Berapakah kekuatan struktur tanah? Tanah runtuh: jenis dan karakteristik. Metode Penentuan Kepadatan Tanah Pengaruh Gradien Kepala Awal

Mayoritas tanah liat memiliki kekuatan struktural, dan air dalam pori-pori tanah ini mengandung gas dalam bentuk terlarut. Tanah ini dapat dianggap sebagai tubuh dua fase yang terdiri dari kerangka dan air tekan di pori-pori. Jika tekanan eksternal lebih kecil dari kekuatan struktural tanah P halaman . , maka proses pemadatan tanah tidak terjadi, tetapi hanya terjadi deformasi elastik kecil. Semakin besar kekuatan struktural tanah, semakin sedikit beban yang diterapkan akan ditransfer ke air pori. Ini juga difasilitasi oleh kompresibilitas air pori dengan gas.

Pada saat awal, sebagian dari tekanan eksternal akan dipindahkan ke air pori, dengan mempertimbangkan kekuatan kerangka tanah dan kompresibilitas air. P w o - tekanan pori awal dalam tanah jenuh air di bawah beban R. Dalam hal ini, koefisien tekanan pori awal

Dalam hal ini, tegangan awal dalam kerangka tanah:

pz 0 = P – P w tentang. (5.58)

Deformasi sesaat relatif dari kerangka tanah

 0 = m v (P – P w tentang). (5.59)

Deformasi relatif tanah karena kompresibilitas air ketika pori-pori terisi penuh oleh air

 w = m w P w tentang n , (5.60)

di mana m w adalah koefisien kompresibilitas volumetrik air dalam pori-pori; n- porositas tanah.

Jika kita menerima bahwa pada periode awal pada tegangan P z volume partikel padat tetap tidak berubah, maka deformasi relatif kerangka tanah akan sama dengan deformasi relatif air pori:

 0 =  w = . (5.61)

Menyamakan sisi kanan (5.59) dan (5.60), kita memperoleh

. (5.62)

Mengganti P w o ke dalam persamaan (5.57), kami menemukan koefisien tekanan pori awal

. (5.63)

Koefisien kompresibilitas volumetrik air dalam pori-pori dapat ditemukan dengan rumus perkiraan

, (5.64)

di mana J w– koefisien saturasi air tanah; P a - tekanan atmosfer 0,1 MPa.

Diagram tekanan vertikal pada lapisan tanah dari beban dengan air pori kompresibel dan kekuatan struktur tanah ditunjukkan pada Gambar 5.14.

Mengingat hal tersebut di atas, rumus (5.49) untuk menentukan penurunan dalam waktu dari lapisan tanah di bawah beban terdistribusi seragam terus menerus, dengan mempertimbangkan kekuatan struktural dan kompresibilitas cairan yang mengandung gas, dapat ditulis sebagai berikut:

. (5.65)

Gbr.5.14. Diagram tekanan vertikal di lapisan tanah di bawah beban terus menerus, dengan mempertimbangkan kekuatan struktural

Berarti N ditentukan oleh rumus (5.46). Pada saat yang sama, rasio konsolidasi

Perubahan serupa dapat dilakukan pada rumus (5.52), (5.53) untuk menentukan penurunan dari waktu ke waktu, dengan mempertimbangkan kekuatan struktural dan kompresibilitas cairan yang mengandung gas untuk kasus 1 dan 2.

5.5. Pengaruh gradien kepala awal

Tanah lempung mengandung air yang terikat kuat dan longgar serta sebagian air bebas. Filtrasi, dan karenanya pemadatan lapisan tanah, dimulai hanya ketika gradien lebih besar dari awal saya 0 .

Pertimbangkan penyelesaian akhir lapisan tanah dengan ketebalan h(Gbr.5.15), yang memiliki gradien awal saya 0 dan dibebani dengan beban yang terdistribusi secara merata. Penyaringan air dilakukan dua arah (atas dan bawah).

Dengan adanya gradien awal dari beban eksternal R pada semua titik sepanjang kedalaman lapisan dalam air pori terdapat tekanan yang sama dengan P/ w ( w - berat jenis air). Pada diagram tekanan berlebih, gradien awal akan diwakili oleh garis singgung sudut Saya:

R
adalah.5.15. Skema pemadatan tanah dengan adanya gradien tekanan awal: a - zona pemadatan tidak mencapai kedalaman; b - zona pemadatan meluas ke seluruh kedalaman, tetapi pemadatan tidak lengkap

tg Saya = saya 0 . (5.66)

Hanya di daerah-daerah di mana gradien tekanan akan lebih besar dari awal (
), penyaringan air akan dimulai dan pemadatan tanah akan terjadi. Gambar 5.15 menunjukkan dua kasus. Jika di z < 0,5h gradien lebih kecil dari awal saya 0 , maka air tidak akan dapat menyaring dari tengah lapisan, karena ada "zona mati". Menurut Gambar. 5.15, a kita temukan

, (5.67)

di sini z maksimal< 0,5h. Dalam hal ini, sedimen adalah

S 1 = 2m v zP/ 2 atau S 1 = m v zP. (5.68)

Mengganti nilai z maksimal dalam (5.68), kita dapatkan

. (5.69)

Untuk kasus yang ditunjukkan pada Gambar. 5.15, b, draf ditentukan oleh rumus

. (5.70)

Pekerjaan ini dikhususkan untuk karakterisasi keadaan awal tanah yang tersebar - kekuatan strukturalnya. Mengetahui variabilitasnya memungkinkan untuk menentukan tingkat pemadatan tanah dan, mungkin, ciri-ciri sejarah pembentukannya di wilayah tertentu. Evaluasi dan pertimbangan indikator ini selama pengujian tanah sangat penting dalam menentukan karakteristik sifat fisik dan mekaniknya, serta dalam perhitungan lebih lanjut tentang penurunan fondasi struktur, yang kurang tercermin dalam dokumen peraturan dan sedikit digunakan. dalam praktek rekayasa dan survei geologi. Makalah ini secara singkat menguraikan metode grafis paling umum untuk menentukan indeks berdasarkan hasil uji kompresi, hasil studi laboratorium tentang kekuatan struktural tanah yang tersebar di wilayah wilayah Tomsk. Hubungan antara kekuatan struktural tanah dan kedalaman kemunculannya, tingkat pemadatannya terungkap. Rekomendasi singkat tentang penggunaan indikator diberikan.

Kekuatan struktur tanah

tekanan pra-penyegelan

1. Bellendir E.N., Vekshina T.Yu., Ermolaeva A.N., Zasorina O.A. Sebuah metode untuk menilai tingkat konsolidasi berlebih dari tanah lempung secara alami // Paten Rusia No. 2405083

2. GOST 12248–2010. tanah. Metode untuk penentuan laboratorium karakteristik kekuatan dan deformabilitas.

3. GOST 30416–2012. tanah. Tes laboratorium. Ketentuan umum.

4. Kudryashova E.B. Pola pembentukan tanah lempung terkonsolidasi berlebih: Cand. cand. Ilmu Geologi dan Mineralogi: 25.00.08. - M., 2002. - 149 hal.

5. MGSN 2.07–01 Pondasi, pondasi dan struktur bawah tanah. - M.: Pemerintah Moskow, 2003. - 41 hal.

6. SP 47.13330.2012 (SNiP edisi terbaru 02-11-96). Survei teknik untuk konstruksi. Ketentuan dasar. – M.: Gosstroy Rusia, 2012.

7. Tsytovich N.A.// Bahan Konferensi All-Union tentang konstruksi di tanah jenuh air yang lemah. - Tallinn, 1965. - Hal 5-17.

8. Akai, K. yaitu structurellen Eigenshaften von Schluff. Mitteilungen Heft 22 // Mati Technishe Hochchule, Aachen. - 1960.

9. Becker, D.B., Crooks, J.H.A., Been, K., dan Jefferies, M.G. Bekerja sebagai kriteria untuk menentukan in situ dan tegangan luluh di tanah liat // Jurnal Geoteknik Kanada. - 1987. - Jil. 24., No.4. - p. 549-564.

10. Boone J. Penilaian ulang kritis terhadap interpretasi ''tekanan prakonsolidasi'' menggunakan uji oedometer // Can. geotek. J. - 2010. - Jil. 47.-hal. 281–296.

11. Boone S.J. & Lutenegger A.J. Karbonat dan sementasi tanah kohesif yang diturunkan secara glasial di Negara Bagian New York dan Ontario selatan, Can. Geotek. - 1997. - Vol 34. - hlm. 534–550.

12. Burland, J.B. Kuliah Rankine Ketiga Puluh: Tentang kompresibilitas dan kekuatan geser lempung alam // Géotechnique. - 1990. - Vol 40, No. 3. - p. 327–378.

13 Burmister, D.M. Penerapan metode uji terkontrol dalam pengujian konsolidasi. Simfosium pengujian Konsolidasi tanah // ASTM. STP 126. - 1951. - hlm. 83–98.

14. Butterfield, R. Hukum kompresi alami untuk tanah (kemajuan pada e-log p’) // Geoteknik. - 1979. - Jilid 24, No. 4. - p. 469–479.

15. Casagrande, A. Penentuan beban prakonsolidasi dan signifikansi praktisnya. // Dalam Prosiding Konferensi Internasional Pertama tentang Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi. Kantor Percetakan Harvard, Cambridge, Mass. - 1936. - Jil. 3.- hal. 60–64.

16. Chen, B.S.Y., Mayne, P.W. Hubungan statistik antara pengukuran piezocone dan sejarah tegangan tanah liat // Jurnal Geoteknik Kanada. - 1996. - Jil. 33-hal. 488-498.

17. Chetia M, Bora P K. Estimasi rasio konsolidasi lebih dari lempung jenuh tidak disemen dari parameter sederhana // Jurnal Geoteknik India. - 1998. - Jil. 28, nomor 2. - p. 177-194.

18. Christensen S., Janbu N. Tes Oedometer – persyaratan utama dalam mekanika tanah praktis. // Prosiding Nordisk Geoteknikermode NGM-92. - 1992. - Jil. 2, #9. - p. 449-454.

19. Conte, O., Rust, S., Ge, L., dan Stephenson, R. Evaluasi Metode Penentuan Tegangan Pra-Konsolidasi // Instrumentasi, Pengujian, dan Pemodelan Perilaku Tanah dan Batuan. – 2011. – hal. 147-154.

20. Dias J. dkk. Efek lalu lintas pada tekanan prakonsolidasi tanah akibat operasi panen kayu putih // Sci. pertanian. - 2005. - Jil. 62, nomor 3. - p. 248-255.

21. Dias Junior, M.S.; Pierce, F.J. Prosedur sederhana untuk memperkirakan tekanan prakonsolidasi dari kurva kompresi tanah. // Teknologi Tanah. - Amsterdam, 1995. - Vol.8, No. 2. - p. 139-151.

22. Einav, saya; Carter, JP. Pada konveksitas, normalitas, tekanan pra-konsolidasi, dan singularitas dalam pemodelan material granular // Materi Granular. - 2007. - Jil. 9, #1-2. - p. 87-96.

23. Gregorius, A.S. dkk. Perhitungan indeks kompresi dan tegangan prakompresi dari data uji kompresi tanah // Penelitian Tanah dan Pengolahan Tanah, Amsterdam. - 2006. - Jil. 89, #1. - p. 45–57.

24. Grozic J. L. H., lunne T. & Pande S. Studi uji odeometer pada tegangan prakonsolidasi lempung glaciomarin. // Jurnal Geoteknik Kanada. - 200. - Jil. 40.-hal. 857–87.

25. Iori, Piero dkk. Perbandingan model lapangan dan laboratorium dari daya dukung beban di perkebunan kopi // Ciênc. agrotek. - 2013. Jil. 2, #2. - p. 130-137.

26. Jacobsen, H.M. Bestemmelse af forbelastningstryk i laboratoriet // Dalam Prosiding Nordiske Geotechnikermonde NGM–92, Mei 1992. Aalborg, Denmark. Buletin Masyarakat Geoteknik Denmark. - 1992. Jil. 2, No. 9. - hlm. 455–460.

27. Janbu, N. Konsep resistensi diterapkan pada deformasi tanah // Dalam Prosiding Konferensi Internasional ke-7 tentang Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Mexico City, 25–29 Agustus 1969. A.A. Balkema, Rotterdam, Belanda. - 1969. - Jil. 1.-hal. 191-196.

28. Jolanda L. Karakterisasi Tegangan-regangan Seebodenlehm // 250 Seiten, broschier. - 2005. - 234 hal.

29. Jose Babu T.; Sridharan Asur; Abraham Benny Mathews: Metode log-log untuk penentuan tekanan prakonsolidasi // Jurnal Pengujian Geoteknik ASTM. - 1989. - Vol.12, No. 3. - p. 230–237.

30. Kaufmann K. L., Nielsen B. N., Augustesen A. H. Sifat Kekuatan dan Deformasi Tanah Liat Tersier di Museum Moesgaard // Universitas Aalborg Departemen Teknik Sipil Sohngaardsholmsvej 57 DK-9000 Aalborg, Denmark. – 2010. – hal. 1–13.

31. Kontopoulos, Nikolaos S. Pengaruh gangguan sampel pada tekanan prakonsolidasi untuk lempung terkonsolidasi normal dan terkonsolidasi berlebih Institut Teknologi Massachusetts. // departemen Teknik Sipil dan Lingkungan. - 2012. - 285 hal.

32. Ladd, C. C. Analisis Penyelesaian Tanah Kohesif // Publikasi Tanah 272, MIT, Departemen Teknik Sipil, Cambridge, Mass. - 1971. - 92p.

33. Mayne, P.W., Coop, M.R., Springman, S., Huang, A-B., dan Zornberg, J. // Perilaku dan Pengujian GeoMaterial // Proc. 17th Intl. Kon. Mekanika Tanah & Teknik Geoteknik. - 2009. - Jil. 4.-hal. 2777-2872.

34. Mesri, G. dan A. Castro. Konsep Cα/Cc dan Ko selama Kompresi Sekunder // ASCE J. Geotechnical Engineering. - 1987. Jil. 113, nomor 3. - p. 230-247.

35. Nagaraj T. S., Shrinivasa Murthy B. R., Vatsala A. Prediksi perilaku tanah –bagian ii- tanah jenuh tidak disemen // Jurnal Geoteknik Kanada. - 1991. - Jil. 21, nomor 1. - p. 137-163.

36. Oikawa, H. Kurva kompresi tanah lunak // Jurnal Masyarakat Geoteknik Jepang, Tanah dan Pondasi. - 1987. - Jil. 27, nomor 3. - p. 99-104.

37. Onitsuka, K., Hong, Z., Hara, Y., Shigeki, Y. Interpretasi data uji oedometer untuk lempung alam // Jurnal Masyarakat Geoteknik Jepang, Tanah dan Pondasi. - 1995. - Jil. 35, nomor 3.

38. Pacheco Silva, F. Sebuah konstruksi grafis baru untuk penentuan tegangan prakonsolidasi sampel tanah // Dalam Prosiding Konferensi Brasil ke-4 tentang Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Rio de Janeiro, Agustus 1970. - Vol. 2, #1. - p. 225–232.

39. Paul W. Mayne, Barry R. Christopher, dan Jason De Jong. Manual investigasi bawah permukaan // Institut Jalan Raya Nasional, Administrasi Jalan Raya Federal Washington, DC. - 2001. - 305 hal.

40. Sallfors, G. Tekanan prakonsolidasi lempung plastis tinggi yang lunak. - Goteborg. Departemen Geoteknik Universitas Teknologi Chalmers. - 231 hal.

41. Schmertmann, J. H., Perilaku Konsolidasi Tak Terganggu dari Tanah Liat, Transaksi, ASCE. - 1953. - Jil. 120.-hal. 1201.

42. Schmertmann, J., H. Pedoman untuk uji penetrasi kerucut, kinerja dan desain. // Administrasi Jalan Raya Federal AS, Washington, DC, Laporan, FHWATS-78-209. – 1978. – hal. 145.

43. Semet C., Ozcan T. Penentuan tekanan prakonsolidasi dengan jaringan saraf tiruan // Teknik Sipil dan Sistem Lingkungan. - 2005. - Jil. 22, No. 4. - hal. 217–231.

44. Senol A., Saglamer A. Penentuan Tekanan Prakonsolidasi dengan Metode Tegangan Log Energi Regangan Baru // Jurnal Elektronik Teknik Geoteknik. - 2000. - Jil. 5.

45. Senol, A. Zeminlerde On. Penentuan tekanan Prakonsolidasi: Disertasi PhD, Institut Sains dan Teknologi. - Instanbul, Turki. – 1997. – hal. 123.

46.Solanki C.H., Desai M.D. Tekanan Prakonsolidasi dari Indeks Tanah dan Sifat Plastisitas // Konferensi Internasional ke-12 dari Asosiasi Internasional untuk Metode Komputer dan Kemajuan dalam Geomekanika. – Goa, India. – 2008.

47. Sully, J.P., Campenella, R.G. dan Robertson, P.K. Interpretasi tekanan pori penetrasi untuk mengevaluasi sejarah tegangan lempung // Prosiding simposium Internasional pertama tentang pengujian Penetrasi. —Orlando. - 1988. - Vol.2 - hlm. 993-999.

48. Tavenas F., Des Rosier J.P., Leroueil S. et al. Penggunaan energi regangan sebagai kriteria luluh dan mulur untuk lempung terkonsolidasi ringan // Géotechnique. - 1979. - Jil. 29.-hal. 285-303.

49. Thøgersen, L. Pengaruh Teknik Eksperimental dan Tekanan Osmotik pada Perilaku Terukur Lempung Ekspansif Tersier: Ph. D. tesis, Laboratorium Mekanika Tanah, Universitas Aalborg. - 2001. - Jil. satu.

50. Wang, L. B., Frost, J. D. Metode Energi Regangan Disipasi untuk Menentukan Tekanan Prakonsolidasi // Jurnal Geoteknik Kanada. - 2004. - Jil. 41, nomor 4. - p. 760-768.

kekuatan struktural p str disebut kekuatan, karena adanya ikatan struktural dan dicirikan oleh tegangan, di mana sampel tanah, ketika dibebani dengan beban vertikal, praktis tidak berubah bentuk. Karena pemadatan dimulai pada tekanan di tanah yang melebihi kekuatan strukturalnya dan ketika menguji tanah, meremehkan indikator ini menyebabkan kesalahan dalam menentukan nilai karakteristik lain dari sifat mekanik. Pentingnya mendefinisikan indikator p str telah dirayakan sejak lama, seperti N.A. Tsytovich - “... selain indikator biasa dari sifat deformasi dan kekuatan tanah liat yang lemah, untuk menilai perilaku tanah ini di bawah beban dan menetapkan prediksi yang benar tentang besarnya penurunan struktur yang didirikan di atasnya , perlu untuk menentukan kekuatan struktural selama survei p str". Fenomena dalam survei tingkat pemadatan tanah penting untuk memprediksi penurunan struktur yang dirancang, karena pada tanah yang terlalu padat penurunannya bisa empat kali atau lebih kecil dari pada tanah yang dipadatkan secara normal. Untuk nilai koefisien konsolidasi berlebih OCR > 6, koefisien tekanan tanah lateral saat diam K tentang dapat melebihi 2, yang harus diperhitungkan saat menghitung struktur bawah tanah.

Sebagaimana dicatat dalam makalah: “Awalnya, kondisi pemadatan normal berlaku selama proses sedimentasi dan pembentukan dan selanjutnya pemadatan endapan pasir, lacustrine, alluvial, delta, eolian dan fluvial dari pasir, lanau dan lempung. Namun, sebagian besar tanah di Bumi telah menjadi sedikit/sedang/sangat terkonsolidasi sebagai akibat dari berbagai proses fisik, lingkungan, iklim dan termal selama ribuan hingga jutaan tahun. Mekanisme konsolidasi berlebih dan/atau prategang yang terlihat meliputi: erosi permukaan, pelapukan, kenaikan permukaan laut, kenaikan muka air, glasiasi, siklus beku-cair, pembasahan/penguapan berulang, pengeringan, kehilangan massa, beban seismik, siklus pasang surut, dan dampak geokimia. . Topik penentuan keadaan pemadatan tanah masih sangat relevan dan ditemukan dalam publikasi dari hampir semua benua. Faktor-faktor dan indikator yang menentukan keadaan tanah lempung yang terlalu padat atau yang kurang padat, penyebab dan pengaruh pada parameter fisik dan mekanik dari sementasi kuat tersebut dipertimbangkan dalam pekerjaan. Hasil penentuan indikator juga memiliki aplikasi yang luas dalam prakteknya, mulai dari perhitungan penurunan pondasi struktur; pelestarian struktur alami sampel yang dimaksudkan untuk pengujian laboratorium; untuk topik yang sangat spesifik, memprediksi pemadatan tanah di perkebunan kayu putih dan kopi dengan membandingkan kekuatan strukturalnya dengan beban dari mesin.

Pengetahuan tentang nilai-nilai indikator p str dan variabilitasnya dengan kedalaman mencirikan fitur komposisi, ikatan dan struktur tanah, kondisi pembentukannya, termasuk riwayat pemuatan. Dalam hal ini, kepentingan ilmiah dan praktis tertentu adalah studi p str di wilayah yang berbeda, studi ini sangat penting di wilayah Siberia Barat dengan lapisan endapan sedimen yang tebal. Di wilayah Tomsk, studi terperinci tentang komposisi dan sifat-sifat tanah dilakukan, sebagai akibatnya wilayah kota Tomsk dan daerah sekitarnya dipelajari secara cukup rinci dari posisi rekayasa-geologis. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa tanah dipelajari secara khusus untuk pembangunan fasilitas tertentu sesuai dengan dokumen peraturan saat ini, yang tidak berisi rekomendasi untuk penggunaan lebih lanjut. p str dan, karenanya, tidak memasukkannya ke dalam daftar karakteristik tanah yang diperlukan untuk ditentukan. Oleh karena itu, tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menentukan kekuatan struktural tanah yang tersebar dan perubahannya di sepanjang bagian di daerah yang paling aktif berkembang dan berkembang di wilayah Tomsk.

Tujuan dari penelitian ini termasuk review dan sistematisasi metode untuk memperoleh p str, penentuan laboratorium komposisi tanah dan karakteristik sifat fisik dan mekanik utama, studi variabilitas p str dengan kedalaman, perbandingan kekuatan struktural dengan tekanan domestik.

Pekerjaan itu dilakukan selama survei teknik dan geologi untuk sejumlah objek besar yang terletak di wilayah tengah dan barat laut wilayah Tomsk, di mana bagian atas bagian diwakili oleh berbagai kompleks stratigrafi dan genetik Kuarter, Paleogen dan batuan Kapur. Kondisi terjadinya, distribusi, komposisi, keadaan tergantung pada usia dan asal-usul dan menciptakan gambaran yang agak heterogen; hanya tanah terdispersi yang dipelajari dalam hal komposisi, di mana varietas tanah liat dengan konsistensi semi-padat, keras dan kaku-plastik mendominasi. Untuk menyelesaikan tugas yang ditetapkan, sumur dan lubang diuji di 40 titik, lebih dari 200 sampel tanah yang tersebar dipilih dari kedalaman hingga 230 m. Pengujian tanah dilakukan sesuai dengan metode yang diberikan dalam dokumen peraturan saat ini. Ditentukan: distribusi ukuran partikel, kepadatan (ρ) , densitas partikel padat ( s) , kepadatan tanah kering ( p d) , kelembaban ( w), kadar air tanah lempung, pada batas rolling dan fluiditas ( w L dan wp), indikator sifat deformasi dan kekuatan; parameter keadaan yang dihitung seperti faktor porositas (e) porositas, kapasitas kelembaban total, untuk tanah liat - angka plastisitas dan indeks aliran, koefisien pemadatan tanah OCR(sebagai rasio tekanan pra-kompresi ( p ") tekanan domestik pada titik pengambilan sampel) dan karakteristik lainnya.

Saat memilih metode grafis untuk menentukan indikator p str, Di samping itu metodeCasagrande metode yang digunakan di luar negeri untuk menentukan tekanan pra-pemadatan dipertimbangkan p". Perlu dicatat bahwa dalam terminologi seorang insinyur geologi, "tekanan pra-pemadatan" ( Prakonsolidasi Menekankan) , mulai menggantikan konsep "kekuatan struktural tanah" yang sudah dikenal, meskipun metode untuk menentukannya sama. Menurut definisi, kekuatan struktural tanah adalah tegangan vertikal dalam sampel tanah, sesuai dengan awal transisi dari deformasi tekan elastis ke deformasi plastis, yang sesuai dengan istilah Menghasilkan Menekankan. Dalam pengertian ini, karakteristik yang ditentukan dalam uji kompresi tidak boleh dianggap sebagai tekanan maksimum dalam "memori historis" sampel. Burland percaya bahwa istilah menghasilkan menekankan lebih tepat, dan istilah prakonsolidasi menekankan harus digunakan untuk situasi di mana besarnya tekanan tersebut dapat ditentukan dengan metode geologi. Demikian pula istilah Lebih Konsolidasi Perbandingan (OCR) harus digunakan untuk menggambarkan riwayat tegangan yang diketahui, jika tidak istilah Menghasilkan Menekankan Perbandingan (YSR) . Dalam banyak kasus Menghasilkan Menekankan diambil sebagai tegangan pra-pemadatan yang efektif, meskipun yang terakhir secara teknis terkait dengan pelepasan tegangan mekanis, sedangkan yang pertama mencakup efek tambahan karena diagenesis, kohesi organik, rasio komponen tanah dan struktur tanah, yaitu. adalah kekuatan struktur tanah.

Dengan demikian, langkah pertama untuk mengidentifikasi ciri-ciri pembentukan tanah haruslah penentuan profil secara kuantitatif Menghasilkan Menekankan, yang merupakan parameter kunci untuk memisahkan tanah yang biasanya dipadatkan (dengan sebagian besar respons plastis) dari tanah yang terlalu padat (terkait dengan respons pseudo-elastis) . dan kekuatan struktural p str, dan tekanan pra-pemadatan p" ditentukan dengan cara yang sama, seperti dicatat, terutama dengan metode laboratorium berdasarkan hasil uji kompresi (GOST 12248, ASTM D 2435 dan ASTM D 4186). Ada banyak karya menarik yang menyelidiki keadaan tanah, tekanan pra-pemadatan p" dan metode penentuannya dalam kondisi lapangan. Pemrosesan grafis dari hasil tes kompresi juga sangat beragam, di bawah ini diberikan Deskripsi Singkat metode di luar negeri yang paling umum digunakan untuk menentukan p ", yang harus digunakan untuk memperoleh p str.

metodeCasagrande(1936) adalah metode tertua untuk menghitung kekuatan struktural dan tekanan pra-pemadatan. Hal ini didasarkan pada asumsi bahwa tanah mengalami perubahan kekuatan dari respons elastik terhadap beban menjadi respons plastis pada titik yang mendekati tekanan pra-pemadatan. Metode ini bekerja dengan baik ketika ada titik belok yang terdefinisi dengan baik pada grafik kurva kompresi. dari bentuk e - log "(Gbr. 1a), yang melaluinya garis singgung dan horizontal ditarik dari koefisien porositas, kemudian bagi-bagi di antara keduanya. Bagian lurus dari ujung kurva kompresi diekstrapolasikan ke perpotongan dengan garis-bagi dan diperoleh sebuah titik , berarti ketika diproyeksikan ke sumbu log ", sesuai dengan tekanan konsolidasi berlebih p"(atau kekuatan struktural). Metode tetap yang paling umum digunakan dibandingkan dengan yang lain.

Metode Burmister(1951) - menyajikan ketergantungan bentuk -log σ", di mana ε - deformasi relatif. Berarti p" ditentukan pada perpotongan garis tegak lurus yang datang dari sumbu Catatan σ" melalui titik loop histeresis pada pembebanan berulang sampel, dengan garis singgung ke bagian akhir kurva kompresi (Gbr. 1b).

Metode Schemertmann(1953), kurva kompresi bentuk juga digunakan di sini e - log "(Gbr. 1c). Uji kompresi dilakukan sampai diperoleh penampang lurus yang jelas pada kurva, kemudian diturunkan ke tekanan domestik dan diisi ulang. Pada grafik, tarik garis sejajar dengan garis tengah kurva dekompresi-rekompresi melalui titik tekanan domestik. Berarti p" ditentukan dengan menggambar garis tegak lurus dari sumbu log " melalui titik bongkar, ke perpotongan dengan garis sejajar. Dari satu titik p" tarik garis sampai berpotongan dengan titik pada bagian lurus dari kurva kompresi yang memiliki koefisien porositas e\u003d 0,42. Kurva kompresi sebenarnya yang dihasilkan digunakan untuk menghitung rasio kompresi atau rasio pemadatan. Metode ini berlaku untuk tanah lunak.

metodeAkai(1960), menyajikan ketergantungan koefisien mulur s dari σ" (Gbr. 1d), digunakan, masing-masing, untuk tanah yang rawan merayap. Kurva konsolidasi menunjukkan ketergantungan deformasi relatif pada logaritma waktu dan dibagi menjadi bagian konsolidasi rembesan dan konsolidasi rangkak. Akai mencatat bahwa faktor creep meningkat secara proporsional σ" sampai nilai p ", dan kemudian p" secara proporsional log ".

Metode Janbu(1969) didasarkan pada asumsi bahwa tekanan pra-pemadatan dapat ditentukan dari grafik seperti: ε - σ" . Dalam metode Janbu untuk lempung dengan sensitivitas tinggi dan rendah OCR tekanan pra-pemadatan dapat ditentukan dengan memplot kurva beban-regangan menggunakan skala linier. Cara kedua Janbu adalah grafik modulus deformasi garis potong E atau E 50 dari tegangan efektif σ" (Gbr. 1 e). Dan satu pilihan lagi Metode Christensen-Janbu(1969), menyajikan ketergantungan bentuk r - σ", diperoleh dari kurva konsolidasi , di mana t- waktu , r= dR/dt, R= dt/d.

Metode Sellforce(1975) adalah ketergantungan bentuk ε - σ" (Gbr. 1f), terutama digunakan untuk metode CRS. Sumbu tegangan-regangan dipilih pada rasio tetap pada skala linier, biasanya 10/1 untuk rasio tegangan (kPa) terhadap regangan (%). Kesimpulan ini dibuat setelah serangkaian uji lapangan, di mana tekanan pori pori dan sedimen diukur. Artinya, metode Sallfors untuk memperkirakan tekanan konsolidasi berlebih memberikan nilai yang lebih realistis daripada perkiraan yang dibuat dalam uji coba lapangan.

Metode Pacheco Silva(1970), tampaknya sangat sederhana sehubungan dengan merencanakan, juga dari bentuk e - Masuk "(Gbr. 1g) , memberikan hasil yang akurat saat menguji tanah lunak. Metode ini tidak memerlukan interpretasi subjektif dari hasil dan juga skala independen. Banyak digunakan di Brasil.

metodeladang mentega(1979) didasarkan pada analisis ketergantungan volume sampel pada tegangan efektif bentuk log(1+e) - log " atau ln (1+e) - ln "(Gbr. 1h). Metode ini mencakup beberapa versi berbeda di mana tekanan pra-pemadatan didefinisikan sebagai titik perpotongan dua garis.

Metode Tavena(1979), menunjukkan hubungan linier antara energi regangan dan tegangan efektif untuk bagian rekompresi pengujian dalam grafik seperti σ"ε - σ" (Gbr. 1n, di bagian atas grafik). Ini digunakan secara langsung berdasarkan kurva kompresi tanpa memperhitungkan bagian reset dari pengujian. Untuk sampel yang lebih terkonsolidasi, plot tegangan/regangan terdiri dari dua bagian: bagian pertama dari kurva naik lebih tajam daripada bagian kedua. Titik perpotongan kedua garis didefinisikan sebagai tekanan pra-pemadatan.

Metode Oikawa(1987), mewakili perpotongan garis pada grafik ketergantungan log(1+e) dari σ" -

Metode Jose(1989), menyajikan ketergantungan bentuk log e - log " metode yang sangat sederhana untuk memperkirakan tekanan pra-pemadatan, metode ini menggunakan perpotongan dua garis lurus. Ini adalah metode langsung dan tidak ada kesalahan dalam menentukan lokasi titik kelengkungan maksimum. metodeSridharanetAl. (1989) juga merupakan grafik ketergantungan log(1+e) - log " untuk menentukan kekuatan struktural tanah padat, sehingga garis singgung melintasi garis horizontal sesuai dengan koefisien porositas awal, yang memberikan hasil yang baik.

metodeBurland(1990) adalah grafik ketergantungan indeks porositasIv dari stres σ" (Gbr. 1 dan). Indeks porositas ditentukan oleh rumus Iv= (e-e* 100)/(e* 100 -e* 1000), atau dl saya tanah yang lebih lemah: Iv= (e-e* 10)/(e* 10 -e* 100), di mana e* 10, e* 100 dan e* 1000 koefisien porositas pada beban 10, 100 dan 1000 kPa (Gbr. b) .

metodeJacobsen(1992), kekuatan struktural diasumsikan 2,5 ke, di mana ke c adalah titik kelengkungan maksimum pada plot Casagrande, masing-masing, juga ketergantungan bentuk e-log σ" (Gbr. 1 l).

Metode Onitsuka(1995), mewakili perpotongan garis pada grafik ketergantungan log(1+e) dari σ" - tegangan efektif diplot pada skala pada skala logaritma (logaritma desimal).

Metode Van Zels(1997), pada grafik ketergantungan spesies ε - log ", kemiringan garis (ab) sejajar dengan kemiringan garis pelepasan ( CD). Titik absis ( b) adalah kekuatan struktural tanah (Gbr. 1m).

metodeBecker(1987), seperti metode Tavenas, menentukan energi regangan untuk setiap beban uji kompresi menggunakan hubungan W- ", di mana. Energi regangan (atau, sebaliknya, kerja gaya) secara numerik sama dengan setengah produk dari besarnya faktor gaya dan nilai perpindahan yang sesuai dengan gaya ini. Jumlah tegangan yang sesuai dengan kerja total ditentukan pada akhir setiap kenaikan tegangan. Ketergantungan pada grafik memiliki dua bagian lurus, tekanan konsolidasi berlebih akan menjadi titik perpotongan garis lurus ini.

metodeRegangan Energi-Log Stres(1997),Senol dan Saglamer(2000 (Gbr. 1n)), ditransformasikan oleh metode Becker dan/atau Tavenas, adalah ketergantungan bentuk σ" ε - log ", 1 dan 3 bagian adalah garis lurus, yang titik potongnya, jika diperpanjang, akan menjadi kekuatan struktural tanah.

metodeNagaraj & Shrinivasa Murthy(1991, 1994), penulis mengusulkan hubungan umum dari bentuk log "ε - log "- untuk memprediksi besarnya tekanan pra-konsolidasi untuk tanah jenuh non-konsolidasi yang terlalu padat. Metode ini didasarkan pada metode Tavenas dan dibandingkan dengan Metode Senol et al (2000), metode ini memberikan koefisien korelasi yang lebih tinggi pada kasus-kasus khusus.

Metode Chetia dan Bora(1998), terutama mempertimbangkan sejarah beban tanah, karakteristik dan evaluasi mereka dalam hal rasio konsolidasi berlebih (OCR), tujuan utama dari studi ini adalah untuk membangun hubungan empiris antara OCR dan rasio e/e L .

metodeThogersen(2001), adalah ketergantungan rasio konsolidasi pada tegangan efektif (Gbr. 1o).

metodewangdanEmbun beku, Yg merisauTekananEnergimetode DSEM (2004) juga mengacu pada metode energi untuk menghitung regangan. Dibandingkan dengan Energi regangan metode, DSEM menggunakan energi regangan yang hilang dan kemiringan siklus kompresi unload-reload untuk meminimalkan efek struktur sampel yang rusak dan menghilangkan efek deformasi elastis. Energi regangan yang hilang, dari sudut pandang mikromekanika, secara langsung berhubungan dengan ireversibilitas proses konsolidasi. Menggunakan kemiringan kurva kompresi di bagian bongkar-muat ulang mensimulasikan pembebanan ulang elastis selama tahap rekompresi dan dapat meminimalkan dampak gangguan sampel. Metode ini kurang bergantung pada operator daripada kebanyakan metode yang sudah ada.

metode Einavdantukang gerobak(2007), juga merupakan grafik bentuk e-log", sebuah p" diekspresikan oleh ketergantungan eksponensial yang lebih kompleks .

Kasus peralihan tanah ke tahap konsolidasi merayap setelah diatasi p" dijelaskan dalam pekerjaan, jika akhir aksi langkah beban berikutnya bertepatan dengan akhir konsolidasi primer dan koefisien porositas pada grafik ketergantungan e - log " turun tajam secara vertikal, kurva memasuki tahap konsolidasi sekunder. Saat pembongkaran, kurva kembali ke titik akhir konsolidasi primer, menciptakan efek tekanan konsolidasi berlebih. Ada beberapa karya yang menawarkan metode perhitungan untuk menentukan indikator p".

a) b) di)

G) e) e)

g) h) dan)

ke) l) m)

m) tentang)

Metode:

sebuah)Casagrande, b)Burmister, c) Schemertmann,G)Akai, e)Janbu, f) Penjual, g) Pacheco Silva, h)Butterfield, dan)Burland, ke)Jacobsen, l)Van Zelst, m)Becker, n)Senol dan saglamer, tentang)Thø gersen

Beras. Gambar 1. Skema pengolahan grafik hasil uji tekan, yang digunakan dalam menentukan kekuatan struktur tanah, dengan berbagai metode

Secara umum, metode grafis untuk menentukan tekanan rekonsolidasi berdasarkan hasil uji kompresi dapat dibagi menjadi empat kelompok utama. Grup pertama solusi termasuk ketergantungan dari koefisien porositas ( e)/densitas (ρ) / regangan relatif ( ε )/perubahan volume ( 1+e) dari tegangan efektif (σ" ). Grafik dikoreksi dengan mengambil logaritma dari satu atau dua karakteristik yang terdaftar, yang mengarah pada pelurusan bagian kurva kompresi, dan hasil yang diinginkan ( p ") diperoleh dengan menyilangkan bagian-bagian yang diluruskan yang diekstrapolasi. Kelompok ini mencakup metode Casagrande, Burmister, Schemertmann, Janbu, Butterfield, Oikawa, Jose, Sridharan et al., Onitsuka, dan lainnya. Grup kedua menghubungkan tingkat konsolidasi dengan tegangan efektif, ini adalah metode: Akai, Christensen-Janbu dan Thøgersen. Yang paling sederhana dan paling akurat adalah metode kelompok ketiga- metode regangan energi: Tavenas, Becker, Strain Energy-Log Stress, Nagaraj & Shrinivasa Murthy, Senol dan Saglamer, Frost dan Wang, dan lain-lain.tegangan efektif, Becker et al.Estimasi hubungan linier antara energi regangan total W dan tegangan efektif tanpa bongkar dan muat ulang. Faktanya, semua metode energi ditampilkan di luar angkasa. W- σ" , serta metode Butterfield direproduksi di lapangan catatan(1+e)-catatan σ". Jika metode Casagrande memfokuskan tekanan rekonsolidasi terutama pada bagian grafik yang paling melengkung, maka metode energi disesuaikan dengan kemiringan kurva kompresi tengah hingga p". Bagian dari pengakuan keunggulan metode ini adalah karena kebaruan relatif mereka dan disebutkan dalam pengembangan dan peningkatan metode baru dari kelompok yang berkembang secara aktif ini. Kelompok keempat menggabungkan metode dengan berbagai pendekatan non-standar untuk pemrosesan grafik kurva, ini termasuk metode Jacobsen, Sellfors, Pacheco Silva, Einav dan Carter, dll. Berdasarkan analisis yang diberikan dalam sumber 10, 19, 22-24, 30, 31, 43-46] kami mencatat bahwa yang paling umum adalah metode grafis Casagrande, Butterfield, Becker, Strain Energy-Log Stress, Sellfors dan Pacheco Silva, di Rusia, metode Casagrande terutama digunakan.

Perlu dicatat bahwa jika, untuk menentukan YSR ( atau OCR) satu nilai sudah cukup p str atau p" , kemudian ketika memilih bagian lurus dari kurva kompresi sebelum dan sesudah p str ketika memperoleh karakteristik deformasi, diinginkan untuk mendapatkan dua poin utama: minimum p str/ menit dan maksimal p str / mkapak kekuatan struktural (Gbr. 1a). Di sini dimungkinkan untuk menggunakan titik putus yang bersinggungan dengan bagian awal dan akhir, atau menggunakan metode Casagrande, Sellfors dan Pacheco Silva. Sebagai pedoman dalam mempelajari parameter tekan, juga direkomendasikan untuk menentukan sifat fisik tanah yang sesuai dengan kekuatan struktural minimum dan maksimum: pertama-tama, koefisien porositas dan kadar air.

Dalam karya ini, indikator p strdulu diperoleh sesuai dengan metode standar yang ditetapkan dalam GOST 12248 di kompleks ASIS NPO Geotek. Untuk menentukan p str tahap tekanan pertama dan selanjutnya diambil sebesar 0,0025 MPa sampai dimulainya kompresi sampel tanah, yang diambil sebagai deformasi vertikal relatif dari sampel tanah e >0,005. Kekuatan struktural ditentukan oleh bagian awal kurva kompresi esaya = f(lg σ" ), di mana esaya - koefisien porositas di bawah beban saya. Titik putus yang jelas pada kurva setelah penampang lurus awal sesuai dengan kuat tekan struktural tanah. Pengolahan grafis dari hasil juga dilakukan dengan menggunakan metode klasik Casagrande dan Becker. . Hasil penentuan indikator menurut GOST 12248 dan metode Casagrande dan Becker berkorelasi baik satu sama lain (koefisien korelasi r=0,97). Tidak diragukan lagi, mengetahui nilainya terlebih dahulu, Anda bisa mendapatkan hasil yang paling akurat menggunakan kedua metode tersebut. Bahkan, metode Becker tampak agak lebih sulit ketika memilih garis singgung di awal grafik (Gbr. 1m).

Menurut data laboratorium, nilainya berubah p str dari 0 hingga 188 kPa untuk lempung, untuk lempung hingga 170, untuk lempung berpasir hingga 177. Nilai maksimum dicatat, tentu saja, dalam sampel yang diambil dari kedalaman yang sangat dalam. Ketergantungan perubahan indikator dengan kedalaman juga terungkap. h(r = 0,79):

p str = 19,6 + 0,62· h.

Analisis variabilitas HAIDenganR(Gbr. 2) menunjukkan bahwa tanah di bawah 20 m biasanya dipadatkan, yaitu. kekuatan struktural tidak melebihi atau sedikit melebihi tekanan internal ( OCR ≤1 ). Di tepi kiri sungai Ob dalam interval 150-250 m, tanah semi-berbatu dan berbatu yang disemen dengan kuat dengan siderit, goetit, klorit, leptoklorit dan semen, serta tanah yang tersebar dengan kekuatan struktural tinggi lebih dari 0,3 MPa, dilapis dan diselingi oleh kurang efek sementasi pada kekuatan struktural tanah, yang dikonfirmasi oleh sistematisasi bahan aktual serupa dalam pekerjaan. Kehadiran tanah yang lebih tahan lama menyebabkan penyebaran nilai yang besar dalam interval ini, sehingga indikatornya tidak dimasukkan dalam grafik ketergantungan. HAIDenganR dari kedalaman, karena tidak khas untuk seluruh area. Untuk bagian atas bagian, perlu dicatat bahwa penyebaran nilai indeks jauh lebih luas - hingga sangat padat (Gbr. 2), karena tanah di zona aerasi sering ditemukan dalam bentuk semi-padat dan keadaan tiga fase padat, dan dengan peningkatan kadar airnya ( r\u003d -0,47), kapasitas kelembaban penuh ( r= -0.43) dan derajat kejenuhan air ( r= -0,32) kekuatan struktur berkurang. Ada juga, yang disebutkan di atas, opsi transisi ke konsolidasi rangkak (dan tidak hanya di bagian atas bagian). Di sini, perlu dicatat bahwa tanah dengan kekuatan struktural sangat beragam: beberapa dapat berada dalam keadaan dua fase tak jenuh, yang lain dapat memiliki koefisien kepekaan yang sangat tinggi terhadap tekanan mekanis dan kecenderungan untuk merayap, yang lain memiliki kohesi yang signifikan karena semen, dan yang keempat cukup kuat. , tanah liat jenuh air penuh yang terjadi pada kedalaman yang dangkal.

Hasil penelitian memungkinkan untuk pertama kalinya mengevaluasi salah satu indikator terpenting dari keadaan awal tanah di wilayah Tomsk - kekuatan strukturalnya, yang bervariasi pada rentang yang sangat luas di atas zona aerasi, sehingga harus ditentukan di setiap lokasi sebelum pengujian untuk menentukan sifat fisik dan mekanik tanah. Analisis data yang diperoleh menunjukkan bahwa perubahan indikator OCR pada kedalaman di bawah 20-30 meter kurang signifikan, tanah biasanya dipadatkan, tetapi kekuatan strukturalnya juga harus diperhitungkan saat menentukan karakteristik mekanis tanah. Hasil penelitian direkomendasikan untuk digunakan dalam uji tekan dan geser, serta untuk menentukan keadaan terganggu sampel dengan struktur alami.

Peninjau:

Savichev O.G., Doktor Ilmu Geologi, Profesor Departemen Hidrogeologi, Geologi Teknik dan Hidrogeoekologi dari Institut Sumber Daya Alam Universitas Politeknik Tomsk, Tomsk.

Popov V.K., Doktor Geologi dan Matematika, Profesor Departemen Hidrogeologi, Geologi Teknik dan Hidrogeoekologi dari Institut Sumber Daya Alam Universitas Politeknik Tomsk, Tomsk.

Tautan bibliografi

Kramarenko V.V., Nikitenkov A.N., Molokov V.Yu. TENTANG KEKUATAN STRUKTUR TANAH LIAT DI WILAYAH WILAYAH TOMSK // Masalah sains dan pendidikan modern. - 2014. - No. 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14703 (tanggal akses: 01.02.2020). Kami menyampaikan kepada Anda jurnal-jurnal yang diterbitkan oleh penerbit "Academy of Natural History"

Totalitas partikel padat membentuk kerangka tanah. Bentuk partikel bisa bersudut dan membulat. Ciri utama struktur tanah adalah penilaian, yang menunjukkan rasio kuantitatif fraksi partikel dengan ukuran berbeda.

Tekstur tanah tergantung pada kondisi pembentukannya dan sejarah geologi dan mencirikan heterogenitas lapisan tanah di reservoir. Ada jenis utama komposisi tanah liat alami berikut: berlapis, kontinu dan kompleks.

Jenis utama ikatan struktural dalam tanah:

1) kristalisasi ikatan melekat pada tanah berbatu. Energi ikatan kristal sebanding dengan energi intrakristalin dari ikatan kimia atom individu.

2)koloid air ikatan ditentukan oleh gaya elektromolekul interaksi antara partikel mineral, di satu sisi, dan film air dan kulit koloid, di sisi lain. Besarnya gaya-gaya ini tergantung pada ketebalan film dan cangkang. Ikatan koloid air bersifat plastis dan dapat dibalik; dengan meningkatnya kelembaban, mereka dengan cepat turun ke nilai mendekati nol.

Akhir pekerjaan -

Topik ini milik:

Catatan kuliah tentang mekanika tanah

Jika Anda membutuhkan material tambahan pada topik ini, atau Anda tidak menemukan apa yang Anda cari, kami sarankan untuk menggunakan pencarian di database karya kami:

Apa yang akan kami lakukan dengan materi yang diterima:

Jika materi ini ternyata bermanfaat bagi Anda, Anda dapat menyimpannya ke halaman Anda di jejaring sosial:

Semua topik di bagian ini:

Komposisi dan struktur tanah
Tanah adalah media tiga komponen yang terdiri dari komponen padat, cair dan gas. Terkadang biota diisolasi di tanah - materi hidup. Komponen padat, cair dan gas

Sifat fisik tanah
Bayangkan volume tertentu dari tanah tiga komponen dengan massa

Konsep resistensi desain bersyarat
Karakteristik yang paling penting dari daya dukung tanah adalah ketahanan desain, yang tergantung pada sifat fisik dan mekanik dasar dan parameter geometris pondasi.

Sifat mekanik tanah
Sifat mekanik tanah dipahami sebagai kemampuannya untuk menahan perubahan volume dan bentuk sebagai akibat dari gaya (permukaan dan massa) dan fisik (perubahan kelembaban, suhu dan

Deformabilitas tanah
Di bawah aksi beban yang ditransmisikan oleh struktur, tanah pondasi dapat mengalami deformasi besar. Pertimbangkan ketergantungan draft prangko

Pengujian kompresi, memperoleh dan menganalisis kurva kompresi
Kompresi adalah kompresi uniaksial sampel tanah oleh beban vertikal tanpa adanya ekspansi lateral. Pengujian dilakukan dalam perangkat kompresi - odometer (Gbr. 2.2.).

Karakteristik deformasi tanah
Dengan sedikit perubahan tegangan tekan (dari orde 0,1 ... 0,3 MPa), penurunan koefisien porositas tanah sebanding dengan peningkatan tegangan tekan. Faktor kompresibilitas

Permeabilitas tanah
Permeabilitas air adalah sifat tanah jenuh air di bawah pengaruh perbedaan tekanan untuk melewatkan aliran air terus menerus melalui pori-porinya. Pertimbangkan skema penyaringan air di elemen

Hukum filtrasi laminar
Secara eksperimental, ilmuwan Darcy menemukan bahwa laju filtrasi berbanding lurus dengan perbedaan tekanan (

Pola penyaringan air pada tanah gembur dan kohesif
Hukum Darcy berlaku untuk tanah berpasir. Di tanah lempung, pada nilai gradien tekanan yang relatif kecil, filtrasi mungkin tidak terjadi. Mode penyaringan konstan diatur oleh

Ketahanan tanah dengan potongan satu bidang
Perangkat geser (Gbr. 2.6.) memungkinkan, pada berbagai tegangan normal yang diberikan, untuk menentukan tegangan geser pembatas yang terjadi pada saat penghancuran sampel tanah. Geser (penghancuran)

Ketahanan geser di bawah keadaan tegangan kompleks. Teori Kekuatan Mohr-Coulomb
Teori Mohr-Coulomb mempertimbangkan kekuatan tanah di bawah kondisi keadaan tegangan yang kompleks. Biarkan tegangan utama diterapkan pada permukaan volume dasar tanah (Gbr. 2.8, a). Dengan bertahap

Kekuatan tanah dalam keadaan tidak terkonsolidasi
Hal tersebut di atas sesuai dengan pengujian tanah dalam keadaan stabil, yaitu, ketika sedimen sampel dari aksi tegangan tekan telah berhenti. Dengan conso yang tidak lengkap

Metode lapangan untuk menentukan parameter sifat mekanik tanah
Dalam kasus di mana sulit atau tidak mungkin untuk mengambil sampel tanah dari struktur yang tidak terganggu untuk menentukan karakteristik deformasi dan kekuatan, metode uji lapangan digunakan.

Penentuan tegangan pada massa tanah
Tegangan pada massa tanah yang berfungsi sebagai pondasi, media atau bahan untuk suatu struktur timbul di bawah pengaruh beban eksternal dan berat tanah itu sendiri. Tugas utama menghitung

Model deformasi elastis lokal dan ruang setengah elastis
Saat menentukan tegangan kontak, peran penting dimainkan oleh pilihan model perhitungan alas dan metode untuk memecahkan masalah kontak. Yang paling luas dalam praktek rekayasa adalah

Pengaruh Kekakuan Pondasi terhadap Distribusi Tegangan Kontak
Secara teoritis, diagram tegangan kontak di bawah fondasi kaku memiliki bentuk pelana dengan nilai tegangan yang sangat besar di tepinya. Namun, karena deformasi plastis dari tanah yang sedang beraksi

Distribusi tegangan pada pondasi tanah dari berat sendiri tanah
Tegangan vertikal dari berat sendiri tanah pada kedalaman z dari permukaan ditentukan dengan rumus:

Penentuan tegangan dalam massa tanah dari aksi beban lokal di permukaannya
Distribusi tegangan pada pondasi tergantung pada bentuk pondasi dalam rencana. Dalam konstruksi, fondasi pita, persegi panjang dan bundar paling banyak digunakan. Jadi tentang

Masalah aksi gaya terkonsentrasi vertikal
Solusi dari masalah aksi gaya terkonsentrasi vertikal yang diterapkan pada permukaan setengah ruang elastis yang diperoleh pada tahun 1885 oleh J. Boussinesq memungkinkan untuk menentukan semua komponen tegangan

Tugas datar. Aksi beban yang terdistribusi secara merata
Skema untuk menghitung tegangan di pangkalan dalam kasus masalah bidang di bawah aksi beban yang terdistribusi secara merata dengan intensitas

tugas spasial. Aksi beban yang terdistribusi secara merata
Pada tahun 1935, A. Lyav memperoleh nilai tegangan tekan vertikal di sembarang titik

Metode titik sudut
Metode titik sudut memungkinkan Anda untuk menentukan tegangan tekan di alas sepanjang vertikal yang melewati titik mana pun di permukaan. Ada tiga kemungkinan solusi (Gbr. 3.9.).

Pengaruh bentuk dan luas pondasi dalam hal
pada gambar. 3.10. plot tegangan normal sepanjang sumbu vertikal yang melalui

Kekuatan dan stabilitas massa tanah. Tekanan tanah pada pagar
Dalam kondisi tertentu, mungkin ada kehilangan stabilitas bagian dari massa tanah, disertai dengan penghancuran struktur yang berinteraksi dengannya. Ini terkait dengan formasi

Beban kritis pada tanah pondasi. Fase keadaan tegangan pondasi tanah
Perhatikan grafik ketergantungan pada Gambar. 4.1, sebuah. Untuk tanah kohesif, nilai awal

Beban kritis awal sesuai dengan kasus ketika keadaan batas terjadi pada dasar di bawah dasar pondasi pada satu titik di bawah muka pondasi. Kami memilih di pangkalan

Ketahanan desain dan tekanan desain
Jika kita mengizinkan di bawah sol dari fondasi yang dibebani terpusat dengan lebar b pengembangan zona keseimbangan ultimit ke kedalaman

Beban kritis ultimit ri sesuai dengan tegangan di bawah dasar pondasi, di mana daya dukung tanah dasar habis (Gbr. 4.1), yang mendorong

Metode praktis untuk menghitung daya dukung dan stabilitas pondasi
Prinsip perhitungan pondasi pondasi menurut keadaan batas I (dalam hal kekuatan dan daya dukung tanah). Menurut SNiP 2.02.01-83 * daya dukung alas dianggap

Kestabilan lereng dan lereng
Lereng adalah permukaan yang dibuat secara artifisial yang membatasi massa tanah alami, galian atau tanggul. Lereng terbentuk selama konstruksi berbagai jenis tanggul (bendungan, bendungan tanah

Konsep faktor stabilitas lereng dan lereng
Koefisien stabilitas sering diambil sebagai: , (4.13) dimana

Metode paling sederhana untuk menghitung stabilitas
4.4.1. Stabilitas lereng pada tanah gembur idealnya (ϕ 0; =0)

Memperhitungkan pengaruh gaya filtrasi
Jika muka air tanah berada di atas dasar lereng, maka terjadi aliran filtrasi yang naik ke permukaannya, yang menyebabkan penurunan stabilitas lereng. Dalam hal ini, ketika mempertimbangkan

Metode permukaan geser melingkar
Diasumsikan bahwa hilangnya stabilitas lereng (slope) dapat terjadi sebagai akibat dari

Langkah-langkah untuk meningkatkan stabilitas lereng dan lereng
Salah satu cara yang paling efektif untuk meningkatkan stabilitas lereng dan lereng adalah dengan meratakannya atau membuat profil berundak dengan pembentukan platform horizontal (berm) setinggi dari

Konsep interaksi tanah dengan struktur penutup (tekanan istirahat, tekanan aktif dan pasif)
Struktur penutup dirancang untuk menjaga massa tanah di belakangnya agar tidak runtuh. Struktur seperti itu termasuk dinding penahan, serta dinding basement dan

Penentuan tekanan pasif
Tekanan pasif terjadi ketika dinding bergerak menuju tanah timbunan (Gbr. 4.9).

Rumusan masalah
Skema desain untuk masalah penentuan penurunan stabil akhir pondasi dari aksi beban yang ditransmisikan ke tanah melalui dasar pondasi ditunjukkan pada gambar. 5.1.

Penentuan penurunan setengah ruang atau lapisan tanah yang dapat dideformasi linier dengan ketebalan terbatas
Solusi ketat digunakan pada distribusi tegangan dalam massa tanah isotropik homogen dari beban yang diterapkan pada permukaannya. Hubungan antara penurunan sol dengan beban terpusat

Metode praktis untuk menghitung deformasi hingga pondasi pondasi
5.2.1. Perhitungan sedimen dengan penjumlahan lapis demi lapis. Metode penjumlahan lapis demi lapis (tanpa memperhitungkan kemungkinan perluasan lateral tanah) direkomendasikan oleh SNiP 2.02.01-83*.

Perhitungan penurunan dengan metode lapisan setara
Lapisan ekivalen adalah lapisan tanah dengan ketebalan he, penurunannya, di bawah beban terus menerus pada permukaan p0, akan sama dengan penurunan ruang setengah tanah di bawah udara.

Kuliah 9
5.3. Metode praktis untuk menghitung penurunan pondasi pondasi tepat waktu. Jika endapan lempung jenuh air terletak di dasar pondasi

Ketika Anda perlu mempertimbangkan banyak faktor. Perhatian khusus harus diberikan pada komposisi dan beberapa jenisnya mampu melorot ketika kelembaban meningkat dalam ketegangan di bawah beratnya sendiri atau dari beban eksternal. Oleh karena itu nama ini tanah - "penurunan"". Pertimbangkan lebih lanjut fitur-fiturnya.

jenis

Kategori yang dipertimbangkan meliputi::

Tanah loess (suspes dan loesses).
Tanah liat dan lempung.
Pisahkan jenis penutup lumpur dan lempung.
Limbah industri massal. Ini termasuk, khususnya, abu, debu parut.
Tanah liat berdebu dengan kekuatan struktur yang tinggi.

Kekhususan

Pada tahap awal organisasi konstruksi perlu untuk melakukan studi komposisi tanah situs untuk mengidentifikasi kemungkinan deformasi. Kejadian mereka karena kekhasan proses pembentukan tanah. Lapisan dalam keadaan tidak cukup padat. Di tanah yang lebih longgar, keadaan seperti itu dapat bertahan sepanjang waktu keberadaannya.

Peningkatan beban dan kelembaban biasanya menyebabkan pemadatan tambahan di lapisan bawah. Namun, karena deformasi akan tergantung pada kekuatan pengaruh eksternal, pemadatan ketebalan yang tidak mencukupi relatif terhadap tekanan eksternal yang melebihi tekanan dari massanya sendiri akan tetap ada.

Kemungkinan memperbaiki tanah yang lemah ditentukan dalam pengujian laboratorium dengan rasio penurunan kekuatan ketika dibasahi dengan indikator tekanan efektif.

Properti

Selain pemadatan yang kurang, tanah yang surut dicirikan oleh kadar air alami yang rendah, komposisi berdebu, dan kekuatan struktural yang tinggi.

Saturasi tanah dengan air di wilayah selatan, sebagai suatu peraturan, adalah 0,04-0,12. Di wilayah Siberia, pita tengah, indikatornya berada di kisaran 0,12-0,20. Tingkat kelembaban dalam kasus pertama adalah 0,1-0,3, dalam kasus kedua - 0,3-0,6.

Kekuatan struktural

Ini terutama karena adhesi sementasi. Semakin banyak uap air memasuki tanah, semakin rendah kekuatannya.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapisan tipis air memiliki efek wedge pada formasi. Mereka bertindak sebagai pelumas, memudahkan partikel tanah yang mereda untuk meluncur. Film memberikan peletakan lapisan yang lebih padat di bawah pengaruh eksternal.

Pegangan jenuh kelembaban tanah amblas ditentukan oleh pengaruh gaya tarik-menarik molekul. Nilai ini tergantung pada tingkat kepadatan dan komposisi bumi.

Karakteristik proses

Penarikan adalah proses fisik dan kimia yang kompleks. Ini memanifestasikan dirinya dalam bentuk pemadatan tanah karena pergerakan dan pengepakan partikel dan agregat yang lebih padat (kompak). Karena ini, porositas total lapisan berkurang ke keadaan yang sesuai dengan tingkat tekanan kerja.

Peningkatan kepadatan menyebabkan beberapa perubahan karakteristik individu. Selanjutnya, di bawah pengaruh tekanan, pemadatan berlanjut, masing-masing, kekuatannya terus meningkat.

Kondisi

Agar penarikan terjadi, Anda perlu:

Beban dari pondasi atau massanya sendiri, yang bila basah akan mengatasi gaya kohesif partikel.
Tingkat kelembapan yang cukup. Ini berkontribusi pada pengurangan kekuatan.

Faktor-faktor ini harus bekerja sama.

Kelembaban menentukan durasi deformasi tanah surut. Sebagai aturan, itu terjadi dalam waktu yang relatif singkat. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa tanah sebagian besar dalam keadaan kelembaban rendah.

Deformasi dalam keadaan jenuh air berlangsung lebih lama, karena air disaring melalui tanah.

Metode untuk menentukan kepadatan tanah

Penurunan relatif ditentukan dari sampel struktur tidak terganggu. Untuk ini, perangkat kompresi digunakan - pengukur kepadatan tanah. Metode berikut digunakan dalam studi:

Satu kurva dengan analisis satu sampel dan perendamannya pada tahap akhir beban kerja. Dengan metode ini, dimungkinkan untuk menentukan kompresibilitas tanah pada kelembaban tertentu atau alami, serta kecenderungan relatif untuk berubah bentuk di bawah tekanan tertentu.
Dua kurva dengan pengujian 2 sampel dengan tingkat kepadatan yang sama. Satu dipelajari pada kelembaban alami, yang kedua - dalam keadaan jenuh. Metode ini memungkinkan Anda untuk menentukan kompresibilitas di bawah kelembaban penuh dan alami, kecenderungan relatif terhadap deformasi ketika beban berubah dari nol ke ultimat.
Gabungan. Metode ini merupakan kombinasi modifikasi dari dua metode sebelumnya. Pengujian dilakukan pada satu sampel. Ini pertama kali diperiksa dalam keadaan alami pada tekanan 0,1 MPa. Menggunakan metode gabungan memungkinkan Anda untuk menganalisis properti yang sama dengan metode 2-kurva.

Poin Penting

Selama pengujian di pengukur kepadatan tanah saat menggunakan salah satu opsi di atas, perlu diperhitungkan bahwa hasil penelitian berbeda dalam variabilitas yang signifikan. Dalam hal ini, beberapa indikator, bahkan ketika menguji satu sampel, mungkin berbeda 1,5-3, dan dalam beberapa kasus 5 kali.

Fluktuasi signifikan seperti itu terkait dengan ukuran sampel yang kecil, heterogenitas material karena karbonat dan inklusi lainnya, atau adanya pori-pori besar. Kesalahan yang tak terelakkan dalam penelitian ini juga penting untuk hasil.

Faktor yang mempengaruhi

Dalam banyak penelitian, telah ditetapkan bahwa indikator kecenderungan tanah untuk amblesan terutama bergantung pada:

Tekanan.
Derajat kepadatan tanah di bawah kelembaban alami.
Komposisi tanah amblas.
Tingkat kelembaban.

Ketergantungan pada beban tercermin dalam kurva, yang menurutnya, dengan peningkatan indikator, nilai kecenderungan relatif untuk berubah terlebih dahulu juga mencapai nilai maksimumnya. Dengan peningkatan tekanan berikutnya, itu mulai mendekati nol.

Sebagai aturan, untuk tekanan adalah 0,2-0,5 MPa, dan untuk tanah liat seperti loess - 0,4-0,6 MPa.

Ketergantungan tersebut disebabkan oleh fakta bahwa dalam proses pembebanan tanah yang surut dengan kejenuhan alami pada tingkat tertentu, penghancuran struktur dimulai. Dalam hal ini, kompresi tajam dicatat tanpa perubahan saturasi air. Deformasi dalam perjalanan peningkatan tekanan akan berlanjut sampai lapisan mencapai keadaan yang sangat padat.

Ketergantungan pada komposisi tanah

Dinyatakan dalam kenyataan bahwa dengan peningkatan angka plastisitas, kecenderungan deformasi menurun. Sederhananya, tingkat variabilitas struktur yang lebih besar adalah karakteristik bubur, yang lebih kecil - untuk tanah liat. Secara alami, untuk memenuhi aturan ini, kondisi lain harus sama.

Tekanan awal

Pada merancang fondasi untuk bangunan dan struktur beban struktur di tanah dihitung. Dalam hal ini, tekanan awal (minimum) ditentukan, di mana deformasi dimulai pada saturasi penuh dengan air. Ini mengganggu kekuatan struktural alami tanah. Ini mengarah pada fakta bahwa proses pemadatan normal terganggu. Perubahan ini, pada gilirannya, disertai dengan restrukturisasi dan pemadatan yang intens.

Mengingat hal di atas, tampaknya pada tahap desain ketika mengatur konstruksi, nilai tekanan awal harus mendekati nol. Namun, dalam praktiknya tidak demikian. Parameter yang ditentukan harus digunakan sedemikian rupa sehingga ketebalannya dihitung sesuai dengan aturan umum non-penarikan.

Tujuan indikator

Tekanan awal digunakan dalam pengembangan proyek pondasi di atas tanah yang meredup untuk menentukan:

Perkiraan beban di mana tidak akan ada perubahan.
Ukuran zona di mana pemadatan akan terjadi dari massa pondasi.
Kedalaman deformasi tanah yang diperlukan atau ketebalan bantalan tanah, yang sepenuhnya mengecualikan deformasi.
Kedalaman dari mana perubahan dari massa tanah dimulai.

Kelembaban awal

Ini disebut indikator di mana tanah dalam keadaan stres mulai melorot. Komponen 0,01 diambil sebagai nilai normal saat menentukan kelembaban awal.

Metode untuk menentukan parameter didasarkan pada tes laboratorium kompresi. 4-6 sampel diperlukan untuk penelitian ini. Metode dua kurva digunakan.

Satu sampel diuji pada kelembaban alami dengan pembebanan hingga tekanan maksimum dalam tahapan terpisah. Dengan itu, tanah direndam sampai penurunan stabil.

Sampel kedua pertama-tama dijenuhkan dengan air, dan kemudian, dengan perendaman terus menerus, dibebani dengan tekanan pembatas dalam langkah yang sama.

Humidifikasi sampel yang tersisa dilakukan untuk indikator yang membagi batas kelembaban dari saturasi air awal hingga penuh ke dalam interval yang relatif sama. Kemudian mereka diperiksa di perangkat kompresi.

Peningkatan dicapai dengan menuangkan volume air yang dihitung ke dalam sampel dengan penahanan lebih lanjut selama 1-3 hari sampai tingkat kejenuhan stabil.

Karakteristik deformasi

Mereka adalah koefisien kompresibilitas dan variabilitasnya, modulus deformasi, kompresi relatif.

Modulus deformasi digunakan untuk menghitung kemungkinan indikator penurunan pondasi dan ketidakrataannya. Sebagai aturan, itu ditentukan di lapangan. Untuk ini, sampel tanah diuji dengan beban statis. Nilai modulus deformasi dipengaruhi oleh kelembaban, tingkat kepadatan, kohesi struktural dan kekuatan tanah.

Dengan peningkatan massa tanah, indikator ini meningkat, dengan saturasi yang lebih besar dengan air, itu menurun.

Koefisien variabilitas kompresibilitas

Ini didefinisikan sebagai rasio kompresibilitas di bawah kelembaban stabil atau alami dengan karakteristik tanah dalam keadaan jenuh air.

Perbandingan koefisien yang diperoleh di lapangan dan studi laboratorium menunjukkan bahwa perbedaan di antara keduanya tidak signifikan. Itu berada di kisaran 0,65-2 kali. Oleh karena itu, untuk aplikasi praktis, cukup menentukan indikator di laboratorium.

Koefisien variabilitas terutama tergantung pada tekanan, kelembaban, dan tingkat kenaikannya. Dengan peningkatan tekanan, indikator meningkat, dengan peningkatan kelembaban alami, itu menurun. Ketika sepenuhnya jenuh dengan air, koefisien mendekati 1.

Karakteristik kekuatan

Mereka adalah sudut gesekan internal dan kohesi spesifik. Mereka bergantung pada kekuatan struktural, tingkat kejenuhan air dan (pada tingkat lebih rendah) kepadatan. Dengan peningkatan kelembaban, adhesi berkurang 2-10 kali, dan sudut - 1,05-1,2. Dengan peningkatan kekuatan struktural, adhesi ditingkatkan.

Jenis-jenis tanah amblesan

Jumlahnya ada 2 :

Pengendapan terjadi terutama di dalam zona deformasi dasar di bawah aksi beban pondasi atau lainnya faktor eksternal. Pada saat yang sama, deformasi dari beratnya hampir tidak ada atau tidak lebih dari 5 cm.
Penurunan tanah dari massanya dimungkinkan. Ini terjadi terutama di lapisan bawah dengan ketebalan dan melebihi 5 cm. Di bawah aksi beban eksternal, penurunan juga dapat terjadi di bagian atas dalam batas-batas zona deformasi.

Jenis penurunan tanah digunakan dalam menilai kondisi konstruksi, mengembangkan tindakan anti-amblesan, merancang pondasi, pondasi, dan bangunan itu sendiri.

informasi tambahan

Pengendapan dapat terjadi pada setiap tahap konstruksi atau pengoperasian suatu struktur. Itu dapat memanifestasikan dirinya setelah peningkatan kelembaban penurunan awal.

Selama perendaman darurat, tanah melorot dalam batas-batas zona deformasi cukup cepat - dalam 1-5 cm/hari. Setelah penghentian pasokan air, setelah beberapa hari, penarikan menjadi stabil.

Jika perendaman awal terjadi dalam batas-batas bagian dari zona deformasi, dengan setiap kejenuhan air berikutnya, penurunan akan terjadi sampai seluruh zona benar-benar basah. Dengan demikian, itu akan meningkat dengan meningkatnya beban di tanah.

Dengan perendaman yang intensif dan terus menerus, penurunan tanah tergantung pada gerakan ke bawah dari lapisan pelembab dan pembentukan zona jenuh air. Dalam hal ini, penurunan akan dimulai segera setelah bagian depan yang lembab mencapai kedalaman di mana tanah melorot karena beratnya sendiri.

Konsep dasar kursus. Maksud dan tujuan kursus. Komposisi, struktur, kondisi dan properti fisik tanah.

Konsep dasar kursus.

Mekanika tanah mempelajari fisika dan peralatan mekanis tanah, metode untuk menghitung keadaan tegangan dan deformasi pondasi, penilaian stabilitas massa tanah, tekanan tanah pada struktur.

tanah mengacu pada batuan apa pun yang digunakan dalam konstruksi sebagai fondasi suatu struktur, lingkungan di mana struktur tersebut didirikan, atau bahan untuk struktur tersebut.

formasi batuan disebut kumpulan mineral yang tersusun secara teratur, yang dicirikan oleh komposisi, struktur, dan tekstur.

Di bawah komposisi menyiratkan daftar mineral yang membentuk batu. Struktur- ini adalah ukuran, bentuk, dan rasio kuantitatif partikel yang membentuk batu. Tekstur- penataan ruang elemen tanah, yang menentukan strukturnya.

Semua tanah dibagi menjadi alami - beku, sedimen, metamorf - dan buatan - dipadatkan, tetap dalam keadaan alami, curah dan aluvial.

Tujuan mata kuliah mekanika tanah.

Tujuan utama dari kursus ini adalah untuk mengajarkan siswa:

Hukum dasar dan ketentuan dasar mekanika tanah;

Sifat tanah dan karakteristiknya - fisik, deformasi, kekuatan;

Metode untuk menghitung keadaan tegangan massa tanah;

Metode untuk menghitung kekuatan tanah dan sedimen.

Komposisi dan struktur tanah.

Tanah adalah media tiga komponen yang terdiri dari: padat, cair dan gas Komponen. Terkadang terisolasi di dalam tanah biota- materi hidup. Komponen padat, cair dan gas berada dalam interaksi konstan, yang diaktifkan sebagai hasil konstruksi.

Partikel padat Tanah terdiri dari mineral pembentuk batuan dengan sifat yang berbeda:

Mineral bersifat inert terhadap air;

Mineral larut dalam air;

mineral lempung.

Cairan komponen tersebut ada di dalam tanah dalam 3 keadaan:

Kristalisasi;

Terkait;

Gratis.

berbentuk gas komponen di lapisan paling atas tanah diwakili oleh udara atmosfer, di bawah - oleh nitrogen, metana, hidrogen sulfida, dan gas lainnya.

Struktur dan tekstur tanah, kekuatan struktur dan ikatan dalam tanah.

Jenis utama ikatan struktural dalam tanah:

1) kristalisasi ikatan melekat pada tanah berbatu. Energi ikatan kristal sebanding dengan energi intrakristalin dari ikatan kimia atom individu.