predrag kvasnička geotehniČki istraŽivaČki …rudar.rgn.hr/~pkvasnic/02_gra_jame_ispit.pdf ·...

Predrag Kvasnika

GEOTEHNIKI GEOTEHNIKI ISTRAIVAKI RADOVI ZA DUBOKE GRAEVNE JAME

Projekt

Proraunski model

Svojstva tla

to sve treba poznavati u vezi s projektom?

Projekt

Djelovanja: optereenja i pomaci

Granine vrijednostipomaka

Dimenzije

Norme (parcijalnikoeficijenti)

Polazite za istraivake radove Geotehniki istraivaki radovi su formalno podloga

za geotehniko projektiranje, ali su ujedno i skup podataka na temelju kojih se opravdava i dokazuje konano geotehniko rjeenje iz ega slijedi da =>geotehniki istraivaki radovi su sastavni dio

geotehnikog projektiranja. Parametri materijala tla u geotehnici (moduli,

parametri vrstoe, koeficijenti propusnosti i sl.) nisupoznati unaprijed. Njih treba odrediti na temelju parametri vrstoe, koeficijenti propusnosti i sl.) nisupoznati unaprijed. Njih treba odrediti na temelju rezultata istraivakih radova, a prema postavljenom konstitucijskom modelu.

Konani cilj geotehnikih istraivakih radova je definiranje tzv. projektnog profila => to je prostorno rasprostiranje slojeva s karakteristinim vrijednostima mehanikih svojstava tla.

Sadraj

Regulativa eurokodovi

Istraivaki radovi

Prikaz rezultata ispitivanja Prikaz rezultata ispitivanja

to kae regulativa?Konstrukcijski Eurokodovi (Eurocodes) obuhvaaju

skupinu normi za konstruktorsko i geotehniko projektiranje graevina. One trebaju posluiti kao sredstvo da se dokae kako graevine udovoljavaju osnovnim zahtjevima. U nadlenosti su Povjerenstva Europske unije (CEN).

Eurokod 7 (za geotehniku) se sastoji od dva dijela:

regulativa

Eurokod 7 (za geotehniku) se sastoji od dva dijela: EN 1997-1: 2004, Geotehniko projektiranje Dio 1.

Opa pravila (izaao i kao British standard 1997-1:2004)

EN 1997-2 : 2007, Geotehniko projektiranje Dio 2. Terenska i laboratorijska ispitivanja

Eurokod 7, Dio 2.To je komplementarni dio uz Dio 1. Treba uspostaviti

vezu izmeu projektnih zahtjeva u Dijelu 1., poglavlje Geotehniki podaci i rezultata laboratorijskih i terenskih ispitivanja.

U njemu nisu normirana geotehnika ispitivanja jer je CEN osnovao Odbor za geotehnika istraivanja i ispitivanja (TC 341) s tim ciljem.

regulativa

CEN osnovao Odbor za geotehnika istraivanja i ispitivanja (TC 341) s tim ciljem.

Svrha ovog dijela je da se navedu kljuni zahtjevi za opremu i postupke ispitivanja, za izvjetavanje, interpretaciju i prikaz rezultata, a s ciljem odreivanja vrijednosti geotehnikih parametara za projektiranje.

Veza projektiranja (Dio 1.) i istraivakih radova (Dio 2. )

- granina stanja- geotehnike kategorije- parcijalni koeficijenti- karakteristine vrijednosti

u domeni EN 1997 - 1

>

>

regulativa

Koji tip ispitivanja odabrati?

izvedene vrijednostiparametara tla

in situ ispitivanja } zahtjevi laboratorijska ispit. }

obuhvaeno s ENV 1997 - 2 i 1997 - 3: PARAMETRI

preko korelacija

ili izravno

>

>

vrijednostiparametara

>

>

EN 1997-2 : 2007, dio 2. Terenska i laboratorijska ispitivanja

Kako odrediti projektne vrijednosti geotehnikih parametara?

Izvedena vrijednost geotehnikog parametra je veliina dobivena: teoretski, preko korelacije i empirijski. Slui da se odredi karakteristina vrijednost geotehnikog parametra.

Karakteristina vrijednost geotehnikog parametra je ujedno i njegova reprezentativna vrijednost.

regulativa

ujedno i njegova reprezentativna vrijednost. To je esto srednja vrijednost rezultata

ispitivanja na veem volumenu tla. Oekuje se da nee biti bitno razliita od

vrijednosti koja se tradicionalno uzima u veini projekata.

Projektna vrijednost se odreuje iz karakteristine (uz primjenu parcijalnih koeficijenata sigurnosti).

Istraivaki radovi mogu biti (EC 7/2): Prethodni:

Podaci o inenjerskogeolokim karakteristikama terena, o povrinskim i podzemnim vodama te o nekim geotehnikim svojstvima tla na temelju :

Inenjerskogeolokih i hidrogeolokih karata, aerofotogrametrijskih snimaka.

ispitivanja susjednih podruja => Rjeju: baza podataka!

Za projektiranje i gradnju:

regulativa

Za projektiranje i gradnju: geofiziki, in situ pokusi, buotine i/ili sondane jame za uzorkovanje, laboratorijska ispitivanja, Trebaju dati geotehnike parametre => u nastavku

Kontrolni:Tijekom gradnje i izvoenja radova na projektu, pregled iskopa, opaanja, provjere i dodatna ispitivanja da se ustanovi jesu li radovi u suglasju s onim to je predvieno ili narueno.

ISTRAIVAKI RADOVI ZA GRAEVNE JAME

=> KAKO ZAPOETI?

istraivaki radovi za projekt i gradnju

Istraivanja treba prilagoditi zadatku! Treba si postaviti pitanja, primjerice: Kako zadovoljiti gr. stanja: ULS i SLS? Kakva su stalna i pokretna optereenja? Je li mogu prodor vode (hidrauliki slom)? Kako e djelovati konsolidacija tla, uslijed snienja vode, na susjedne

objekte? .... i slina ...

Koji parametri materijala trebaju za ULS i SLS?

poetni modul, Eo

SLOM! parametri vrstoe => c i

povratni modul, Er

istraivaki radovi za projektiranje i gradnju

-dijagram odnosa naprez.-def.

- nelinearna veza ve za stanje uporabe => parametri prema modelu ponaanjaSuvremeni

razina radnih naprezanja

A

trajna deformacija

rast

ere

enje

Suvremenigeotehniki kompj.programi trae param. za modele ponaanja od malih deformacija do sloma.(PLAXIS, FLAC)

Ispitivanja za projektiranje i gradnjuLaboratorijska ispitivanja. Jedino se u laboratorijskim

uvjetima mogu jasno definirati odnosi naprezanja i deformacija, pa prema tome i odgovarajui parametri deformabilnosti i sloma uzorka:

edometarski pokus, Eoed troosni pokus, E i E , c i , te parametri za sloenije


troosni pokus, E0 i Es, c i , te parametri za sloenije modele (Cam-clay, soil hardening):

konsolidirani drenirani (CD)

konsolidirani nedrenirani (CU)

nekonsolidirani nedrenirani (UU), nedr. kohezija cu.

EdometarEdometar laboratorijski ureaj za ispitivanje deformabilnosti uzoraka tla

kapa uzorka

mikroura(mjeri pomak )

prsten koji spreavabonu deformaciju


uzorak

porozni kamen(omoguava jednoliko dreniranje uzorka)

Odreuje se Eoed, a po potrebi i k, koef. propusnosti

Edometarski Edometarski dijagramdijagram

ecr

e

eE o

z

oed

+=

=

)1(''


normalnokonsolidirano tlo prekonsolidirano tlo

e stupanj prekonsolidacije OCR = Pg

cr

rastereenje

cccr

g

cccr

g p

gumena membrana

kapa uzorka

klip

osno optereenje

ispusni ventil

menzura za V

mjerenje vertikalnogpomaka uzorka

Ureaj za troosni posmik za E i za c i istraivaki radovi za projektiranje i gradnju

V

c

1

ventil (1) ventil (2)ventil (3)

poroznaploica

uzorakgumeni prsten

voda u eliji

menzura za V

manometar za u

V

c

1

c

c

B

f = ' t

g

3 3

1

1

= 45 + 2

Konsolidirani drenirani pokus (CD) za dobropropusne

materijale

istraivaki radovi

3 = '3

2

(d)f

1 = '1

2

(d)f

A1

Konsolidirani-nedrenirani pokus (CU)

f =c' +

' tg'

stanje efektivnihnaprezanja pri slomu trag ukupnih naprezanja

trag efektivnihnaprezanja

u

Kod slabopropus.mijenja porni tlak

u,ovisno o OCR-u, normalnokons. tlo

istraivaki radovi

'3f = 3 - u'3 = 'c

c

1f = 3 + - u'1f = 3 - u

pri slomu

poetno stanje naprezanja

trag ukupnih naprezanjaunormalnokons. tlo

Nekonsolidirani nedrenirani pokus (UU)

Neki put treba analizirati u totalnim napr. => nedr. vrstoa cu

f =c' +

' tg'

slom u pokusujednoosne vrstoe

'

kru. efekt. nap. pri slomu = 0


c'

Mohrovi krugovi (ukupnih naprezanja)

za UU pokus

cu

kru. efekt. nap. pri slomu

'3f

c1f1

= 0

q

'1f

Terenski istraivaki radovi:

geofizika ispitivanja,

mjerenja osobina tla in situ i


mjerenja osobina tla in situ i

buenja i vaenja uzoraka.

Geofizika ispitivanja- geoelektrina- seizmika

Geofizika ispitivanja - komentar: dobra za ustanovljavanje rasporeda i vrsta slojeva na veem

prostoru, pogotovo kada su slojevi bitno razliitih svojstava,


prostoru, pogotovo kada su slojevi bitno razliitih svojstava,

kvalitetnije podatke daju u kombinaciji s buotinama i drugim nainima ispitivanja,

u odnosu na druge vrste ispitivanja su bra i jeftinija, pa mogu pomoi pri planiranju ostalih ispitivanja,

treba ih interpretirati strunjak za takva ispitivanja te inenjerski geolog.

Geoelektrina ispitivanja

baterija mjerni most

naponska mjernaelektroda

strujna mjerna elektroda

polje elektrinihpotencijala

u tlu


Seizmika ispitivanja - vrste mehanikih valova u tlu

povrinski val

uzduni val

smjer kretanja vala

zgunjavanje i razrjeivanje u smjeru kretanja vala


popreni val smjer kretanja vala

zgunjavanje i razrjeivanje u smjeru kretanja vala

estice titraju okomito na smjer kretanja vala

Za projektiranje su posebno vane brzine posminih elast. valova, vs, jer se iz njih mogu odrediti poetni moduli tla.

Mjerenja brzina valova s povrine(refleksija, refrakcija i SASW)

udar

geofonipojaalo

smjer vala

raunalo


Iz vs, moemo odrediti, primjerice, modul

posmika:G = .vs2 ,

reflektirani val uprvom sloju

reflektirani val udrugom sloju

s

gdje je gustoa tla.

Mjerenje brzina valova izmeu buotina:Down-hole Cross-hole

osciloskop

okidainput

0,6 m

vertikalni impuls

elektriniokida

osciloskop

okidainput

smjer kretanja

mjera vertikalne brzine

vertikalni impuls

istraivaki radovi

0,6 m

injektirano

put v

alova

izvorvalova

plast. cijev

3-D mjerabrzinevalova

3-D mjera brzine

plast. cijev

injektirano

smjer kretanja valova

izvor valova

Mjerenje osobina tla in situ

statiki penetracijski pokus i

piezokon (oznaka, eng.: CPT i CPTU)

presiometarski pokus,

standardni penetracijski

pokus (SPP, eng. SPT),


pokus (SPP, eng. SPT),

terenska krilna sonda,

plosnati dilatometar, DMT i

mjerenja u podzemnoj vodi.

In situ mjerenja su relativno jeftinija u odnosu na buenje, vaenje uzoraka i njihovo ispitivanje u laboratoriju, ali nemaju dobro definirane rubne uvjete.

Statika penetracijska sonda - CPT


qc ... specifini otpor stoca,

- fs ... specifini otpor plata,

R1 ... jedinini koef..trenja:

fs / qc (za istu

dubinu).

Statika penetracijska sonda - CPT

Real-Time readings in computer screen

Penetration at 2 cm/s

Sand


Clay

Buried Crust

Clay


Odreivanje kuta

na temelju korelacija

iz rezultata CPT i DMT:iz rezultata CPT i DMT:

qc /vo... specifini otpor stoca/ vert. ef. naprezanje

Ko ... koef. stanja mirovanja,

Presiometarski pokus (Menardov presiometar)

bu

o

tin

aca

ipka

vodovi

PC

mje

na

volu

men

a p

res.

el

ije, V

zona I.poetno

optereenje

zona II.pseudo-

elastino ponaanje

zona III.plastino

ponaanje

p

V

V


isp

itna

dio

nic

pre

sio

me

tars

ka

so

nd

a

eksp

an

dir

aju

a

dio

nic

a

tlak u presiometarskoj eliji, p

pro

m

p0

V0

V

pVE o

+= )1(2

Youngov modul tla

Standardni penetracijski pokus, SPP ili SPT5

00 m

m

30

0 m

m

rasklopni cilindar

kuglica

rupe za zrak


50 mm

no

NCER

N = Nr

6060

Popravni koeficijenti za duljinu ipke i vertikalno naprezanje.U stvari, dobije se samo informacija o zbijenosti tla.

Krilna sonda - odreivanje nedr. kohezije tla, cu, na terenu,- veza s UU pokusom i jednoosnom vrstoom.

meko, prainasto-glinovito tlo

zakretni moment

RPV


poveanje nedrenirane vrstoe vlaenjem i suenjem

c raste s dubinom jer i efektivnanaprezanja odvlastite teinerastu s dubinom

kora

povrina

u tlu

od

vlas

tite

tei

ne

g

h

krilna sonda

krilca

d

f = cu

efek

tiv

krilca

ploha slomatla

32

273,0

3

2

d

M

dhd

Mcfvf =

+==

efek

tivna

nap

reza

nja

u

g' od z1

z

z1

z

cu od z1

Plosnati dilatometar (DMT)

utisna ipka

pneumatski ielektrini vodovi

ureaj za upravljanje i umjeravanje

tlana cijev

tlana boca

IDMT = (p1 - p0) / (p0 - u0),

KDMT = (p0 - u0) / 'v0,EDMT = 34,7 (p1 - p0).


dilatometar

uzemljenje elinamembrana

P0 P1

95mm

50m

m

elinamembrana

Mjerenja u podzemnoj vodi- podobnost sustava za mjerenja, ovisno o vremenu

njihova odziva i svrsi mjerenja.

uvjeti u temeljnomtlu

ljunak,krupan pijesak

sitan pijesak, krupanprah

sitan prah,glacijalni nanos,

glinaSvrha mjerenja

mjerenje razinepodzemne vode iliraspodjele pornogtlaka i njihovih

buotina za opaanje,otvorena cijevfiltar na vrhu cijevi

otvorena cijevfiltar na dnu cijevipiezometar(hidrauliki,

filtar na dnu cijevipiezometar(hidrauliki,pneumatski,

betonska brtva

cijev d=50 mm

nasip od prirunog materijala

bentonitna brtva

Casagrandeov piezometar (otvoreni sustav)


tlaka i njihovihkolebanja

(hidrauliki,pneumatski, elektrini)

pneumatski,elektrini)

mjerenje promjenapornog tlaka uslijednjegovih kolebanja,crpenja, iskopa,optereenja ilirastereenja, uinakazabijanja pilota, ili radipraenja npr. kosina

filtar na vrhu cijevipiezometar(hidrauliki,pneumatski, elektrini)

filtar na vrhu cijevipiezometar(hidrauliki,pneumatski, elektrini)

piezometar(hidrauliki,pneumatski,elektrini)

0,6

1+

2 m

0,6

filta

r

bentonitna brtva

saturirani pijesak

bentonitna brtva

ispuna

Treba obratiti panju - kod nas uobiajeni Casagrandeov piezometar zadovoljava samo kod dobropropusnih tala.

Buenje i vaenje uzoraka iz buotina

buai toranjsvrdla:

istraivaki radovi

Runo buenje

svrdlo

ipke (mogu se dodavati)

ulazi tlo

Buenje i vaenje uzoraka

pogonskimotor

pumpastezna glava

vitlo(dizalica)

kolotura

etverononitoranj

transmisija

uvodna kolona

isplani bazen

g l a v a s v e n t i l o m

e l i n i c i l i n d a r


motornagarnitura

uvodna kolona

buea ipka

isplaka

jezgrena cijev

dijamantna kruna

D u 2 , 5 m m

D n

D v

Tankostjeni cilindar za vaenje neporemeenih uzoraka

Upravljanje bazom podatakaprema normi ISO 9001

Geotechnical data management according to ISO 9001ISO 9001

(Matei i Kvasnika 2007)

Dijagram toka izradegeotehnikogizvjetaja(Matei i Kvasnika, 2007)

Skica baze podataka zauzorkeuzorke

{

444 3444 21

44 344 21methodIDcaseID

MMSSSBBYYCCCS__

Objanjenje tvorbe jedinstvenih oznaka

4444444 34444444 21

44444 344444 21

4444 34444 21

444 3444 21

testID

specimenID

labsampleIDsitesampleID

boreholeID

_

_

____

_

=

Prikaz rezultata ispitivanja prema EC7, BS EN 1997-1:2004

Geotehniki izvjetaj je elaborat u kojemu su prikazani rezultati svih istraivakih radova zajedno s ocjenom njihove valjanosti, a u skladu s pretpostavkama pri interpretaciji rezultata ispitivanja.

prikaz rezultata ispitivanja

pretpostavkama pri interpretaciji rezultata ispitivanja.

Geotehniki projektni izvjetaj mora sadravati: geotehniki izvjetaj, sve podatke, metode i rezultate prorauna za dokazivanje zahtjeva sigurnosti i uporabivosti. Investitor mora dobiti izvadak iz GPI-ja sa navedenim zahtjevima za opaanje i nadzor.

Rezime Geotehniki istraivaki radovi su (kao sastavni dio

geotehnikog projektiranja) usmjereni zadatak, jer njihovu provedbu treba uskladiti s: geolokom prirodom tla, raspoloivim postupcima i

metodama istraivanja, moguim i oekivanim rjeenjima temelja i zahvata te predvienim analizama u postupku projektiranja.

Svaka je lokacija sluaj za sebe, pa nema strogih pravila za Svaka je lokacija sluaj za sebe, pa nema strogih pravila za odabir naina istraivanja.

Eurokodovi 7 i 8, pri izboru parametara, upuuju ne samo na rezultate ispitivanja sa istraivane lokacije, ve trae da se u obzir uzme ire podruje. Pri tome u obzir treba uzeti geoloki sastav i odabrane parametre sa susjednih i srodnih podruja. (baza podataka!)

nasip

vrsta glina

0

-2

-10

dubina, m 0.8

ljunak

prednapeto sidro

0nadmor. vis. 119.6 m

prikaz rezultata ispitivanja1. Primjer: Poslovno-stambeni objekt, Iblerov trg (Ivi, T. 1997)

-15

ljunak

kruta glina-18

-23slobodna

duina

injektiranduina

dijafragma

Iblerov trg, Importanne galerija, Szavits-Nossan et al. (1999)


U osnovnom skupu informacija o tlu obino su:

geoloki sastav i debljine slojeva te razine podzemne vode

rezultati klasifikacijskih ispitivanja -granulometrija, vlanost, jednoosna vrstoavrstoa

SPT i geofiz. mjerenja

parametri vrstoe i deformabilnosti te vodopropusnosti (iz laboratorija)

prikaz rezultata ispitivanjaRazvedeni geotehniki profil

geoloki sastav i debljine slojeva te razine podzemne vode

0 200 400 600qu (kPa)

0 20 40 60 80N (SPT)

0 200 400 600vs (m/s)

0 20 40 60 80100% frakcija

0 20 40 60 80w (%)

15

10

5

0

dub

ina

(m

)

prikaz rezultata ispitivanjaGran. sastav, vlanost, jednoosna vrstoa, SPP i vs

SPTaksijalna vrstoa

brzina posminih valova (down hole)brzina posminih valova (model)

nasipvrsta glinaljunakkruta glina

% glina% glina+prah+pijesakgranica plastinostiprirodna vlanostgranica teenja

30

25

20

Iblerov trg, Importanne galerija, Szavits-Nossan et al. (1999)

Rezultati troosnihispitivanja donje gline:

- CIU,

- prosj. vrijed. vrstoedonje gline u totalnim naprezanjima, povezane


naprezanjima, povezanes ispit. s gr. jame na Starevievom trgu (desno)

naprezanje prekonsolidacije


Literatura: Atkinson, J. H., Salfors, G. (1991). Experi-mental determination of stress-strain-time

characteristics in laboratory and in situ tests. Proc. Tenth Euro-pean Conf. Soil Mechanics and Foundation En-gi-neering. Rotterdam: Balkema. III: 915-956.

Burland, J.B. 1989. "Small is beautiful" - the stiffness of soils at small strains, Ninth Laurits Bjerrum Memorial Lecture. Ca-nadian Geotechnical Journal 26(4): 499-516.

Ivi, T. (1997). Terenski geotehniki istrani radovi, Seminar Sanacija temelja poddgrada objekata i izgradnja interpolacija. HUMTGI i HDGI.

Kvasnika, P., Zlatovi, S. i Matei, L. (1996). Rezultati ciklikih troosnih pokusa s kontroliranom deformacijom, za Geokon-Zagreb d.o.o., Graevinski fakultet.

Kvasnika, Predrag; Matei, Leo; Skrai, Sebastian. Izrada geotehnikih podloga Zagreba primjenom GIS-a. // Graevinar : asopis Hrvatskog drutva graevinskih inenjera. 50 (1998) , 1; 19-27

Mari, B., Kvasnika, P., Radaljac, D. & Mavar, L. (2001). "An example of a high soil nailed wall in plastic clayey soil". International Symposium on Earth Reinforcement, Kyushu University, Fukuoka, Japan., pp. 669-674.

Kvasnika, P & Matei, L. (2001). Geotechnical data base for the city of zagreb and its application in site response analyses // Proceedings of Fourth International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics / Prakash, application in site response analyses // Proceedings of Fourth International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics / Prakash, Shamsher (ur.).San Diego : University of MO-Rolla, 2001. 1-8

Matei, L. & Kvasnika, P. (2005). Performance Review and Safety Evaluation of the Botonega Reservoire and Dam/ Proceedings of 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Osaka.

Mihaljevi, I., Dai, G., Kvasnika, P. i Matei, L.. (2006) Design of a Retaining Structure for an Excavation Pit for the Construction of the VIPNET Underground Garage, Danubian-European Conference, Ljubljana (in print). Mulabdi, M. (2004). Hrvatska iskustva u primijeni in istu ispitivanja tla. Razprave IV posvetovanja slovenskih geotehnikov, Rogaka Slatina. pp 11-24.

Zlatovi, Sonja; Kvasnika, Predrag; Matei, Leo; Pavi, Branimir.Precizna mjerenja malih deformacija tla na Graevinskom fakultetu u Zagrebu Razprave drugega posvetovanja slovenskih geotehnikov - Rogla 96 / Logar, J, Majes, B. (ur.). Ljubljana : Slovensko geotehnino drutvo, 1996. 43-50.

http://www.cenorm.be/cenorm/businessdomains/technicalcommitteesworkshops/centechnicalcommittees/index.asp

predrag kvasnička geotehniČki istraŽivaČki …rudar.rgn.hr/~pkvasnic/02_gra_jame_ispit.pdf ·...

Documents