Mechanické vlastnosti zemin, jaké síly působí a geologie zemin

Ve stavebnictví jsou důležité vlastnosti zeminy, především to, jak se různé druhy zeminy chovají při zatížení a jak na to samotné stavby působí. Existuje speciální disciplína, která studuje pevnost a stabilitu půdních hmot a podmínky pro jejich použití jako základ pro stavbu konstrukcí. Zvažte, co je součástí konceptu mechaniky půdy, jak správně vypočítat parametry půdy.

Hustota půdy

Hustota je vlastnost půdy, která je určena poměrem měrné hmotnosti k objemu. Závisí na mineralogickém složení půdy a také na stupni disperze, proto jsou jílovité půdy hustší než písčité půdy, zatímco jejich minerální složení je stejné.

Mezi fyzikálními a mechanickými vlastnostmi zemin je hustota považována za jednu z hlavních. Jejich stav lze posoudit podle charakteristické hustoty. Stanovení hustoty je nutné pro výstavbu komunikací, zakládání staveb (pro rozložení napětí podél základny), pro pokládku komunikací, pro výpočet stability svahů vůči sesuvům, sedání stavěných budov, pro stanovení objemu zemních prací.

Hustota ovlivňuje propustnost půdy. Pokud je vlhká nebo má dobrou nasákavost, může se po postavení stavby srazit, v zimě nastává další problém - mrazové vzlínání. Znalosti o hustotě půdy pomohou zabránit zničení nebo zaplavení budovy, vybrat správné materiály pro stavbu.

Hustota částic

Jde o fyzikální charakteristiku půdy, záleží na minerálním složení, organominerálních a organických látkách. Hustota částic je poměr hmotnosti pevných částic zcela suché (bez vlhkosti) půdy k jejímu objemu s nenarušenou strukturou. Závisí na minerálním složení, určuje hustotu částic, strukturní vazby a strukturu, pórovitost půdy. Čím více minerálů půda obsahuje a čím menší je pórovitost, tím je hustší.

Hodnotou hustoty částic se určují hodnoty pevnostních a deformačních charakteristik, podle kterých se posuzuje únosnost zemin a možnost jejich využití pro stavbu konstrukcí.

Půdní vlhkost

Vlhkost je poměr hmotnosti kapaliny obsažené v půdě k její suché hmotnosti. Na této charakteristice závisí únosnost půdy. Téměř ve všech půdách, kromě hrubozrnných hornin a hrubého písku, se s rostoucí vlhkostí snižuje únosnost. Takže u vody nasyceného to bude méně než u suchého.

Stanovte vlhkost v laboratoři metodou zhutnění, to znamená, určete, při jaké vlhkosti bude půda získávat nejvyšší hustotu. Charakteristika je vyjádřena v procentech, od 0 do 100 %. Optimální obsah vlhkosti pro písek je 8-14%, pro písčitou hlínu - 9-15%, hlínu - 12-18% a jíl - 16-26%.

Klasifikace

Granulometrické nebo mechanické složení - procento částic různých velikostí v půdě nebo hornině, bez ohledu na její chemické a minerální složení. Půdní částice jsou izolované zbytky hornin, minerálů, amorfních sloučenin a dalších složek půdních složek, které jsou v chemické vazbě. Částice podobné velikosti se spojují pomocí zlomků. Existují takové typy půdních mechanických prvků: organominerální, organické a minerální.

Názor odborníka

Zarechny Maxim Valerievich

Agronom s 12letou praxí. Náš nejlepší odborník na letní chaty.

Zlomky částic jsou v půdách nebo horninách v různých kvantitativních poměrech a mají nestejné vlastnosti. V důsledku toho mají také půdy nestejné vlastnosti. Veškerou rozmanitost zemin a hornin z hlediska mechanického složení lze kombinovat do skupin, které se budou vyznačovat podobnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Klasifikace je založena na poměru písku a jílu. Velikosti frakcí písku a jílu jsou určeny průměrem částic, který je větší, respektive menší než 0,01 mm.

Zemědělsko-průmyslové vlastnosti země závisí na mechanickém složení, například na schopnosti propouštět a zadržovat vlhkost a vzduch, na procesech pohybu látek, akumulaci a přeměně, struktuře, tepelných a vzdušných podmínkách. A v konečném důsledku záleží na tom, jak úrodná bude půda, jak s neustálým obděláváním, zaléváním, hnojením, tak bez nich.

Hustota suché půdy

Je definován jako poměr hmotnosti absolutně suché půdy (bez vlhkosti v pórech) k objemu, s přihlédnutím k objemu pórů. Charakteristika se měří vg na kostku. cm. lze určit, zda je známa vlhkost a poréznost. Výpočty se provádějí v laboratorních podmínkách.

Koeficient pórovitosti

Koeficient ukazuje přítomnost malých dutin v půdě. Vypočteno jako procentuální poměr mezi prázdným objemem a celkovým objemem. Pro stanovení hodnoty na různých půdách se používají různé metody. Na jílovitém jílu se kvůli soudržnosti určuje pórovitost v souladu s objemovou a měrnou hmotností zeminy odebrané pro vzorek.

Stanovení součinitele pórovitosti je nezbytné při přípravě stavby, protože mezi ním a dalšími charakteristikami existuje souvislost. Úroveň únosnosti závisí na indexu pórovitosti, s poklesem pórovitosti klesá. Bez informací o pórovitosti se nelze dozvědět o míře odolnosti zeminy, určit možnou deformovatelnost staveb.

K deformaci budov dochází v důsledku pohybu a stlačitelnosti půdních částic, například vlivem srážek. Mírné a jednotné nesnižují stabilitu budov, ale velké množství vlhkosti může způsobit nežádoucí deformace. Nerovnoměrné sedání je ještě nebezpečnější a může způsobit posuny a náklony vedoucí k nadměrnému namáhání nosných konstrukcí. Pokud není stlačitelnost zeminy pod různými částmi základu stejná nebo je zatížení různé, často se lze setkat s deformací budovy ve formě trhlin a sedání.

Stupeň vlhkosti

Jedná se o poměr přirozené vlhkosti půdy k obsahu vlhkosti, který odpovídá obsahu vlhkosti v pórech naplněných vodou, ve kterých nezůstávají žádné vzduchové bubliny. Půda s nízkou vlhkostí se považuje za 0 až 0,5, vlhká - od 0,5 do 0,8 a nasycená vodou - od 0,8 do 1. Jílovité půdy jsou často vlhčí, písčité, respektive suché.

Kalkulačka pro výpočet parametrů půdy

Při navrhování budov se používají různé výpočtové modely, které se používají pro zeminy různé složitosti. U obecných úloh je hlavním posouzením únosnost, která odhaluje pevnostní a deformační vlastnosti podkladů. Základní výpočtové modely však mohou pomoci je vypočítat pro konkrétní úlohy.

Pro zjednodušení výpočtů se při tvorbě projektu používá Prandtlův vzorec, který pomáhá vypočítat únosnost zeminy. Chcete-li určit stupeň stability a pevnosti základny a určit možnou deformaci, musíte určit stupeň napětí. K tomu lze použít rovnice, které jsou založeny na lineární závislosti napětí a deformace, například Hookeův zákon. Zatížení základny by tedy nemělo překročit konečný odpor zeminy.

Výpočet se provádí podle únosnosti pro zjištění možné ztráty stability objektu, charakteru destrukce, stupně deformace a jejího druhu. Počítá se také se stavem, ve kterém může být běžný provoz obtížný, životnost stavby je snížena z možnosti sedání, sklonů a podobně.

Fyzikální vlastnosti půd jsou určujícími charakteristikami, pomocí kterých je možné stanovit stav půdy, možnost změny parametrů pod vlivem nejrůznějších fyzikálních a chemických faktorů.

Pro stanovení typu zeminy a jejího chování jako podkladu pro stavbu, vlastností nutných pro konstrukční řešení, předpokladem je stanovení fyzikálních a mechanických charakteristik laboratorními metodami.