laboratorijska ispitivanja na uzorcima monolita
stijene - geotehnika, - Laboratorijska geotehnika ispitivanja na
uzorcima materijala iz ispune u rasjedima i pukotinama.
Podloge neophodne za definisanje pozicije graevinskog objekta
obino obuhvataju slijedee:
- Analiza podloga za ocjenu geoloko-geomehanikih karakteristika,
- Hidroloko-meteoroloke podloge, - Ispitavanje kvaliteta vode, -
Definisanje naina i mjesta vodozahvata vode, - Definisanje
seizmolokih parametara za potrebe projektovanja graevinskih
objekata i postrojenja, - Postavljanje seizmoloke stanice, -
Definisanje mikrolokacije graevinskog objekta, - Prognoza kvaliteta
vode.
-
7
1.1.2. Fiziko-mehanika ispitivanja
Da bi se dobila potpuna slika o terenu gdje treba da se radi
zemljani objekat, potrebno je pored geolokih podataka raspolagati
jo i sa podacima o fiziko-mehanikom svojstvu tla. Za ova
ispitivanja se veinom uzimaju uzorci na kojima se vre
laboratorijska ispitivanja mada se u nekim sluajevima vre i
terenska ispitivanja.
Za praksu uopte je znaajno da se rezultati svih ispitivanja, pa
naravno i ovih, pravilno iskoriste. Da bi se ovo ostvarilo potrebno
je da projektant i izvoa poznaju svojstva tla, kao i osnove
njihovog ispitivanja, pa se u tom cilju i prikazuju.
1.1.2.1. Zapreminska i specifina teina
Zapreminska teina se koristi pri proraunu stabilnosti zemljanih
objekata zatim slui kao vrijednost po kojoj se ocjenjuje zbijenost
materijala i dr. Obino se koristi zapreminska teina u suvom stanju
(s) i predstavlja odnos teine materijala u suvom stanju (Gs ) u N
ili kN prema zapremini zajedno sa upljinama i porama (V) u cm3 ili
m3. Prema tome zapreminska teina je:
s = Gs/ V (N/cm3) ili (kN/m3) (1)
Ako zapreminska teina nije odreena moe se za neke materijale
uzeti da iznosi:
obina zemlja 17 kN/m3, pijesak i ljunak (suh) 18 kN/m3, pijesak
i ljunak (vlaan) 20 kN/m3, tucanik 18 kN/m3, glina 21 kN/m3.
Specifina teina tla je odnos teine prema zapremini (bez pora),
pri odreenoj temperaturi i vlanosti. Slui kao vrijednost pri
odreivanju poroznosti i za ocjenu mineralokog sastava u tlu.
1.1.2.2. Granulometrijski sastav tla
Odreuje se prosijavanjem ili po metodi taloenja. Izraava se
krivom koja slui za klasifikaciju i identifikaciju tla, kao i za
ocjenu svojstva tla u pogledu postojanosti na mrazu, zatim
mogunosti zbijanja. Slui takoe za odreivanje ujednaenosti sastava
tla po Hazenu. Koeficijent sastava tla N predstavlja odnos prenika
zrna koji odgovara ordinati 60 % (d60) i prenika zrna koji odgovara
ordinati 10 % (d10) (slika 1.9)
Slika br. 1.9
N = d60/d10
N < 5 tlo je ravnomjernog sastava N = 5 do 15 tlo je umjereno
neravnomjernog sastava N > 15 tlo je neravnomjernog sastava.
1.1.2.3. Zbijenost tla
Odnos upljina prema vrstoj masi u tlu predstavlja zbijenost.
Zapreminski izraen ovaj odnos ini koeficijent poroznosti e, koji
slui za odreivanje relativne zbijenosti tla D. Relativna zbijenost
tla D je
-
8
broj koji pokazuje odnos prirodne zbijenosti, odnosno one koja
se ispituje, prema najveoj zbijenosti koja se postie kod istog tla.
Prema tome vrijednost relativne zbijenosti je:
minmax
imax
minmax
imax
VVVV
ee
eeD
=
= (2)
n1n
e
= (3)
gdje je: emax = najvei koeficijent poroznosti, tj. koeficijent
koji odgovara najveoj zapremini materijala Vmax,
ei= koeficijent poroznosti materijala koji se ispituje, tj. onog
ija je zapremina Vi,
emin= najmanji koeficijent poroznosti, koji odgovara najmanjoj
zapremini tla.
Kod zemljnih objekata je potrebno da D bude vee od 0,7.
Zbijenost tla moe se odrediti pomou ploe, o emu e biti govora
kasnije.
Slika br. 1.10
1.1.2.4. Nosivost tla
Nosivost tla se karakterie otporom koga ono prua pritisku.
Odreivanje nosivosti tla se vri razliitim metodama, od kojih se
najee primjenjuju: kalifonijski indeks nosivosti (CBR), modul
stiljivosti (Me) i grupni indeks (IG).
CBR vrijednost (California Bearing Ratio) predstavlja odnos
izmeu optereenja p koje je potrebno da se klip prenika 4,98 mm
utisne u materijal do dubine 2,54 mm brzinom 1,27 mm/min i
optereenja ps koje predstavlja standardni pritisak kojim isti klip
pod istim uslovima moe da se utisne u standardni materijal
(mehaniki zbijeni tucanik). Vrijednosti p i ps su N/cm2, a odnos je
izraen u procentima (p/ps) 100 % (slika 1.11).
CBR=(p/ps) 100 (4)
Slika br. 1.11
Nosivost tla se izraava vrijednostima CBR. Za ocjenu kvaliteta
moe se uzeti slijedea orijentacija.
2 - 5 % vrlo loe tlo, 5 - 8 % loe tlo, 8 - 20 % srednje do dobro
tlo, 20 - 30 % vrlo dobro tlo.
O modulu stiljivosti se govori u poglavlju o kontroli zbijenosti
nasipa.
Pritisak u N/cm2
-
9
GRUPNI IDEKS (IG) je broj koji pokazuje pogodnost materijala za
zemljane objekte. Ovaj broj zavisi od koliine materijala koja proe
kroz sito kvadratnog otvora veliine 0,074 mm, zatim granice teenja
i indeksa plastinosti. Odreuje se po obrascu
IG = 0,2a + 0,005 ac+0,01bd (5)
u kome su oznake a, b, c, d, odreene zavisno od procenta prolaza
zrna kroz sito, kao i od granice teenja i indeksa plastinosti. Tako
ako se sa x oznai procenat zrna koja prolaze kroz sito od 0,074 mm
onda je za:
Za granicu teenja WL:
Za indeks plastinosti IP:
Ukoliko je grupni indeks manji zemljite je bolje i obratno. Za
ocjenu kvaliteta tla slue sljedee granice: IG = 0 vrlo dobro tlo IG
= 0-1 dobro tlo IG = 2 4 srednje dobro tlo IG = 5 9 loe tlo IG
=10-20 vrlo loe tlo
1.1.2.5. vrstoa smicanja
Pod vrstoom smicanja podrazumjeva se unutarnji otpor koga prua
tlo pri dejstvu spoljnih sila koje tee da ga razdvoje.
Razdvajanje kod tla nastaje u trenutku kad napon smicanja
dostigne granini uslov pri kome nastaje lom, a to je kad smiui
napon ima najveu vrijednost koja je odreena Kulonovim obrascem:
= c + n tg
Kako se iz obrasca vidi vrstoa smicanja zavisi od meusobne veze
estica izraena kohezijom c, zatim od veliine napona n koji je
upravan na povrine smicanja i od ugla unutarnjeg trenja . Ove
veliine se odreuju eksperimentalnim putem - opitom smicanja.
Iz vie opita izvrenih neposrednim smicanjem mogu se odrediti
vrijednosti c i prema slici 1.12.
-
10
Slika br. 1.12
1.1.3. Voda u tlu
Voda u tlu ima veoma znaajnu ulogu, bilo da se javlja kao
nevezana - podzemna voda, ili kao vezana - kapilarna voda.
Podzemna voda ispunjava upljne u tlu i obrazuje ogledalo iji
nivo moe da se mijenja to zavisi od vie uticajnih inioca.
Kapilarna voda se javlja kod finozrnih materijala i spada u
grupu vezanih voda za tlo. Ova voda se teko moe ocjediti putem
dreniranja. Kapilarna voda se nalazi u sitnim porama i moe da se
die u visinu i pri tome kod nekih materijala izaziva bubrenje ili
slijeganje, a usljed smrzavanja mogu se u tlu javiti i deformacije.
Zona kapilarne vode se obrazuje iznad nivoa podzemne vode i penje
se u visinu zavisno od irine pora u tlu. Ako je visina kapilarnog
penjanja vode oznaena sa Hk onda ona za neke vrste tla iznosi:
fini pijesak Hk = 0,1 - 0,5 m les Hk = 2,0 5,0 m glina Hk = 5,0
50,0 m
Sadraj vode kod krupnozrnih materijala (ijunkovito-pjeskovitih)
u pogledu mehanikih svojstava, je bez uticaja. Voda kod vezanih
materijala smanjuje koheziju i ugao unutarnjeg trenja, ime znatno
smanjuje vrstou smicanja kod ove vrste tla.
1.1.4. Dejstvo mraza
Mraz djeluje u tlu samo ako ima jo i prisustva vode. Poznato je
da voda kod +40C ima najveu gustinu i kod daljeg sniavanja
temperature, poveava svoju zapreminu tako da pri prelasku u led ovo
poveanje iznosi oko 9 %.
tetno dejstvo mraza na tlo je u tome to se usljed poveanja
zapremine izdie tlo po povrini, a pri kravljenju se ono usljed vode
omekava i lako se oteuje. Naroito je nepovoljna uestalost ovih
izmjena.
Dubina prodiranja mraza u tlo zavisi od vremene trajanja i jaine
mraza. Rauna se da temperatura mraza izmeu 0C i - 20C djeluje u 30
dana do dubine od 1 m.
Pored sadraja vode u tlu osjetljivost na mraz zavisi i od vrste
tla.
Na dejstvo mraza su vrlo osjetljivi prainasti materijali,
prainasta-glinovita tla, sitno pjeskovita-glinovita tla i
materijali sline vrste. To su uglavnom oni materijali u kojima udio
finih estica iznosi vie od 10%. Djelovanjem mraza u ovakvom tlu
obrazuju se slojevi u vidu soiva i traka, tako da dolazi do
razdvajanja tla (slika 1.13). Obrazovani ledeni slojevi i soiva se
poveavaju nadolaenjem vode, bilo povrinske ili podzemne. Naroito
tetno moe da djeluje podzemna voda koja pritie putem kapilara, jer
ledeni kristali privlae kapilarnu vodu.
Slika br. 1.13
-
11
Drukiji je odnos kod ijunkovito-pjeskovitog tla, dakle kod
materijala sa srazmjerno grubim porama gdje je smrzavanje
ravnomjerno. Ako su upljine samo dijelom ispunjene vodom tada se
led iri u upljinama koje su ispunjene vazduhom, bez vidljivih
posljedica. Ako su upljine potpuno ispunjene vodom tada se moe tlo
podii za veliinu poveanja zapremine, naravno srazmjerno dubini
smrzavanja. Ako bi zapremina upljina bila 33% i sa potpunom
zasienosti sa vodom, izdizanje na 1m dubine smrzavanja bi iznosilo:
1m (9/100) (1/3 ) =3 cm.
Dakle kod najnepovoljnijeg sluaja podizanja usljed dejstva mraza
moe kod ove vrste tla iznositi 3% dubine smrzavanja, to je praktino
mala veliina.
Za ocjenu tetnog dejstva mraza postoji vie kriterija. Tako po
Casagrandeu, tlo je osjetljivo na dejstvo mraza ako mu je
koeficijenat ravnomjernosti manji od 5 a sadri vie od 10 % zrna
krupnoe ispod 0,02 mm, ili kad je tlo neravnomjernog sastava tj.
kod koga je koeficijent ravnomjernosti vei od 15 a sadri vie od 3%
zrna ispod 0,02 mm.
Zatita od mraza kod zemljanih objekata se vri tako to se u zoni
smrzavanja ugrauje materijal koji je otporan na smrzavanje. Dakle
kod usjeka e se vriti zamjena tla podlonog djelovanja mraza sa
materijalom koji je otporan na ovo djelovanje, a takoe e se kod
nasipa ugraivati ovaj materijal, obino ljunkovito-pjeskoviti.
Kod ostalih objekata, zatita se vri na taj nain to se temelji
ukopavaju na dubinu ispod granice smrzavanja.
1.2. Prikaz podataka
Rezultati geotehnikih istranih radova treba da su grafiki
predstavljeni u situaciji, uzdunom profilu i karakteristinim
poprenim profilima, kao i u izvjetaju koji dolazi uz ovaj
elaborat.
Predstavljanje podataka u situaciji vri se na geotehnikim
kartama pogodne razmjere. Kod sloenih terenskih uslova rade se
karte u krupnijoj razmjeri, a ponekad se u ovakvim sluajevima
prilau i blok-dijagrami.
U uzdunom geotehnikom profilu se prikazuju osnovni geotehniki
podaci po osovini objekta.
Karakteristini popreni profili se rade na mjestima koja su
znaajna sa gledita stabilnosti objekta, bilo da se radi o padinama
ili nosivosti pojedinih slojeva. U ovom sluaju je od znaaja da se
prikau slojevi koji su nepovoljno nagnuti prema osovini objekta.
Numeriki podaci se daju odreeno, koncizno i jasno kako bi mogli
posluiti za praktne svrhe.
U izvjetaju uz ovaj elaborat treba opisati i razjasniti one
podatke koji su od znaaja, a nisu mogli da se grafiki predstave,
niti da se daju numeriki. Kao primjer u ovom pogledu je opis
klimatskih uslova (godinje promjene temperature, koliina
atmosferskog taloga, snjeni pokriva, izloenost prema suncu i dr.) i
drugi inioci koji utiu na geotehnike karakteristike tla.
1.3. Graevinsko-tehnoloki istrani radovi
Graevinsko-tehnoloka istraivanja se vre sa ciljem da se odrede
oni inioci, koji pored geotehnikih, imaju znatnog uticaja na
rjeenje izrade zemljanih projekata posebno sa ekononskog gledita.
Istraivanja u ovom pogledu treba da razjasne one faktore od kojih
neposredno ili posredno zavisi kotanje objekta.
Tenja pri izradi projekta se usmjerava na to da on bude to
realniji pogotovo u pogledu kotanja, pa se zbog toga pri njegovoj
izradi mora voditi rauna o organizaciji odnosno tehnologiji rada.
Radi ovoga se u svakom sluaju moraju posebno razmotriti svi oni
uslovi od kojih ovisi racionalno rjeenje izvoenja. Glavni inioci u
ovom pogledu navode se u daljem izlaganju.
1.3.1. Podjela tla
Tlo je u prirodi veoma razliito, to sa praktine strane ini tekoe
u razmatranju bilo sa koga gledita. Radi toga se tlo svrstava u
grupe sa kojima je u tehnikom pogledu lake raditi.
-
12
Postoje razlilta gledita po kojima se tlo moe svrstati u grupe.
Sa gledita izvoenja zemljanih radova stara podjela, koja se i sada
koristi zasniva se na otporu koga tlo prua pri kopanju runim
alatom. Prema ovoj podjeli ima sedam kategorija koje su prikazane u
tabeli br. 1. Kada se uzme u obzir injenica da se sada otkopavanje
rijetko vri runo, onda je jasno da je ova podjela prevaziena.
Primjenom mehanizacije za zemljane radove postavlja se i zahtjev
za uvoenjem odgovarajuih kriterija pomou kojih se tlo svratava u
grupe. Tako pored otkopavanja, kao mjerodavno treba da se uzme jo i
otpor pri utovaru i transportu, odnosno svojstva tla kao saobraajne
povrine.
Tabela 1. Kategorije
po GN 200
I II III IV V VI VII
Kategorije za mainski rad a b b c c d d
Svojstva Nevezano tlo Slabo vezano tlo
vrsto vezano tlo
Trona i meka stijena
Meka i ispucala
vrsta stijena
Vrlo vrsta stijena
Vrsta tla Rastresita
zemlja pijesak
Obina zemlja, glinoviti pijesak i ljunak
vrsta glina, glinci, laporci
Meki pjeari, laporoviti
kriljci, meki i raspadnuti krenjak
Pjear, kreda, slabiji
krenjak vrsti
pjeari, krenjak
Granit, gnajs, porfir
Zapreminska masa t/m3 1,5-1,7 1,6-1,8 1,8-2,0 1,9-2,7 2,2-2,8
2,3-2,9 2,4-3,0
Sredstvo kopanja Lopata Aov Pijuk, kramp
Pijuk i uskija
Kramp, uskija, klinovi,
eksploziv Eksploziv Eksploziv
Rastresitost %
Privremena Stalna
15 0-2
20 2
25 4
30 6
35 8
45 15
50 20
Istraivanjem se utvrdilo da uzajamni odnos izmeu tla i sredstva
za rad zavisi uglavnom od veze zrna u tlu, odnosno od povezanosti
zrna koja su u sklopu materijala. Obzirom na ovo opta podjela tla
bi bila:
nevezana zemlja vezana
upletena
trona (rijava) stijena vrsta
Podjela na nevezane (nekoherentne) i vezane (koherentne)
materijale je poznata, a izdvajanje upletene zemlje je uinjeno iz
razloga to se ona mora posebno raskopavati rijaima. U ovu vrstu tla
bi dole masne zbijene stijene i slini materijali koji se takoe
moraju prethodno raskopavati rijaima. Uopte za materijale ove
vrste, kao i za trone, odnosno rijave stijene primjenjuju se
sredstva za raskopavanja-rijai, tako da se one po teini rada na
otkopu mogu izjednaiti i svrstati u jednu kategoriju. Prema ovome,
pri primjeni mehanizacije za zemljane radove, podjela tla bi se
mogla izvesti u etiri osnovne kategorije (tabela 2).
Svrstavanje tla u pojedine kategorije ne moe se precizno
izvriti, samim tim to ni priroda nije definisala granice pojedinih
vrsta. Da bi se odreivanje pojedinih kategorija to pravilnije
izvrilo potrebno je uzeti u obzir otpore koji se javljaju pri radu.
U ovom pogledu znaajno je ispitati:
a) otpor pri kopanju, b) otpor pri utovaru i transportu, odnosno
otpor pri punjenju, stepen punjenja, rastresitost. c) svojstva tla
kao saobraajne povrine (kolovoza), gdje se podrazumjeva nosivost,
trenje i otpor
kotrljanja.
-
13
Tabela 2. Kategorija Vrsta tla Sredstva za
otkopavanje Kategorizacija prema
GN.200 a Rastresita zemlja,pjesak Utovarivai I b Obina zemlja,
glinoviti pjesak i ljunak, glina, meki glinci
Strugalice (buldozer, skrejper) II i III
c
Upletena zemlja, masna zbijena glina, rijave stijene, trone
stijene,
laporoviti kriljci, meki pjeari i krenjaci
Rijai i strugalice IV i V
d vrsti pjeari i krenjaci, granit, gnajs Eksploziv VI i VII
Ispitivanje navedenih uticaja moe se izvriti eksperimentalnim
putem, odreivanjem pojedinih pokazatelja. Ovakva ispitivanja bie
opravdana za velike obime zemljanih radova, dok za manje koliine
bie dovoljno da se ove veliine ocjene. U svakom sluaju navedeni
faktori e pomoi da se to pravilnije odredi kategorija tla.
1.3.2. Rastresitost materijala
Svako prirodno tlo se pri kopanju raspada u sitne dijelove i
usljed toga mu se poveava zapremina. Poveanje zapremine bie vee kod
vrstog tla i obratno. Poveanje zapremine u odnosu na zapreminu
prirodnog tla zove se rastresitost. Rastresitost se moe izraziti
kao dodatak od % na zapreminu prirodnog zemljita V ili kao neki
koeficijent rastresitosti K kojim se mnoi V, gdje je :
K = 1+ (/100) (7)
Razlikuju se dvije vrste rastresitosti i to: privremena i stalna
rastresitost.
Privremena rastresitost nastaje neposredno pri otkopavanju i to
je ustvari najvea rastresitost. Veliina privremene rastresitosti
slui pri odreivanju broja transportnih sredstava. Zbog toga se
privremena rastresitost prikazuje jo i kao tzv.koeficijenat
tovarenja.
Primjena koeficijenta tovarenja koristi se pri kalkulaciji
cijena, jer se obraunavanja zemljanih objekata baziraju na koliini
samoniklog prirodnog tla.
Primjer: Za tronu stijenu koeficijent tovarenja iznosi K=1,30,
pa e u vozilo sa sandukom zapremine 3,00m3 moi da se napuni sa
V=(3,00/1,30)=2,30m3 samoniklog tla.
Stalna rastresitost se javlja u sluaju kad iskopani materijal
ponovo zbijamo (u nasipu), pri emu se ne postie zbijenost
samoniklog tla. Veliina stalne rastresitosti slui kod izraunavanja
koliina zemljanih masa koje su potrebne za izradu nasipa.
Primjer: Za izradu nekog nasipa zapremine 8.400m3 od materijala
ija je stalna rastresitost 6 % bie potrebno otkopati X (m3)
samoniklog materijala.
X [ 1+ (6/100) ] = 8.400 m3
odakle je X = ( 8.400/1,06) = 7.924 m3
Izuzetno se moe dogoditi, ako tlo nije dovoljno konsolidovano,
da se nakon zbijanja dobije vea zbijenost, odnosno manja zapremina
od prvobitne.
Vrijednosti privremene i stalne rastresitosti su date u tabeli
kategorizacije tla po GN.200.
-
14
1.3.3. Ostala istraivanja
U cilju izrade to realnijeg projekta, kao i za ispravno
provoenje organizacije izvoenja zemljanih radova potrebno je
ispitati i utvrditi jo niz graevinsko-tehnolokih inioca i to:
- Nalazita graevinskog materijala (kamen, ljunak), - Pozajmita
za izradu nasipa gdje nedostaje materijal iz usjeka, - Deponije -
odlagalita suvinog ili loeg materijala, gdje su od znaaja pored
ostalog stabilnost
podloge i trokovi otkupa zemljita, - Klimatski uslovi u pogledu
trajanja graevinske sezone, a takoe i u pogledu odravanja objekta,
- Meteoroloki uslovi u toku graevinske sezone na osnovu dugo- i
kratkoronih programa,
naroito u pogledu predvianja kinih perioda, - Obraslost terena
rastinjem (vrsta, gustina, debljina panjeva i dr.), - Nain zatite
kosina zemljanih objekata obzirom na klimatske, mjesne i ostale
uslove, - Postojee saobraajnice i mogunost pristupa gradilitu, -
Snabdjevanje pijaom i tehnikom vodom, - Snabdjevanje pogonskom
energijom (dalekovodi), - Smetnje koje e initi objekti u blizini
(potresi usljed miniranja, zbijanja nasipa i dr). Ovdje se
podrazumjevaju i postojee komunikacije i veze, - Mogunost
odvoenja vode sa objekta, naroito u blizini naselja.