Mechanika zemin a zakládání staveb

Mechanika zemin a zakládání staveb

1. přednáška

Podpořeno projektem FRVŠ č. 2883/2011

LS 2011/2012

MECHANIKA ZEMIN ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

Doc. Jettmar B 518

Tomasso PisanoGiovanni di Simone1173-1272-1350

1272… 90 cm1992…447 cm

H=56,4 m14 453 tun

294 schodůtl.zdi 2,5 mprůměr zákl. 19,6 m

Šikmá nestabilita

600 t

25 mio USD

Structural Mechanicsdeformation

failuremember design

Hydrologysurface fluid flow

Geologycomposition

genesisprocesseshydrology

Continuum Mechanicselasticityplasticityidealisation

Rock Mechanicsdeformation

failureseepage

applications

Soil Mechanicsdeformation

failureseepage

applications

Public Policycodes

standardlaws+compliance

Contract Lawspecifications

Risk Managementobservational method

risk assessmentinstrumentation

Mechanical Engineeringdrilling

instrumentsexcavation

Constructionpractice

experienceGround Movementsearthquakes

Site Explorationreconnaissance

drillingin-situ testing

geophysics

Geochemistrywaste

leachatesdurability

Materialstypes

propertiesgeosynthetics

Numerical Analysisfinite elements

finite differencesboudary elements

.......

StructuralSupport Systems

e.g. foundations

Geotechnical Engineering

Underground Geo-structures

e.g. tunnels

Fluid Control Systemse.g. dams

Ground Improvemente.g. densification

remediation

Surface Geo-structurese.g. embankments

landfills

GEOMECHANIKA

• Mechanika zemin• Mechanika hornin• Mechanika ledu a sněhu• Inženýrská geologie (část)• Mechanika moří a oceánů

PŘEHLED TÉMAT

• VZNIK, SLOŽENÍ

• VLASTNOSTI • KLASIFIKACE• VODA V

ZEMINĚ• NAPJATOST• DEFORMACE

• KONSOLIDACE• SMYKOVÁ PEVNOST• MEZNÍ STAVY

– STABILITA SVAHU– ZEMNÍ TLAKY– ÚNOSNOST

• ZLEPŠOVÁNÍ

Co sleduje MZ

• Zjišťování vlastností zemin• Chování za různých podmínek• Vyšetřování napjatostního stavu• Deformace• Porušení

Budoucnost

• Rozvoj oboru– zakládání náročných objektů– výškových budov– hluboké suterény– nevhodná místa (brownfields, skládky)– ochrana a tvorba ŽP

APLIKACE

• Zakládání staveb • Podzemní stavitelství /tunely• Lomařství• Zemní tělesa• Ekologické discipliny

zrno

póry

skelet

3

1

2

1 hlinité částice2 koloidní částice3 písčité částice

PEVNÁ FÁZEmikro/makro struktura

• Vznik• Mineralogické

složení• Barva• Tvar zrn

• Velikost• Množství • Vzájemná poloha• Obsah příměsí

VZNIK ZEMIN

• Reziduální• Sedimentované

– naplavené/říční (aluviální)– svahové (deluviální)– váté (eolické)– ledovcové (glaciální)– mořské (marinní)

EROZE ► TRANSPORT ► ► SEDIMENTACE

ZVĚTRÁVÁNÍdestruktivní proces

fyzikální chemickýbiologický

HISTORIE ZATÍŽENÍnormálně konsolidovanépřekonsolidované

MINERALOGICKÉ SLOŽENÍ

PRVOTNÍ = HORNINOTVORNÉ minerály ŽIVEC (60%)PYROXEN + AMFIBOL (17%)KŘEMEN (12%)SLÍDA (4%)

2000 min., 200 horninotvornýchDRUHOTNÉ ► JÍLOVÉ (silikátové, vrstevnaté)

KAOLINITMONTMORILLONITILLIT

křemíkový tetraedrkřemíková vrstvička

kaolinitmontmorillonit

illit

neslaná (N) slaná (V)

disperzní

Struktura-flokulace

HORNINA přírodní minerální asociacerůzné složení a strukturageologické procesy horninová tělesa tvořící zemskou kůru (=masivy)poruchy

ZEMINA3 fázové spektrum ► chování ► vliv na pevnost a deformacinezpevněná (slabě zpevněná) hornina

prostředí ► stavební činnost ► základová půda ► ► INTERAKCE stavební materiál

vzduch

voda

zrna

mV

TŘÍFÁZOVÝ DIAGRAM

mw

ms (md)

Vw

Vs

m = hmotnost V = objem

Vp

Pórovitost – Vlhkost Stupeň nasycení

• Objem pórů Vp

• Pórovitost n• n=Vp/V• Číslo pórovitosti e• e=Vp/Vs = n/(1-n)

• Stupeň nasycení Sr

• Sr=Vw/Vp

• Stav suchý=0• Stav nasycený=1• Vlhkost w=mw/md

w=water, d=dry

písky 30-40 (%)

jíly 30-55 (%)

Fyzikální vlastnosti

• Objemová hmotnost ρ = m /V 2000 kg m-3

ρd = md/V

ρs = ms/Vs 2650-2750

ρ d=(1-n). ρs

ρn= ρd+n.Sr.γw

A příště ?

• Fyzikální a popisné vlastnosti (II)• Klasifikační systémy zemin