Mechanika zemin

1. Vznik zemin , fáze zeminy, půdněmechanické vlastnosti, obsah pevné fáze (složení - velikost částic), mineralogickésložení, tvar zrn, 2. Křivka zrnitosti, indexové vlastnosti zemin, klasifikační systémy3. Voda v zemině, propustnost zemin, síly mezi kapalnou a pevnou fází, struktura zemin, Darcyho zákon, proudový tlak

4 základní procesy

• Denudace (různé typy zvětrávání- fyzikální, chemické)

• Transport a ukládání• Sedimentace

(přeměna ve skalní horninu)• Pohyb zemské kůry

(pozvolné či náhlé – zemětřesení)

Vznik zeminCyklus tvorby zemského povrchu v geologickém času

Zvětrávání

Fyzikální redukuje velikost částic, zvyšuje povrchovou plochu a pórovitost , např. změna teploty, vliv ledu apod.

Chemické závisí na přítomnost vody, je nutná hydratace (povrchová absorpce vody), rozlišujeme hydrolýzu, výměnu kationtů, oxidaci, rozpouštění atd.

Klima vliv podnebí, topografie, biologických faktorů

TransportReziduální zeminy (eluvia) vznikly zvětráním a nebyly transportovány

Transportované zeminy:Deluviagravitační projevy na svazích (svahové z.)Aluviazeminy transportované vodou

Struktura zemin

MAKROSTRUKTURA - Velké měřítko, sledujeme texturu zeminy - vrstvičky zemin, trhliny a místa oslabení

MIKROSTRUKTURA - malé měřítko, sledujeme strukturu ojedinělých zrn - hlavně jílovitých minerálů a jejich spojování

Jílové částice v elektronickém mikroskopu

Jíl Písek(30000x) (2000x)

Složení jílových minerálů

Jílové minerály se skládají ze dvou odlišných prvků – křemíku a hliníku

Čtyřstěn křemíku Osmistěn hliníku

Jílové minerály

Vrstvy čtyřstěnů a osmistěnů tvoří jednotlivéjílové minerály, jejich vazby ovlivňujíchování jílů

Druhy jílových minerálů

• Kaolinit (barvy, farmacie)• Ilit• Montmorillonit • Bentonit (stavebnictví)

Disperzní struktura

Umělý stav pomocí chemických látek, výslednice všech sil je záporná, kontakt stěna - stěna

Flokulace

Sedimentace v moři, výslednice

všech sil je kladná, kontakt hrana -

stěna

Zeminy jako třífázovéprostředí

Zrna

Vzduch

Voda

Zrna zeminy

• Zemina obsahuje částice od 1x10-3 až po 1x103 mm.

• Tvar částice se nahrazuje náhradním průměrem d (předpokládá se koule)

• Podle náhradního průměru rozeznáváme jednotlivé frakce zeminy

Frakce zeminy (velikost zrn)

Křivka zrnitosti

Je součtová čára, jejíž každý bod udávákolik procent z celkové hmotnosti vzorku činí hmotnost všech zrn menších nežurčitý průměr zrna d v mm.

K čemu křivka zrnitosti slouží

• Pro klasifikaci zemin• Pro určení propustnosti zemin• Pro určení namrzavosti zemin• Určení vhodnosti zeminy do drenáží• Určení vhodnosti zeminy do betonu

Zkoušky pro určení křivky

Sítový rozbor (prosévací)• Pro zrna > 0,06 mm• Výsledkem jsou zbytky na sítech, propady

v % musím dopočítat

Zkoušky pro určení křivky

Hustoměrná metodaNa základě Stokesova zákona určím zastoupení částic

Zrnitostní křivka

Charakteristiky křivky

• Číslo nestejnozrnitostiDx průměr zrn připadající x% propadu zrn

< 5 stejnozrnné> 15 nestejnozrnné

Určení Dx

Charakteristiky křivky

Číslo křivosti

Fáze v zemině

Pevná fáze (zrna)Kapalná a plynná (voda a vzduch v pórech)

Vzájemné poměry fází

3 poměry objemů

• (1) Číslo póorovitosti e(dáno desítkov ě, 0.65)

Celkový objem po rů ( )

Celkový objem pevné fáze ( )v

s

Ve

V=

3 poměry objemů(2) Pórovitost n (dána procentn ě, 65%)pro e = 1 je n = 50%

e1e

)e1(VeV

ns

s

+=

+=

Celkový objem po rů ( )100%

Celkový objem vzorku ( )pV

nV

= ⋅

3 poměry objemů

(3) Stupeň nasycení Sr (dán desítkov ě, 0,25)

Objem vody ve vzorku ( )

Celkový objem po rů ( )w

rp

VS

V=

Stupeň nasycení - saturace

• Dělení zemin dle Sr:vysušené - Sr = 0,0 suché - Sr = 0 až 0,22zavlhlé - Sr < 0,25vlhké - Sr = 0,25 až 0,80velmi vlhké - Sr > 0,80vodou nasycené - Sr = 1,0

• Saturace je důležitá při určování stability svahůa podzemních stavbách