ZEMLJANI RADOVIPOGLAVLJE 5:Razredba tlaPREDMET

Razredba tla u zemljanim radovima bitna je u nekoliko vidova. Na osnovu razredbe procjenjuje se koji e se alati i strojevi koristiti za iskop. Taj izbor izravno utjee na cijenu kotanja i trajanje izvoenja ovih radova. Vrsta i kakvoa tla iz iskopa izravno utjee na mogunost, kakvou i nain ugradnje iskopanog tla u nasipe. Prethodnim istranim radovima utvrene vrste tla, izravno utjeu na vrstu i koliinu istranih radova, koje je na pojedinom mjestu graenja potrebno izvriti.Konano, o vrsti tla izravno ovisi koliina iskopa vezano na stabilnosti pokosa koji nastaju prilikom iskopa, ukoliko ti pokosi ostaju nepodgraeni.U tom smislu ne postoji jedinstvena razredba tla. Postojea i uvaena geotehnika AC i UC razredba ne odgovaraju u potpunosti zahtjevima u zemljanim radovima. One su u neku ruku za tu svrhu suvie detaljne. Koriste se za odreivanje svojstava tla za ugradnju u nasipe.

Osnovna podjelaOsnovna podjela je vrlo jednostavna. Dijeli tlo u tri vrste, prema: mogunosti iskopa, upotrebljivosti za nasipavanje i podobnosti tla da bude podloga buduoj graevini u pogledu nosivosti i stiljivosti odnosno slijeganja.

Tu spadaju sva tla koja se mogu kopati bez prethodnog razaranja. To ne znai da su sva jednako podobna kao tla za izvedbu nasipa i/ili kao podtemeljna tlo. Tu spadaju:Humus, sitnozrno, uglavnom koherentno tlo, s prekomjerno organskih tvari, korijenja biljaka, stanita organizama koji ive u tom povrinskom sloju, kao i njihovih ostataka. Sloj je podloen truljenju, kemijskim i fizikalnim promjenama i promjeni konzistencije ovisno o vlanosti. Vrlo je stiljiv i kao takav neprikladan za daljnju ugradnju. Mora se odstraniti. Kopa se vrlo lagano.Rastresita tla

Sitnozrna koherentna tla predstavljena glinama i prainama kao i njihovim mjeavinama te mjeavinama sa sitnim pijescima. Svojstvo ovog tla je plastinost. Plastinost je svojstvo mogunosti promjene konzistentnog stanja ovisno o sadraju vlage. Upravo ovisno o konzistentnom stanju ovisi nain iskopa ovog tla, ali miniranje nije potrebno.Krupnozrna, nekoherentna tla predstavljaju pijesci i ljunci i sve njihove mjeavine koje ne pokazuju ni najmanje svojstvo plastinosti. Vlanost moe jedino u sitnim pijescima izazvati prividnu koheziju koja uope ne utjee na nain iskopa ovog tla. Ono uvijek ostaje rastresito.Mjeavine sitnozrnih i krupnozrnih tala neovisno o meusobnim odnosima pojedinih frakcija. Poveani udio koherentnog tla moe utjecati na pojavu plastinosti i uvjetovati odreenu konzistenciju ove vrste tla, a to moe utjecati na nain iskopa.

Poluvrsta stjenovita tla u koja spadaju meke stijene (lapori, pjeari, raspucali kriljci, slabo vezani konglomerati) i rastroene odnosno okrene povrine vrstih i vrlo vrstih stijena. Mogu se kopati bez upotrebe eksploziva ali uz primjenu neke od tehnika razrahljenja.vrsta stjenovita tla za koja je prilikom iskopa potrebno koristiti eksploziv. Ovdje spadaju sve sedimentne i metamorfne stijene (vapnenci i dolomiti) kao i eruptivne stijene srednje vrstoe i znaajne vidljive uslojenosti i raspucalosti.Vrlo vrsta stjenovita tla, vrlo monolitna i velike vrstoe. Ne mogu se kopati bez upotrebe znatne koliine eksploziva.Stjenovita tlaTla opasna i neupotrebljiva u graevinarstvu. Podrazumijeva tresetita, morski mulj, svjee jezerske taloine i slina tla velike stiljivosti i male nosivosti. Tu spadaju sva tla koja, ako se moraju koristiti kao temeljno tlo, moraju prethodno biti poboljana.Posebna tla

Razredba na osnovu otpora pri iskopuOva se razredba koristi kod podzemnih radova. Osniva se na sredstvima koja je potrebno primijeniti da bi se savladao otpor pri iskopu. Dijeli se na:iskop uz upotrebu eksploziva;iskop u vezanom tlu uz prethodno rastresanje rijaem;strojni iskop bez prethodne pripreme.Ovo je jednostavna i vrlo praktina razredba bez nebitnih pojedinosti.

Povijesna razredba prema nainu iskopa

Razredba temeljem svih moguih naina iskopaOvo je razredba koja je vremenom postala neupotrebljiva, jer je dolo do naglog razvoja strojeve za iskop, utovar i prijevoz. U takvim okolnostima je nestao runi rad kao i alati za iskop (prikazani u uvodu). Razredba e biti prikazana kao povijesna injenica koja je sluila vie od stoljea za obraun izvedenih radova. To joj je ujedno bila i najvea mana. Naime ova razredba nije omoguavala detaljnije razvrstavanje tla. Ovakva metoda razredbe tla daje samo opisne podatke i pokazatelje za ocjenu kakvoe, koji su podloni subjektivnoj procjeni. Kako se temeljem ove razredbe vrilo plaanje radova to je njena primjena redovito izazivala sukobe izmeu izvoaa radova i investitora. Razredba se temelji na nainu iskopa, a prikazana je nastavno u tablici.

*Podatak se dobije geofizikim (seizmikim) mjerenjima

KategorijaVrsta tlaNain iskopaBrzina irenja uzdunih valova*Vp [km/s]Gustoa tlar[t/m3]IHumus, povrinski sloj, (uklanja sa)Lopata, grejder

Iz gornje tabele je vidljivo da je vrlo teko odrediti granice izmeu dviju kategorija. Stoga se ova razredba vie ne koristi za obraun trokova radova kod iskopa.

Razredba za kategorije od IV si VII temeljem mogunosti strojnog iskopa(bez eksploziva)

kategorija tlaVrsta tlaBrzina irenja uzdunih valova Vp [km/s]11,523IVmeke sedimentne stijene, (pjeenjaci i glinci)Pogodno za radmoguenepogodnoVkriljci, argiloistiPogodno za radmoguenepogodnoVIvapnenci, konglomeratiPogodno za radmoguenepogodnoVIIkvarcit, granit, bazaltPogodno za radmoguenepogodno

Razredba za zemljane radove prema OTU(OPI TEHNIKI UVJETI)Opi tehniki uvjeti za zemljane radove na cestama (grupa autora, 2001.), razlikuju tri kategorije tla: A, B i C. Podjela se uglavnom svodi na sredstva s kojima se vri iskop.a) Tlo kategorije "A"Pod tlom kategorije A podrazumijevaju se sva vrsta tla - stijene, kod kojih je potrebno miniranje kod cijelog iskopa.Toj skupini pripadaju sve vrste vrstih i veoma vrstih, kompaktnih stijena (eruptivnih, metamorfnih i sedimentnih) u zdravom stanju, ukljuujui i mogue tanje slojeve rastresitog materijala na povrini, ili takve stijene s mjestiminim gnijezdima ilovae i lokalnim tronim ili zdrobljenim zonama.U ovu se kategoriju ubrajaju i tla koja sadre vie od 50% samaca veih od 0,5 m3, za iji je iskop takoer potrebno miniranje.

b) Tlo kategorije "B"Pod tlom kategorije B razumijevaju se poluvrsta kamenita tla, gdje je potrebno djelomino miniranje, a ostali se dio iskopa obavlja izravnim strojnim radom.Toj skupini tala pripadaju: fline naslage, ukljuujui i rastresita tla, homogeni lapori, troni pjeenjaci i mjeavine lapora i pjeenjaka, veina dolomita (osim vrlo kompaktnih), raspadnute stijene na povrini u debljim slojevima s mijeanim raspadnutim zonama, jako zdrobljeni vapnenac, sve vrste kriljaca, neki konglomerati i slina tla.

c) Tlo kategorije "C"Pod tlom kategorije C podrazumijevaju se sva tla koje nije potrebno minirati, nego se mogu kopati izravno, upotrebom pogodnih strojeva buldozerom, (bul dozer i angl dozer)bagerom (jarualom) ili skrejperom. U ovu kategoriju spadaju:sitnozrna vezana (koherentna) tla kao to su gline, praine, prainaste gline (ilovae), pjeskovite praine i les,krupnozrna nevezana (nekoherentna) tla kao to su pijesak, ljunak odnosno njihove mjeavine, prirodne kamene drobine - siparina ili slina tla,mjeovita tla koja su mjeavina krupnozrnih nevezanih i sitnozrnih vezanih tala.

Razredba u tunelogradnji prema OTUPrema Opim tehnikim uvjetima za radove na cestama, za kategorizaciju iskopa kod cestovnih tunela slubeno se koristi geomehanika kategorizacija prema Bieniawskom. sta se kategorizacija koristi pri proraunu stabilnosti pokosa u stijenskim masama kod usjeka i zasjeka i kod nosivost temelje na stijeni. Donosi se izvod iz OTU.

Osnovu za kategoriziranje stijenskih masa ine rezultati inenjersko geolokog kartiranja (tunela). U sklopu inenjersko geolokog kartiranja potrebno je snimiti sve relevantne parametre potrebne za kategoriziranje stijenskih masa. Rezultati inenjersko geolokog kartiranja (tunela) prikazuju se na razvijenom profilu (tunela).

Rezultati inenjerskogeolokog snimanja i rezultati kategoriziranja prikazuju se na posebno pripremljenim obrascima.

Point load test Is50 [kPa*];R.Q.D. indeks [%];Razmak diskontinuiteta [cm];Duina (postojanost) diskontinuiteta [m];Zijev diskontinuiteta [mm];Ispuna diskontinuiteta (opisno);Hrapavost stjenki diskontinuiteta (opisno);Hrapavost stjenki prema JRC10;Rastroenost stjenki diskontinuiteta;vrstoa stjenki diskontinuiteta JCS [Mpa];Smjer i nagib diskontinuiteta;*(ovi se podaci mogu dobiti jedino ispitivanjem uzoraka stijene u laboratoriju)Jednoosna vrstoa [Mpa]*;Geomehanika kategorizacija se temelji na bodovanju est od dvanaest navedenih parametara stijenske mase:

Geomehanika kategorizacija se temelji na bodovanju slijedeih est parametara stijenske mase: jednoosna tlana vrstoa uzorka stijene (monolita), R.Q.D. - indeks kakvoe jezgre, razmak pukotina (diskontinuiteta), stanje diskontinuiteta, stanje podzemne vode, pruanje i nagib diskontinuiteta.Podjela parametara stijenske mase po vrijednostima se boduje. Zbroj bodova prema tabeli u nastavku odreuje kategoriju stijenske mase. Pri odreivanju parametara postupa se prema naputcima ISRM, (1978).

Kategorizacija stijenske mase prima RMR metodi (Bieniawski 1989) Osim navedenih tablica za preciznije odreivanje bodova mogu se koristiti i dijagrami koji se nalaze u literaturi (ISRM). Dobiveni se podaci koriste za projektiranje primarne podgrade tunela, analize stabilnosti kosina u stijenskoj masi i proraun nosivosti temelja.

Zbroj bodova RMR100-8180-6160-4140-21

Geotehnike razredbe tlaGeotehnike razredbe tla se, kod zemljanih radova, koriste kod odreivanja svojstava tla koje e biti ugraeno u kontrolirane nasipe, tj. onda kada je tlo graevinski materijal. Koristi se za rastresita tla (prema OTU tla kategorije C). Svaka geotehnika razredba zapoinje terenskom identifikacijom tla kojom je mogue grubo razvrstati tlo temeljem vizualnog pregleda i nekih jednostavnih identifikacijskih pokusa. Kako je ovaj postupak vrlo bitan za opis tla iz pozajmita ovdje e biti detaljno opisan. Da bi se mogla izvriti potpuna razredba, tla potrebno je izvesti nekoliko jednostavnih laboratorijskih pokusa za koje se koriste poremeeni uzorci tla.U upotrebi su dvije sline razredbe: AC, starija, prema autoru A. Casagrande-u (Airfield Classification) i UC, novija jedinstvena razredba (Unified Soil Classification System),koja bolje opisuje tlo, ali je neto sloenija za upotrebu.

Terenska identifikacija tla Terenska se identifikacija tla sastoji od niza jednostavnih radnji kojima se tlo moe dosta precizno svrstati u razredbene skupine bez koritenja laboratorijskih pokusa. Sve radnje je mogue izvesti na terenu prilikom praenja radova na buenju, preuzimanja izvaene jezgre ili iskopu sondanih jama. Ti postupci su vrlo vani pri ispitivanju tla u pozajmitu. Nastavno je prikazan dijagram toka kojim se vri identifikacija tla na terenu, kao prvi korak u razredbi.

Poetne radnjePrvo razvrstavanje prirodnog tla je prema krupnoi zrna. Odreuje se da li se radi o krupnozrnom (nekoherentno) ili sitnozrnom (koherentnom) tlu. Izrazito krupnozrno tlo i ljepljivo, sitnozrno tlo je lako razluiti. Ako se radi o istim krupnozrnim ili istim sitnozrnim tlima mogue je njihovo relativno jednostavno opisivanje. Kada nema mogunosti pogledom i opipom odrediti pripadnost tla odreenoj skupini, najjednostavniji je pokus moenje u vodi. Krupna zrna se tada mogu izdvojiti i opisati znaajkama za krupnozrna tla. Sitne frakcije moraju se za detaljan opis ispitati u laboratoriju. Nekoherentno se tlo odvaja u vodi na osnovne estice. U koherentnom tlu udio sitnog pijeska moe se osjetiti grickanjem pod zubima. Prah se nakon suenja lako otpue s ruke. Glinovite estice lijepe se za prste i pribor (no) i teko se skidaju s ruku.

Kod sitnozrnih tala moe se priblino odrediti plastinost kao niska ili visoka. Detaljno se moe odrediti jedino u laboratoriju odreivanjem vlanosti na granici teenja wl.Svjee izvaena jezgra neugodnog mirisa ukazuje na sadraj organskih tvari. Na povrini se moe oekivati humus. U njemu ima korijenja biljaka i ivih organizama. Moe se nalaziti ispod nasipa na divljim odlagalitima. Treset je tamne do crne boje male gustoe i vlaknaste strukture. Amorfni treset je kaaste strukture. Temeljem ovih prvih saznanja vre se daljnje radnje potrebne za terensku identifikaciju tla.

Krupnoa zrnaKrupnozrno tlo se rasprostre na ravnu povrinu i odredi: promjer najveeg zrna, priblian postotak krupnih, srednje krupnih i sitnih estica i oblik zrna. Pokua se procijeniti radi li se o jednoliko, dobro ili loe graduiranom tlu. Svojstva krupnozrnog tla uglavnom ovise o njegovom granulometrijskom sastavu koji se precizno utvruje u laboratoriju.Svojstva sitnozrnog tla takoer ovise o krupnoi estica, ali i o njihovom obliku i nekim drugim svojstvima o kojima ovise jakosti elektrokemijskih sila koje djeluju meu esticama i odreuju koherentna svojstva odnosno plastinost sitnozrnog tla, Krupnou sitnozrnog tla je mogue odrediti tek u laboratoriju.

Identifikacija tla prema krupnoi esticaPrema krupnoi estica moe se odrediti prvi korak u razredbi kako je prikazano u tabeli koja slijedi.

opisnominalni promjer zrna [mm]tlo prema razredbizrnakrupnakamenvie od 60krupnozrno, nekoherentnotloljunakkrupan60-20srednji20-6sitan6-2pijesakkrupan2-0,6srednji0,6-0,2sitan0,2-0,06sitnaprahkrupan0,06-0,02sitnozrno, koherentnotlosrednji0,02-0,006sitan0,006-0,002glinamanje od 0,002

Nominalni promjer je vrijednost otvora na situ kada se granulometrijski sastav odreuje sijanjem. To vrijedi do promjera zrna veeg od 0,06mm. Jedino zrna pravilnih oblika (okrugla, kockasta) odgovaraju otvorima po promjeru. Izduena i ploasta zrna mogu imati samo nominalni promjer. Promjeri zrna manji od 0,06 mm ne mogu se vie odrediti sijanjem. Ti se nominalni promjeri odreuju hidrometrijskom analizom koristei Stokesov zakon brzine tonjenja kugli u tekuini. Nominalni promjer je tada promjer idealne kugle.

Oblik zrnaKod krupnozrnog tla oblik zrna pokazuje nain njegovog nastanka. Bez obzira na krupnou, oblik zrna moe biti razliit. Obla zrna prela su dug put, kotrljajui se noena vodom. To ukazuje na aluvijalno porijeklo tla. Uglata zrna ukazuju na sipare i sline naslage kratkog puta od izvornog bloka do mjesta odlaganja. Mogui oblici zrna dani su u tabeli koja slijedi.Mogui oblici zrna kod krupnozrnog tla

ZnaajkaOblik zrnaZaobljenostzrnaizrazito uglata, uglatapoluuglata, poluzaobljenazaobljena, izrazito zaobljenaOblikzrnakockast, plosnat izduenizgled povrinehrapav, gladak

Boja tla ovisi o nizu imbenika. Najee je odreena mineralokim sastavom sitnih estice odnosno bojom matine stijene od koje su nastala krupnozrna tla. Boju treba odrediti na svjee presjeenoj jezgri dok se jo nije poela suiti ili oksidirati. Najee boje nabrojene su u tabeli koja slijedi.Mogue boje tla

Osnovna bojaNijanse i druga obiljejabijelaprljavo i slinosivazelenautasmeanaranasta crvena plavasvijetlatamnamjeavina:-mramorna-zrnasta-preljeva secrna

Suha vrstoaOdreuje vrstu sitnozrnog tla. Ispituje se na osuenom komadiu tla koji se pokua zdrobiti prstima. Za ovaj se pokus grudica (cca 1cm3) tla mora osuiti. to je tlo sitnijih estica ima jae koherentne veze i tee se drobi. Moe biti: mala, niska, kada se osueni komadi lagano zdrobi meu prstima u prah; srednja, kada se osueno komad zdrobi neto veim pritiskom meu prstima u manje grudice; visoka, osueni se komad ne moe zdrobiti, moe se razbiti kamenom ili ekiem.

Reakcija na potresanjeUkazuje na vrstu sitnozrnog tla. Grumen tla smeka se s malo vode. Poloi se na dlan koji se potresa drugim dlanom. Prati se isputanje vode iz vlanog grumena.Reakcija moe biti: brza (ukazuje na praine i vrlo sitne pijeske koji lako isputaju vodu), spora (ukazuje na prahove i niskoplastine gline) i nikakva (visokoplastina tla,teko isputaju vodu)

PlastinostProvjerava se pomou valjanja valjia do debljine od 3mm na glatkoj podlozi. Nakon to se valji uvalja preoblikuje se prstima u grudicu i ponovo valja. Postupak se ponavlja dok se dade uvaljati valji od 3mm bez pukotine. Kada ponestane vlage moi e se prignjeiti ali ne i uvaljati. To je vlaga blizu granice plastinosti. praine se nee dati valjati vie od jednom, brzo gube vlagu, a veze su slabe, visokoplastine gline e se moi valjati u vie navrata. Razlikuje se niska i visoka plastinost.

Konzistentno stanjeKonzistentno stanje se odreuje kod koherentnih tala da bi se poblie opisalo njegovo stanje vlanosti u prirodi. O toj vlanosti ovise mnoga svojstva tla koja su vana kod ugradnje tla u nasipe. Konzistentno stanje moe biti: kruto (ne moe se zdrobiti meu prstima, ili se mrvi, rijetko u prirodi) vrsto (moe se zdrobiti meu prstima u prainu ili manje komadie) poluvrsto (moe se zdrobiti meu prstima ali se ne moe ponovo oblikovati) teko gnjeivo (moe se oblikovati i zadri oblik) lako gnjeivo (moe se oblikovati ali teko zadri oblik, gnjecavo je) itko (ne moe se oblikovati, izgleda kao vrlo gusta tekuina)Konzistentno stanje se detaljno moe odrediti u laboratoriju pomou granica plastinosti i prirodne vlanosti. Na terenu se odreuje slobodnom procjenom, ocjenjujui ponaanje tla prilikom gnjeenja meu prstima.

Mogua konzistentna stanja tlaKod tala niske plastinosti ovo su samo priblini opisi. Kod njih je indeks plastinosti mali pa iz vrstog uz vrlo mali dodatak vode prelaze gotovo odmah u itko konzistentno stanje.Konzistenciju se priblino moe odrediti ovisno o broju udaraca prilikom izvoenja standardnog penetracijskog pokusa (SPP). Veza konzistentnog stanja, indeksa konzistencije, Ic i broja udaraca SPP-a dana je u tabeli koja slijedi.

konzistenetno stanjeponaanje uzorka tlaIcSPPvrstoTlo se mrvi, gotovo se ne moe prignjeiti>132poluvrstoTlo se moe prignjeiti ali se mrvi i raspada0,75-116-32teko gnjeivoMogu se uvaljati valjii do 3mm debljine,ali ne tanji jer se raspadaju. 0,5-0,758-16lako gnjeivoMoe se uvaljati valji tanji od 3mm0,25-0,52-8itkoTlo se ne moe oblikovati u valjie. Stisne li se grumen u aci prolazi kroz prste kao gusta tekuina

Relativna zbijenostOvo je svojstvo nekoherentnog tla. Teko ju je odrediti identifikacijskim pokusima, ali ju se moe dobro uoiti iz rezultata SPP-a, CPT-a i nekih drugih terenskih pokusa. Za precizno odreivanje potrebni su laboratorijski pokusi iz kojih se odrede potoziteti pomou kojih se izrauna relativna zbijenost ID (Dr). Vrlo je vana pri ugradnji nekoherentnog tla u nasipe. Razlikuju se zbijenosti prikazane u slijedeoj tabeli.

Opis relativne zbijenosti ovisno o vrijednosti broja udaraca SPP-a i odgovarajui laboratorijski dobiveni indeksa ID

ZbijenostTerenski pokusID [%]SPP (N)Vrlo mala (vrlo rahlo)Moe se kopati rukom bez otpora 0-15850-50

Konzistencija temeljem pokusa krilnom sondomIz rezultata krilne sonde moe se odrediti konzistencija sitnozrnog tla. Za ovaj pokus postoji ureaj prikazan u poglavlju o terenskim istranim radovima ali se ee koristi depni ureaj koji je mogue koristiti na povrini i stjenkama jama i raskopa. Veza nedrenirane posmine vrstoe i konzistentnog stanja dana je u sljedeoj tabeli. Veza konzistentnog stanja i nedrenirane posmine vrstoe koherentnog tla

Konzistentno stanjeNedrenirana posmina vrstoa [kN/m2]itko300