sveučilište u zagrebu građevinski fakultet - grad.unizg.hr · klasifikacija tla je skup...

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sveučilište u Zagrebu

Građevinski fakultet

Preddiplomski studij

MEHANIKA TLA

Klasifikacija tla

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

➢ Uvod

➢ Granulometrijski sastav tla

➢ Granica konzistencije

➢ Jedinstvena klasifikacija tla (USCS)

➢ Europska klasifikacija tla (ESCS)

➢ Program KLASIF

SADRŽAJ PREDAVANJA

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Klasifikacija tla je skup procedura pomoću kojih se veliki brojrazličitih vrsta tla koja se nalaze u prirodi, razvrstava u grupesličnih mehaničkih karakteristika i ponašanja pod djelovanjemopterećenja.

Opis i klasifikacija tla omogućavaju da se u grubim crtama ocijenio kakvom se materijalu radi i u kojem rasponu se može očekivati daće se nalaziti njegove mehaničke karakteristike.

Tradicionalno se tla dijele u 4 glavne grupe: šljunci, pijesci, prahovii gline. Tu se još nalazi i organsko tlo pod nazivom treset.

U početku su se tla klasificirala isključivo prema veličini zrnaodnosno granulometrijskom sastavu.

Takvi sustavi su se zasnivali na teksturi tla odnosno relativnimodnosima udjela pijeska, praha i gline u ukupnoj masi ispitivanogtla.

Uvod

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Teksturne klasifikacije tla prvi je detaljno istražio Atterbergpočetkom 20. stoljeća (Atterberg, 1905, 1912). Najpoznatijateksturna klasifikacija tla je USDA (U.S. Department ofAgriculture).

Za potebe projektiranja prometnica razvijena je 1929. godineAASHTO (American Association of State Highway andTransportation Officials).

Za potrebe projektiranja zračnih luka za vrijeme II. svjetskog rata,1942. godine, razvio je Arthur Casagrande ACS (AirfieldClassification System). Modificiranjem ACS klasifikacije nastala je1952. godine USCS (Unified Soil Classification System)klasifikacija tla.

Prilagodbom ACS klasifikacije mehaničkim svojstvima tla kojaprevladavaju u UK razvijena je, 1981. godine BSCS (British SoilClassification System) klasifikacija tla. Na sličan način razvijena je,1988. godine, DIN (Deutsches Institut für Normun) klasifikacija.

Uvod

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Tehnički odbor svjetske organizacije za normizaciju ISO/TC 182"Geotechnics" u suradnji s Tehničkim odborom europskeorganizacije za normizaciju CEN/TC 341 “GeotechnicalInvestigation and Testing” izradio je u ožujku 2018. godine norme:

➢ Geotechnical investigation and testing – Identification andclassification of soil – Part 1: Identification and description (ENISO 14688-1:2018) i

➢ Geotechnical investigation and testing – Identification andclassification of soil – Part 2: Principles for a classification (ENISO 14688-2:2018).

Hrvatski zavod za norme prihvatio je u ožujku 2018. godine, naprijedlog Tehničkog odbora HZN/TO 182/PO 2 „Geotehničkekonstrukcije“, da se europske norme EN ISO 14688-1:2018 i ENISO 14688-2:2018 u izvorniku na engleskom jeziku prihvate kaohrvatske norme pod oznakama HRN EN ISO 14688-1:2018 i HRNEN ISO 14688-2:2018.

Uvod

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Atterberg je još početkom 20. stoljeća ukazao na činjenicu da seklasificiranje tla u grupe sličnog ponašanja ne može obavljati samona temelju granulometrijskog sastava, već da je nužno uključiti igranice konzistencije koje su po njemu nazvane Atterbergovegranice.

Da bi se uspješno provelo klasificiranje tla potrebno je provoditipokuse kojima se određuju granulometrijski sastav tla i granicekonzistencije.

Granulometrijski sastav tla određuje se pokusima sijanja iaerometriranja i predstavlja postotni udio mase pojedinih česticatla, podijeljenih u odgovarajuće grupe odnosno frakcije premaveličini zrna, u ukupnoj masi uzorka tla.

Pokusi koji se koriste za određivanje granice tečenja i graniceplastičnosti su dva osnovna inženjerska pokusa koji omogućavajuklasifikaciju sitnozrnih tla.

Uvod

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Za dani uzorak tla potrebno je odrediti raspodjelu veličina zrna unjemu. Ova se raspodjela prikazuje granulometrijskim dijagramom.Sva zrna tla u rasponu između dviju različitih veličina promjeranazivaju se frakcijom. Tako, primjerice, frakcija pijeska označavasva zrna uzorka tla čiji se promjer kreće između 0,06 mm i 2 mm.Pojedine frakcije krupnozrnog tla izoliraju se na sitima različitihveličina otvora.

Granulometrijski sastav tla

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sita se postave jedno ispod drugog, svako sljedećes manjom veličinom otvora od prethodnog.

Na prvo sito, s najvećom veličinom otvora, usipase uzorak poznate mase m. Sva se sita zajednovibriraju i tako se uzorak tla prosijava, s tim da nasvakom situ ostane masa uzorka mi, koja se izvaže.

Zatim se izračuna postotak mase uzorka, čija suzrna veća od sita i. Primjerice, (m1/m)×100 jepostotak ukupne mase uzorka čija su zrna veća odotvora prvog sita, ((m1+m2)/m)×100 je postotakukupne mase uzorka čija su zrna veća od otvoradrugog sita i tako dalje.

Kada dobivene postotke za svako sito odbijemo od100 %, dobijemo postotak ukupne mase uzorkačija su zrna manja od otvora tog sita.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Primjerice, neka za dani uzorak, na prvom situ ostaje 10 % njegovemase, a na drugom situ 15 % njegove mase.

Tada 90 % mase uzorka ima promjer manji od otvora prvog sita, a75 % mase uzorka ima promjer manji od otvora drugog sita.

Ove postotke nanosimo na ordinatu granulometrijskog dijagrama,dok na apscisu nanosimo veličinu otvora danog sita D umilimetrima, što ujedno predstavlja i promjer zrna. Tako dobijemogranulometrijsku krivulju.

Najmanji otvor sita je oko 0,06 mm, granice veličine zrna izmeđukrupnozrnog i sitnozrnog tla.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Granulometrijski dijagram


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Postupak sijanja provodi se na suhom uzorku, kojem se, nakonodređivanja ukupne mase m, ispiranjem odvoje frakcije zrna manjeod 0,06 mm. Ovaj se postupak sijanja naziva suhim postupkom.

Alternativno, sijanje se može provoditi mokrim postupkom, ukojem se prethodno ne odvajaju čestice promjera manjeg od 0,06mm, već se one prosijavaju kroz sita uz protjecanje vode koja ihodnosi do zadnjeg sita.

Procijeđena se voda sa sitnim česticama skupi u posudu, kako bi sena njih primijenio postupak sedimentiranja areometriranjem za diogranulometrijske krivulje koja odgovara frakciji praha.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Areometar (hidrometar) je poseban plovak sa skalom, pomoćukojeg se mjeri gustoća otopine, u kojoj se talože čvrste čestice.Mjerenje se temelji na svojstvu otopine da plovak to manje u njuuranja što joj je gustoća veća.

Za određivanje gustoće otopine koristi se Stokesov zakon za brzinutaloženja pravilnih kugli u tekućini, prema kojem je brzinataloženja pravilne kugle danog promjera proporcionalna kvadratutog promjera. Ovaj zakon ne vrijedi za čestice promjera manjeg od0,002 mm, dakle za čestice gline, čije je taloženje pod utjecajemBrownova gibanja.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Prema Stokesovom zakonu brzina taloženja čestice oblika kugle utekućini pod djelovanjem gravitacije dana je izrazom:

gdje je:

v – brzina taloženja čestice oblika kugle,

ρs– gustoća čestice,

ρL– gustoća tekućine,

– dinamička viskoznost vode,

g – gravitacijsko ubrzanje i

D – promjer čestice.


( ) 2Ls

18D

gv

−=

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Primjena Stokesovog zakona na proces sedimentacije tla temelji sena sljedećim pretpostavkama:

➢ čestice su oblika kugli malih dimenzija,

➢ brina taloženja čestica je mala,

➢ sve čestice imaju istu gustoću,

➢ viskozno tečenje odvija se u mirnoj vodi,

➢ nema turbulencije odnosno interferencije među česticama,

➢ temperatura tekućine je konstantna tijekom sedimentacije,

➢ postignuta je jednolična razdioba čestica svih veličina u tekućinina početku sedimentacije.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Nakon određenog vremenskog intervala t, čestica promjera D, pastće na dubinu H. Srednja brzina taloženja čestice može se izraziti sa:

Izjednačavanjem izraza brzina taloženja čestice oblika kugle utekućini pod djelovanjem gravitacije i izraza za srednju brzinutaloženja čestice te podrazumijevanjem da se taloženje odvija uvodi (ρL = ρw) može se promjer čestice izraziti preko proteklogvremena i dubine taloženja:


t

Hv =

( )

2

1

ws

18

−=

t

H

gD

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

U praksi se uvriježilo isticanje nekoliko karakterističnih promjerazrna danih uzoraka tla, pomoću kojih se kvantificiraju nekeosnovne osobine granulometrijskog sastava.

Tako se ističe promjer zrna D10, koji se naziva efektivnimpromjerom zrna. To je promjer zrna tla od kojeg 10 % mase uzorkaima zrna manjeg promjera. Odredi se iz granulometrijske krivuljetako da se za vrijednost od 10 % na ordinati, odredi apscisa točkena granulometrijskoj krivulji. Ova apscisa odgovara vrijednosti D10.

Analogno se definiraju veličine D50, D30 i D60, a promjer Dmax

označava zrno najvećeg promjera u uzorku. Ove se veličine koristeza korelacije s koeficijentom propusnosti tla, za određivanjekapilarnih svojstava tla te za klasifikaciju tla.

Pomoću D10, D30 i D60 određuju se parametri granulometrijskekrivulje: koeficijent jednolikosti cu=D60/D10 i koeficijentzakrivljenosti cc=(D30)

2/(D60 *D10).


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Vlažna sitnozrnata tla pokazuju izrazito svojstvo plastičnosti,ovisno o njihovoj vlažnosti w.

Ako je vlažnost vrlo mala, tlo je u čvrstom konzistentnom stanju,pri čemu se ponaša krto i može se lomiti u komade.

Pri postupnom povećanju vlažnosti, tlo prelazi u polučvrstokonzistentno stanje, zatim u plastično konzistentno stanje, dok jepri velikoj vlažnosti u tekućem ili žitkom konzistentnom stanju, pričemu više nema čvrstoću na smicanje.

Tijekom povećanja vlažnosti tla, povećava se volumen tla.

Na granicama između navedenih konzistentnih stanja, odgovarajućevrijednosti vlažnosti nazivaju se granicom stezanja wS, granicomplastičnosti wP i granicom tečenja wL, Ove se granice konzistencijejoš nazivaju i Atterbergovim granicama.

Sitnozrnato tlo ima svojstvo plastičnosti za sve vrijednosti vlažnostiizmeđu granice plastičnosti i granice tečenja.

Granice konzistencije

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Konzistentna stanja i granice konzistencije (Atterbergove granice)


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Za određivanje granice tečenja Casagrande je razvio poseban uređaju kojem se dovoljno vlažan uzorak tla razmazuje u posebnu ovalnuzdjelicu, u uzorku se posebnim nožem zarezuje utor širine 11 mm, azdjelica, okretanjem ručice, ritmički pada s određene visine napodlogu.

Pri tom se mjeri broj okretaja ručice (udaraca zdjelice u podlogu)potrebnih da se utor zatvori na duljini od 13 mm.

Ovaj se postupak ponavlja pri različitim vlažnostima uzorka.

Vlažnost uzorka se nanosi na ordinatu odgovarajućeg dijagrama, ana apscisu u logaritamskom mjerilu nanosi se broj udaracapotrebnih za zatvaranje utora.

Na dobivenoj se krivulji označi točka koja odgovara broju udaracaod 25.

Vlažnost uzorka, koja odgovara toj točki je granica tečenja wL.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Za određivanje granice tečenja prema hrvatskoj normi, koristi sepostupak pomoću padajućeg šiljka, u kojem se stožac mase 80 g skutom šiljka od 30º, ili stožac mase 60 g i kutom šiljka od 60º,prisloni na zdjelicu s vlažnim tlom i pušta da prodre pod vlastitomtežinom u uzorak tla. Granica tečenja je postignuta kada stožacprodre u tlo 20 mm za stožac s kutom od 30º, odnosno 10 mm zastožac s kutom od 60º.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Za granicu plastičnosti koristi se relativno jednostavni postupakručnim valjanjem valjčića vlažnog tla na odgovarajućoj podlozi.

Ako se valjčići lome pri debljini od oko 3 mm, oni su na graniciplastičnosti.

Obično se s valjanjem počinje pri većoj vlažnosti od graniceplastičnosti, kada će se valjčići lomiti pri debljini manjoj odpropisane. Valjanje se zatim nastavlja uz povremeno gnječenjeuzorka, pri čemu on gubi vodu, odnosno vlažnost mu se smanjuje,sve dok se ne postigne traženi kriterij.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Za određivanje granice stezanja razvijen je postupak sa živomodnosno voskom, ali se on, obzirom na manji značaj te granice upraksi i zahtjevnost postupka, neće ovdje opisivati.

Granica stezanja povezana je s kapilarnošću. Voda isparava iz gline,u porama se gline stvaraju meniski vode, za koje kažemo da su poddjelovanjem površinske napetosti, odnosno vlačnih sila na kontaktuizmeđu meniska i tla, koje djeluju tako da se smanjuje volumenpora jer ove sile zbližavaju čestice tla. Time se smanjuje volumentla, uz njegovu još uvijek potpunu zasićenost vodom. Radijusmeniska tijekom isparavanja vode sve više se smanjuje dok ne dođeu određeno ravnotežno stanje, pri kojem tlo ima minimalnivolumen i potpunu zasićenost vodom. Vlažnost tla tada je jednakagranici stezanja wS.

Daljnjim isparavanjem vode, volumen tla se više ne smanjuje, većzrak počinje ispunjavati pore i tlo više nije potpuno zasićenovodom.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Raspon vlažnosti između granice plastičnosti, wP i granice tečenja,wL, naziva se indeks plastičnosti, IP, (IP = wL - wP) i predstavljamjeru plastičnosti gline. Krupnozrna (nevezana, nekoherentna) tlanemaju svojstva plastičnosti tako da je njihov indeks plastičnosti,IP, jednak nuli.

Veza između vlažnosti i granica tečenja i plastičnosti može seizraziti pomoću indeksa konzistencije, IC i indeksa tečenja, IL.

Indeks konzistencije, IC je odnos razlike granice tečenja i prirodnevlažnosti prema indeksu plastičnosti:

Indeks tečenja, IL je odnos razlike prirodne vlažnosti i graniceplastičnosti prema indeksu plastičnosti:


P

L

PL

LC

I

ww

ww

wwI

−=

−

−=

P

P

PL

PL

I

ww

ww

wwI

−=

−

−=

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Veza između indeksa konzistencije IC i indeksa tečenja IL je:

Značenje indeksa konzistencije i indeksa tečenja se ne smije nikakozamijeniti. Indeks tečenja se obično koristi puno češće nego indekskonzistencije.

Ispod granice plastičnosti vrijednost IL je negativna. Na granicitečenja (IL =1) lagano sušena glinena masa počinje pokazivati maluali jasnu posmičnu čvrstoću čija je vrijednost oko 1.7 kN/m2.

Kako vlažnost pada (IL se približava nuli) posmična čvrstoćaznačajno raste, a pri granici plastičnosti (IL =0) veća je 100 ili višeputa od posmične čvrstoće na granice tečenja.


CL 1 II −=

VLAŽNOST

w (%)

INDEKS KONZISTENCIJE

Ic

INDEKS TEČENJA

IL

w < wP > 1 negativno

w = wP 1 0

wP < w < wL 1 do 0 0 do 1

w = wL 0 1

w > wL negativno > 1

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Vrsta i količina minerala gline utječe na granice konzistencije, ali ina druga mehanička svojstva glinovitih tala. Iz tog su razlogagranice konzistencije korisne u praksi jer na relativno jednostavannačin omogućuju grubu procjenu mehaničkih svojstava tla.

U pokušaju da se utjecaj vrste minerala gline razdvoji od utjecajakoličine frakcije gline u tlu, za sitnozrnata je tla uveden pojamindeksa aktivnosti IA, koji je definiran izrazom:

gdje CF predstavlja udio frakcije gline u uzorku tla, odnosno udiočestica promjera manjeg od 0,002 mm, izražen u %. Za mnogaglinovita tla, za koja inače indeks plastičnosti i frakcija glinevariraju u širokim granicama, indeks aktivnosti je približnokonstantan. Zbog toga je indeks aktivnosti koristan pokazatelj pridefiniranju profila tla.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Prema USCS klasifikaciji tlo se dijeli na: krupnozrno tlo, sitnozrno tlo i visoko organsko tlo.

Osnovna ideja klasificiranja je označavanje tla simbolima koji sesastoje od dva slova. Iznimka su slučajevi kada se tlo označavadvojnim simbolima koji se sastoje od četiri slova.

Prvo slovo kod krupnozrnog tla predstavlja oznaku glavnih grupa tla:

G – šljunak (engl. Gravel),

S – pijesak (engl. Sand).

Drugo slovo kod krupnozrnog tla opisuje karakteristike glavne grupe:

W – dobro graduiran (engl. Well graded),

P – slabo graduiran (engl. Poorly graded),

M – prašinasti (engl. Silty),

C – glinoviti (engl. Clayey).

Jedinstvena klasifikacija tla (USCS)

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Prvo slovo kod sitnozrnog tla predstavlja oznaku glavnih grupa tla:

M – prah (Sweden Mjala, engl. Silt),

C – glina (engl. Clay),

O – organsko tlo (engl. Organic).

Drugo slovo kod sitnozrnog tla opisuje karakteristike glavne grupe:

L – niske plastičnosti (engl. Low plasticity), posna za glinu

(engl. Lean),

H – visoke plastičnosti (engl. High plasticity), masna za glinu

(engl. Fat), elastičan za prah (engl. Elastic).

Visoko organsko tlo ima dvoslovni simbol glavne grupe tla:

PT – treset (engl. Peat).


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla

na osnovi laboratorijskih ispitivanjaA

Klasifikacija tla

SimbolNaziv

grupeB

KR

UP

NO

ZR

NA

TL

A

(viš

e od 5

0%

ost

aje

na

situ

br.

200 -

0.0

75 m

m)

Šlj

unak

(viš

e od 5

0%

ost

aje

na

situ

br.

4 -

4.7

5

mm

)

Čisti šljunak

(manje od 5%

sitnih česticaE)

cu ≥ 4 i

1 ≤ cc ≤ 3C GW

Dobro

graduirani

šljunakD

cu < 4 i/ili

1 > cc > 3C GP

Slabo

graduirani

šljunakD

Šljunak sa

sitnim

česticama

(više od 12%

sitnih česticaE)

Sitne čestice se

klasificiraju

kao

ML ili MH

GMPrašinasti

šljunakD,F,G

Sitne čestice se

klasificiraju

kao

CL ili CH

GCGlinoviti

šljunakD,F,G

Pij

esak

(50%

ili

viš

e pro

lazi

kro

z si

to b

r. 4

-

4.7

5 m

m)

Čisti pijesak

(manje od 5%

sitnih česticaI)

cu ≥ 6 i

1 ≤ cc ≤ 3C SW

Dobro

graduirani

pijesakH

cu < 6 i/ili

1 > cc > 3C SP

Slabo

graduirani

pijesakH

Pijesak sa

sitnim

česticama

(više od 12%

sitnih česticaI)

Sitne čestice se

klasificiraju

kao

ML ili MH

SMPrašinasti

pijesakF,G,H

Sitne čestice se

klasificiraju

kao

CL ili CH

SCGlinoviti

pijesakF,G,H

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla na

osnovi laboratorijskih ispitivanjaA Klasifikacija tla

SIT

NO

ZR

NA

TL

A

(50%

ili

viš

e pro

lazi

kro

z si

to b

r. 2

00 -

0.0

75 m

m)

Pra

hovi

i gli

ne

(gra

nic

a te

čenja

man

ja o

d 5

0%

)

Anorganski

IP > 7 i na ili

iznad A-linijeJ CLPosna

glinaK,L,M

IP < 4 ili ispod

A-linijeJ ML PrahK,L,M

Organski

(Granica

tečenja -sušenje

u peći) /

(Granica

tečenja -

bez sušenja u

peći)

< 0.75

OL

Organska

glinaK,L,M,N

Organski

prahK,L,M,OP

rah

ovi

i gli

ne

(gra

nic

a te

čenja

već

a od 5

0%

)

Anorganski

IP na ili iznad

A-linijeCH

Masna

glinaK,L,M

IP ispod A-linije MHElastični

prahK,L,M

Organski

(Granica

tečenja -sušenje

u peći) /

(Granica

tečenja -

bez sušenja u

peći)

< 0.75

OH

Organska

glinaK,L,M,P

Organski

prahK,L,M,Q

Visoko organsko tloPrimarno organska materija,

tamne boje i organskog mirisaPT Treset

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


AZasnovano na materijalima koji su prošli kroz sito 3 –in.,75 mm.

BAko uzorak tla na terenu sadržava komade ili blokove ili oboje nazivu grupe tla

treba dodati "s komadima" ili "s blokovima" ili "s komadima i blokovima".

Ccu = D60/D10; cc = (D30)

2/(D10xD60)

DAko tlo sadrži ≥ 15 % pijeska nazivu grupe tla treba dodati "s pijeskom".

EŠljunci s 5 do 12% sitnih čestica dobivaju dvojne simbole:

GW-GM dobro graduirani šljunak s prahom,

GW-GC dobro graduirani šljunak s glinom,

GP-GM slabo graduirani šljunak s prahom,

GP-GC slabo graduirani šljunak s glinom.

FAko se sitne čestice u dijagramu plastičnosti klasificira kao CL-ML treba koristiti

dvojne simbole GC-GM ili SC-SM.

GAko su sitne čestice organske nazivu grupe tla treba dodati "s organskim sitnim

česticama".

HAko tlo sadrži ≥ 15% šljunka nazivu grupe tla treba dodati "sa šljunkom".

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


IPijesci s 5 do 12% sitnih čestica dobivaju dvojne simbole:

SW-SM dobro graduirani pijesak s prahom,

SW-SC dobro graduirani pijesak s glinom,

SP-SM slabo graduirani pijesak s prahom,

SP-SC slabo graduirani pijesak s glinom.

JAko se par vrijednosti (wL, IP) u dijagramu plastičnosti nalazi unutar šrafiranog

područja (4 < IP < 7) tlo se označava s CL-ML, kao prašinasta glina.

KAko tlo sadrži 15 do 30% materijala iznad sita br. 200 - 0.075 mm nazivu grupe

tla treba dodati "sa pijeskom" ili "sa šljunkom", ovisno o tome koji je od ta dva

materijala zastupljeniji.

LAko tlo sadrži ≥ 30% materijala iznad sita br. 200 - 0.075 mm, ako prevladava

pijesak, nazivu grupe tla treba dodati "pjeskoviti".

MAko tlo sadrži ≥ 30% materijala iznad sita br. 200 - 0.075 mm, ako prevladava

šljunak, nazivu grupe tla treba dodati "šljunkoviti".

N IP ≥ 4 i na ili iznad A-linije.

O IP < 4 ili ispod A-linije.

P IP na ili iznad A-linije.

Q IP ispod A-linije.

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


Dijagram plastičnosti prema USCS klasifikaciji tla

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Prema ESCS klasifikaciji tlo se dijeli na: krupnozrno tlo, sitnozrno tlo

i organsko tlo. Za klasificiranje tla koriste se granulometrijski sastav

tla i granice konzistencije.

Osnovna ideja klasificiranja je označavanje tla simbolima koji

predstavljaju glavnu i sekundarne frakcije od kojih se tlo sastoji.

Primarna frakcija određuje inženjerska svojstva tla.

Sekundarna i tercijarna frakcija ne određuju, ali utječu na inženjerska

svojstva tla.

Primarna frakcija krupnozrnih tla označava se simbolima koji se

sastoje od dva slova, od kojih se prvo piše velikim slovom:

Gr – ŠLJUNAK (engl. GRAVEL),

Sa – PIJESAK (engl. SAND).

Europska klasifikacija tla (ESCS)

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sekundarna frakcija koja najviše utječe na inženjerska svojstva tla

označava se simbolima koji se sastoje od dva mala slova, koja se pišu

ispred primarne frakcije:

saGr – pjeskoviti ŠLJUNAK,

siGr – prašinasti ŠLJUNAK,

clGr – glinoviti ŠLJUNAK,

grSa – šljunkoviti PIJESAK,

siSa – prašinasti PIJESAK,

clSa – glinoviti PIJESAK.

Tercijarna frakcija koja utječe na inženjerska svojstva tla se također

označava simbolima koji se sastoje od dva mala slova, koja se pišu

ispred sekundarne i primarne frakcije.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Krupnozrna tla se dodatno označavaju obzirom na stupanj

graduiranosti. Iza oznake glavne frakcije dodaje se veliko slovo:

W – dobro graduirani (engl. well graded) PIJESAK ili ŠLJUNAK,

M – srednje graduirani (engl. medium graded) PIJESAK ili ŠLJUNAK,

P – slabo graduirani (engl. poor graded) PIJESAK ili ŠLJUNAK,

U – jednolično graduirani (engl. uniformly graded) PIJESAK ili ŠLJUNAK,

G – neujednačeno graduirani (engl. gap graded) PIJESAK ili ŠLJUNAK.

Primarna frakcija sitnozrnih tla označava se simbolima koji se sastoje

od dva slova, od kojih se prvo piše velikim slovom:

Si – PRAH (engl. SILT),

Cl – GLINA (engl. CLAY),

Or – ORGANSKO TLO (engl. ORGANIC).


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sekundarna frakcija koja najviše utječe na inženjerska svojstva tla

označava se simbolima koji se sastoje od dva mala slova, koja se pišu

ispred glavne frakcije:

grSi – šljunkoviti PRAH,

saSi – pjeskoviti PRAH,

clSi – glinoviti PRAH,

grCl – šljunkovita GLINA,

saCl – pjeskovita GLINA,

siCl – prašinasta GLINA,

orSi – organski PRAH,

orCl – organska GLINA.

Tercijarna frakcija koja utječe na inženjerska svojstva tla se također

označava simbolima koji se sastoje od dva mala slova, koja se pišu

ispred sekundarne i primarne frakcije.


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sitnozrna tla se dodatno označavaju obzirom na plastičnost. Iza

oznake glavne frakcije dodaje se veliko slovo:

L – niske plastičnosti (engl. low plasticity),

M – srednje plastičnosti (engl. medium plasticity),

H – visoke plastičnosti (engl. high plasticity),

V – vrlo visoke plastičnosti (engl. very high plasticity).


ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim

grupama tla na osnovi laboratorijskih ispitivanjaA

Klasifikacija tla

Simbol Naziv grupeBK

RU

PN

OZ

RN

A T

LA

(viš

e od

50%

ost

aje

na s

itu

otv

ora

0.0

63 m

m)

Šlj

unak

(viš

e od 5

0%

ost

aje

na

situ

otv

ora

2 m

m)

Čisti šljunak

(manje od 5%

sitnih

česticaF,G)

cu ≥ 15 i

1 ≤ cc ≤ 3C GrW

Dobro

graduirani

ŠLJUNAKD

6 ≤ cu < 15 i

cc < 1C GrM

Srednje

graduirani

ŠLJUNAKD

3 ≤ cu < 6 i

cc < 1C GrP

Slabo

graduirani

ŠLJUNAKD,E

cu < 3C i

cc < 1C GrU

Jednolično

graduirani

ŠLJUNAKD

cu ≥ 15 i

cc < 0.5C GrG

Neujednačeno

graduirani

ŠLJUNAKD

Šljunak sa

sitnim

česticama

(više od 15%

sitnih

česticaF,G,H)

Sitne čestice

se klasificiraju

kao siL, siM,

siH ili siV

siGrPrašinasti

ŠLJUNAKD

Sitne čestice

se klasificiraju

kao clL, clM,

clH ili clV

clGrGlinoviti

ŠLJUNAKD

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU




Klasifikacija tla

Simbol Naziv grupeBK

RU

PN

OZ

RN

A T

LA

(viš

e od

50%

ost

aje

na s

itu

otv

ora

0.0

63 m

m)

Pij

esak

(50%

ili

viš

e pro

lazi

kro

z si

to o

tvora

2 m

m)

Čisti pijesak

(manje od 5%

sitnih

česticaG,J)

cu ≥ 15 i

1 ≤ cc ≤ 3C SaW

Dobro

graduirani

PIJESAKII

6 ≤ cu < 15 i

cc < 1C SaM

Srednje

graduirani

PIJESAKI

3 ≤ cu < 6 i

cc < 1C SaP

Slabo

graduirani

PIJESAKE.I

cu < 3C i

cc < 1C SaU

Jednolično

graduirani

PIJESAKI

cu ≥ 15 i

cc < 0.5C SaG

Neujednačeno

graduirani

PIJESAKI

Pijesak sa

sitnim

česticama

(više od 15%

sitnih

česticaG,H,J)

Sitne čestice

se klasificiraju

kao : siL, siM,

siH ili siV

siSaPrašinasti

PIJESAKI

Sitne čestice

se klasificiraju

kao clL, clM,

clH ili clV

clSaGlinoviti

PIJESAKH

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU




Klasifikacija tla

Simbol Naziv grupeB

SIT

NO

ZR

NA

TL

A

(50

% i

li v

iše p

rola

zi

kro

z s

ito o

tvora 0

.063 m

m)

gra

nic

a te

čenja

man

ja o

d 3

5%

AnorganskiG

IP > 7 i na ili

iznad A-

linijeK

ClLGLINA niske

plastičnostiL

IP < 4 ili

ispod A-

linijeK

SiLPRAH niske

plastičnostiLgra

nic

a te

čenja

od 3

5 d

o 5

0%

AnorganskiG

Na ili iznad

A-linijeClM

GLINA srednje

plastičnostiL

Ispod A-linije SiMPRAH srednje

plastičnostiL

gra

nic

a

teče

nja

od 5

0 d

o

70% AnorganskiG

Na ili iznad

A-linijeClH

GLINA visoke

plastičnostiL

Ispod A-linije SiHPRAH visoke

plastičnostiL

gra

nic

a te

čenja

već

a od 7

0%

AnorganskiG

Na ili iznad

A-linijeClV

GLINA vrlo

visoke

plastičnostiL

Ispod A-linije SiV

PRAH vrlo

visoke

plastičnostiL

ORGANSKO TLO

Primarno organska materija,

tamne boje i organskog

mirisa

Or Organsko tlo

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


AZasnovano na materijalima koji su prošli kroz sito otvora 63 mm. BAko uzorak tla na terenu sadržava komade ili blokove ili oboje, potrebno je to

opisno iskazati na način da se nazivu grupe tla treba dodati "s komadima" ili "s

blokovima" ili "s komadima i blokovima". Ccu = D60/D10; cc = (D30)

2/(D10xD60) DAko tlo sadrži ≥ 15% pijeska, ispred simbola naziva grupe treba dodati malim

slovima oznaku "sa", a ispred naziva grupe "pjeskoviti". EAko koeficijent jednoličnosti i zakrivljenosti ne zadovoljavaju kriterije za dobro,

srednje, jednolično ili neujednačeno graduirana tla, tlo se klasificira kao slabo

graduirani ŠLJUNAK, GrP, odnosno slabo graduirani PIJESAK, SaP.

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


FŠljunci s 5 do 15% sitnih čestica, ovisno o graduiranosti i plastičnosti dobivaju

oznake: siGrW – prašinasti dobro graduirani ŠLJUNAK, siGrM – prašinasti srednje

graduirani ŠLJUNAK, siGrP – prašinasti slabo graduirani ŠLJUNAK, siGrU –

prašinasti jednolično graduirani ŠLJUNAK, siGrG – prašinasti neujednačeno

graduirani ŠLJUNAK, clGrW – glinoviti dobro graduirani ŠLJUNAK, clGrM –

glinoviti srednje graduirani ŠLJUNAK, clGrP – glinoviti slabo graduirani

ŠLJUNAK, clGrU – glinoviti jednolično graduirani ŠLJUNAK, clGrG – glinoviti

neujednačeno graduirani ŠLJUNAK, siclGrW – prašinasto glinoviti dobro

graduirani ŠLJUNAK, siclGrM – prašinasto glinoviti srednje graduirani

ŠLJUNAK, siclGrP – prašinasto glinoviti slabo graduirani ŠLJUNAK, siclGrU –

prašinasto glinoviti neujednačeno graduirani ŠLJUNAK, siclGrW – prašinasto

glinoviti jednolično graduirani ŠLJUNAK. GAko sitne čestice sadrže organske sastojke, ispred simbola naziva grupe treba

dodati malim slovima oznaku "or" a ispred naziva grupe "organski". HAko se sitne čestice u dijagramu plastičnosti klasificiraju kao CiL-SiL, šljunci i

pijesci dobivaju oznake: siclGr – prašinasto glinoviti ŠLJUNAK i siclSa –

prašinasto glinoviti PIJESAK.

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Europska klasifikacija tla (ESCS)IAko tlo sadrži ≥ 15% šljunka, ispred simbola naziva grupe treba dodati malim

slovima oznaku "gr", a ispred naziva grupe "šljunkoviti". JPijesci s 5 do 15% sitnih čestica, ovisno o graduiranosti i plastičnosti dobivaju

oznake: siSaW – prašinasti dobro graduirani PIJESAK, siSaM – prašinasti srednje

graduirani PIJESAK, siSaP – prašinasti slabo graduirani PIJESAK, siSaP –

prašinasti jednolično graduirani PIJESAK, siSaG – prašinasti neujednačeno

graduirani PIJESAK, clSaW – glinoviti dobro graduirani PIJESAK, clSaM –

glinoviti srednje graduirani PIJESAK, clSaP – glinoviti slabo graduirani PIJESAK,

clSaP – glinoviti jednolično graduirani PIJESAK, clSaG – glinoviti neujednačeno

graduirani PIJESAK, siclSaW – prašinasto glinoviti dobro graduirani PIJESAK,

siclSaM – prašinasto glinoviti srednje graduirani PIJESAK, siclSaP – prašinasto

glinoviti slabo graduirani PIJESAK, siclSaU – prašinasto glinoviti neujednačeno

graduirani PIJESAK, siclSaW – prašinasto glinoviti jednolično graduirani

PIJESAK. KAko se par vrijednosti (wL, IP) u dijagramu plastičnosti nalazi iznad A linije i ako

je 4 ≤ IP ≤ 7 tlo se onačava s ClL-SiL, kao prašinasta GLINA. LAko tlo sadrži ≥ 15% krupnozrnog materijala, ispred simbola naziva grupe treba

dodati malim slovima oznaku "sa" ili "gr", a ispred naziva grupe dodati "pjeskoviti"

ili "šljunkoviti", ovisno koji je od ta dva materijala zastupljeniji.

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


Dijagram plastičnosti za ESCS klasifikaciju

Granica tečenja, wL (%)

Indek

s pla

stič

nost

i, I

P (

%)

ClL-SiL

ClL

ClH

SiM

U-li

nija

A-linija

0 10 20 100

10

20

30

40

50

60

70

80

30 40 60 70 8050 90

ClM

SiL

SiV

ClV

SiH

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Računarski program KLASIF razvijen je na Zavodu za geotehniku

Građevinskog fakulteta u Zagrebu.

Program predstavlja informatičku podršku za provođenje Jedinstvene

(USCS) i Europske (ESCS) klasifikacije tla i olakšava njihovu

jednostavnu paralelnu primjenu.

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

KLASIF je razvijen u Microsoft Excel programskom okruženjukoristeći integrirani programski jezik Visual Basic za aplikacije(VBA) koji omogućava programiranje specijalnih funkcija, koje nisustandardno uključene u Excel.

Program KLASIF

' --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

' USCS - Šljunak s manje od 5% sitnih čestica

' --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

If fines < 50 Then

Range("A16").Value = "Krupnozrno tlo (manje od 50% sitnih čestica)"

If gravel > sand Then

Range("A17").Value = "Šljunak (postotak šljunka je veći od postotka pijeska)"

If fines < 5 Then

Range("A18").Value = "Šljunak s manje od 5% sitnih čestica"

If cu >= 4 And cc >= 1 And cc <= 3 Then

Range("A19").Value = "Dobro graduirani šljunak"

Range("H23").Value = "GW"

If sand < 15 Then

Range("A20").Value = "Količina pijeska manja od 15% ne utječe na naziv grupe tla"

Range("A23").Value = "Dobro graduirani šljunak"

Else

Range("A20").Value = "Količina pijeska veća ili jednaka od 15% utječe na naziv

grupe tla"

Range("A23").Value = "Dobro graduirani šljunak s pijeskom"

End If

End If

If cu < 4 Or cc < 1 Or cc > 3 Then

Range("A19").Value = "Slabo graduirani šljunak"

Range("H23").Value = "GP"

If sand < 15 Then

Range("A20").Value = "Količina pijeska manja od 15% ne utječe na naziv grupe tla"

Range("A23").Value = "Slabo graduirani šljunak"

Else

Range("A20").Value = "Količina pijeska veća ili jednaka od 15% utječe na naziv

grupe tla"

Range("A23").Value = "Slabo graduirani šljunak s pijeskom"

End If

End If

End If

End If

End If

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Ulazni podaci za obje klasifikacije su isti što omogućava jednostavnuusporedbu dobivenih rezultata.

Ukupno se može zadati odnosno promijeniti 8 ulaznih varijabli.Nakon promjene bilo koje ulazne varijable dobivaju se novi rezultatiklasificiranja, što je u skladu s načinom funkcioniranja MixrosoftExcela, iako sve one ne mijenjaju konačni rezultat klasificiranjaprilikom svake njihove promjene. Tako, na primjer, promjena granicetečenja u ćeliji H6 neće utjecati na rezultat obje klasifikacije tla akose radi o tlu čiji je postotak sitnih čestica manji od 5%.

Prva varijabla, smještena u ćeliju B4, je tekstovni, jednoslovnipodatak koji odgovara na pitanje da li se radi o organskom tlu.Mogući odgovori su mala slova „n“ i „d“. Svaka promjena ovevarijable mijenja konačni rezultat klasificiranja u obje klasifikacijebez obzira na vrijednost ostalih ulaznih varijabli.

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Druga i treća varijabla, smještene u ćelije B6 i B7, su brojčani podacio postotcima šljunka i pijeska u ukupnoj masi uzorka tla koji seispituje dobiveni pokusima određivanja granulometrijskog sastava tla.

Program automatski izračunava postotak sitnih čestica (prah + glina)tako da ukupni zbroj ćelija B6 do B8 bude 100%.

Istovremeno program provodi kontrolu unosa podataka na način dane dopušta unošenje vrijednosti postotaka pijeska ili šljunka manjihod 0 niti u zbroju većih od 100%.

Na slijedećem slajdu prikazan je pokušaj da se za postotak šljunkaunese vrijednost 92.00 čiji zbroj s postotkom pijeska bi bio veći od100% i upozorenje programa da se ta vrijednost mora korigirati.

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Četvrta, peta i šesta varijabla, smještene u ćelije E6, E7 i E8, subrojčani podaci o karakterističnim promjerima zrna D60, D30 i D10 umm dobiveni pokusom sijanja i aerometriranja.

Program automatski izračunava koeficijente jednoličnosti (cu) izakrivljenosti (cc).

Istovremeno program provodi kontrolu unosa podataka na način dane dopušta unošenje vrijednosti karakterističnih promjera zrna manjihod 0.

Na slijedećem slajdu prikazan je pokušaj da se za karakterističnipromjer zrna D10 unese negativna vrijednost -0.20 i upozorenjeprograma da se ta vrijednost mora korigirati.

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sedma i osma varijabla, smještene u ćelije H6 i H7, brojčani supodaci o vrijednostima granice tečenja i granice plastičnosti,dobivenih pokusima određivanja vlažnosti, granice tečenja i graniceplastičnosti.

Program automatski izračunava vrijednost indeksa plastičnosti.

Istovremeno program provodi kontrolu unosa podataka na način dane dopušta unošenje vrijednosti postotaka granice tečenja iplastičnosti manjih od 0, niti dopušta da vrijednost graniceplastičnosti bude veća od vrijednosti granice tečenja.

Na slijedećem slajdu prikazan je pokušaj da se za granicu plastičnostiunese vrijednost 32.00 koja je veća od vrijednosti granice tečenja iupozorenje programa da se ta vrijednost mora korigirati.

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

U ćelijama A16 do A20 prikazana je cjelokupna proceduraklasificiranja tla prema USCS klasifikaciji. Naziv grupe tla prikazanje u ćeliji A23 a simbol u ćeliji H23.

U ćelijama A29 do A33 prikazana je cjelokupna proceduraklasificiranja tla prema ESCS klasifikaciji. Naziv grupe tla prikazanje u ćeliji A36 a simbol u ćeliji H36.

Na narednom slajdu prikazani su rezultati klasificiranja tlaprogramom KLASIF za slučaj kad su nazivi grupe tla isti (glinovitišljunak) a simboli različiti (GC za USCS i clGr za ESCSklasifikaciju).

Na slajdu iza prikazani su rezultati klasificiranja tla programomKLASIF za slučaj kad su potpuno različiti nazivi grupe tla(pjeskovita posna glina sa šljunkom USCS i pjeskovita GLINAsrednje plastičnosti za ESCS klasifikaciju) i simboli (CL USCS isaClM za ESCS klasifikaciju).

Program KLASIF

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Program KLASIF

Organsko tlo (D/N) n

% šljunka 72.00 D60 0.52 w L 42.00

% pijeska 10.00 D30 0.17 w P 22.00

% sitnih čestica 18.00 D10 0.08 I P 20.00

cu 6.500

cc 0.695

Jedinstvena klasifikacija tla

Unified Soil Classification System (USCS)

Krupnozrno tlo (manje od 50% sitnih čestica)

Šljunak (postotak šljunka je veći od postotka pijeska)

Šljunak s više od 12% sitnih čestica

Sitne čestice su glina

Količina pijeska manja od 15% ne utječe na naziv grupe tla

Naziv grupe Simbol

Glinoviti šljunak GC

Europska klasifikacija tla

European Soil Classification System (ESCS)

Krupnozrno tlo (manje od 50% sitnih čestica)

Šljunak (postotak šljunka je veći od postotka pijeska)

Šljunak s više od 15% sitnih čestica

Sitne čestice su glina

Količina pijeska manja od 15% ne utječe na naziv i oznaku grupe tla

Naziv grupe Simbol

Glinoviti ŠLJUNAK clGr

Jedinstvena i Europska klasifikacija tla (USCS i ESCS)

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Program KLASIF

Organsko tlo (D/N) n

% šljunka 20.00 D60 0.52 w L 42.00

% pijeska 25.00 D30 0.17 w P 22.00

% sitnih čestica 55.00 D10 0.08 I P 20.00

cu 6.500

cc 0.695

Jedinstvena klasifikacija tla

Unified Soil Classification System (USCS)

Sitnozrno tlo (više ili jednako od 50% sitnih čestica)

Granica tečenja manja od 50%

Posna glina

Količina krupnih čestica veća ili jednaka od 30% (% pijeska >= % šljunka)

Količina šljunka veća ili jednaka od 15% utječe na naziv grupe tla

Naziv grupe Simbol

Pjeskovita posna glina sa šljunkom CL

Europska klasifikacija tla

European Soil Classification System (ESCS)

Sitnozrno tlo (više ili jednako od 50% sitnih čestica)

Granica tečenja između 35% i 50%

Glina

Količina krupnih čestica veća ili jednaka od 15%

% pijeska >= % šljunka

Naziv grupe Simbol

Pjeskovita GLINA srednje plastičnosti saClM

Jedinstvena i Europska klasifikacija tla (USCS i ESCS)

sveučilište u zagrebu građevinski fakultet - grad.unizg.hr · klasifikacija tla je skup...

Documents