Uvod u mehaniku stijena

Транскрипт

1 Sveučilište u Zagrebu Građevinski fakultet Preddiplomski studij MEHANIKA TLA Klasifikacija tla

2 SADRŽAJ PREDAVANJA Uvod Granulometrijski sastav tla Granica konzistencije Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) Europska klasifikacija tla (ESCS) Program KLASIF

3 Uvod Klasifikacija tla je skup procedura pomoću kojih se veliki broj različitih vrsta tla koja se nalaze u prirodi, razvrstava u grupe sličnih mehaničkih karakteristika i ponašanja pod djelovanjem opterećenja. Opis i klasifikacija tla omogućavaju da se u grubim crtama ocijeni o kakvom se materijalu radi i u kojem rasponu se može očekivati da će se nalaziti njegove mehaničke karakteristike. Tradicionalno se tla dijele u 4 glavne grupe: šljunci, pijesci, prahovi i gline. Tu se još nalazi i organsko tlo pod nazivom treset. U početku su se tla klasificirala isključivo prema veličini zrna odnosno granulometrijskom sastavu. Takvi sustavi su se zasnivali na teksturi tla odnosno relativnim odnosima udjela pijeska, praha i gline u ukupnoj masi ispitivanog tla.

4 Uvod Teksturne klasifikacije tla prvi je detaljno istražio Atterberg početkom 20. stoljeća (Atterberg, 1905, 1912). Najpoznatija teksturna klasifikacija tla je USDA (U.S. Department of Agriculture). Za potebe projektiranja prometnica razvijena je godine AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Za potrebe projektiranja zračnih luka za vrijeme II. svjetskog rata, godine, razvio je Arthur Casagrande ACS (Airfield Classification System). Modificiranjem ACS klasifikacije nastala je godine USCS (Unified Soil Classification System) klasifikacija tla. Prilagodbom ACS klasifikacije mehaničkim svojstvima tla koja prevladavaju u UK razvijena je, godine BSCS (British Soil Classification System) klasifikacija tla. Na sličan način razvijena je, godine, DIN (Deutsches Institut für Normun) klasifikacija.

5 Uvod Tehnički odbor svjetske organizacije za normizaciju ISO/TC 182 "Geotechnics" u suradnji s Tehničkim odborom europske organizacije za normizaciju CEN/TC 341 Geotechnical Investigation and Testing izradio je u ožujku godine norme: Geotechnical investigation and testing Identification and classification of soil Part 1: Identification and description (EN ISO :2018) i Geotechnical investigation and testing Identification and classification of soil Part 2: Principles for a classification (EN ISO :2018). Hrvatski zavod za norme prihvatio je u ožujku godine, na prijedlog Tehničkog odbora HZN/TO 182/PO 2 Geotehničke konstrukcije, da se europske norme EN ISO :2018 i EN ISO :2018 u izvorniku na engleskom jeziku prihvate kao hrvatske norme pod oznakama HRN EN ISO :2018 i HRN EN ISO :2018.

6 Uvod Atterberg je još početkom 20. stoljeća ukazao na činjenicu da se klasificiranje tla u grupe sličnog ponašanja ne može obavljati samo na temelju granulometrijskog sastava, već da je nužno uključiti i granice konzistencije koje su po njemu nazvane Atterbergove granice. Da bi se uspješno provelo klasificiranje tla potrebno je provoditi pokuse kojima se određuju granulometrijski sastav tla i granice konzistencije. Granulometrijski sastav tla određuje se pokusima sijanja i aerometriranja i predstavlja postotni udio mase pojedinih čestica tla, podijeljenih u odgovarajuće grupe odnosno frakcije prema veličini zrna, u ukupnoj masi uzorka tla. Pokusi koji se koriste za određivanje granice tečenja i granice plastičnosti su dva osnovna inženjerska pokusa koji omogućavaju klasifikaciju sitnozrnih tla.

7 Granulometrijski sastav tla Za dani uzorak tla potrebno je odrediti raspodjelu veličina zrna u njemu. Ova se raspodjela prikazuje granulometrijskim dijagramom. Sva zrna tla u rasponu između dviju različitih veličina promjera nazivaju se frakcijom. Tako, primjerice, frakcija pijeska označava sva zrna uzorka tla čiji se promjer kreće između 0,06 mm i 2 mm. Pojedine frakcije krupnozrnog tla izoliraju se na sitima različitih veličina otvora.

8 Granulometrijski sastav tla Sita se postave jedno ispod drugog, svako sljedeće s manjom veličinom otvora od prethodnog. Na prvo sito, s najvećom veličinom otvora, usipa se uzorak poznate mase m. Sva se sita zajedno vibriraju i tako se uzorak tla prosijava, s tim da na svakom situ ostane masa uzorka m i, koja se izvaže. Zatim se izračuna postotak mase uzorka, čija su zrna veća od sita i. Primjerice, (m 1 /m) 100 je postotak ukupne mase uzorka čija su zrna veća od otvora prvog sita, ((m 1 +m 2 )/m) 100 je postotak ukupne mase uzorka čija su zrna veća od otvora drugog sita i tako dalje. Kada dobivene postotke za svako sito odbijemo od 100 %, dobijemo postotak ukupne mase uzorka čija su zrna manja od otvora tog sita.

9 Granulometrijski sastav tla Primjerice, neka za dani uzorak, na prvom situ ostaje 10 % njegove mase, a na drugom situ 15 % njegove mase. Tada 90 % mase uzorka ima promjer manji od otvora prvog sita, a 75 % 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 u milimetrima, što ujedno predstavlja i promjer zrna. Tako dobijemo granulometrijsku krivulju. Najmanji otvor sita je oko 0,06 mm, granice veličine zrna između krupnozrnog i sitnozrnog tla.

10 Granulometrijski sastav tla Granulometrijski dijagram

11 Granulometrijski sastav tla Postupak sijanja provodi se na suhom uzorku, kojem se, nakon određivanja ukupne mase m, ispiranjem odvoje frakcije zrna manje od 0,06 mm. Ovaj se postupak sijanja naziva suhim postupkom. Alternativno, sijanje se može provoditi mokrim postupkom, u kojem se prethodno ne odvajaju čestice promjera manjeg od 0,06 mm, već se one prosijavaju kroz sita uz protjecanje vode koja ih odnosi do zadnjeg sita. Procijeđena se voda sa sitnim česticama skupi u posudu, kako bi se na njih primijenio postupak sedimentiranja areometriranjem za dio granulometrijske krivulje koja odgovara frakciji praha.

12 Granulometrijski sastav tla Areometar (hidrometar) je poseban plovak sa skalom, pomoću kojeg se mjeri gustoća otopine, u kojoj se talože čvrste čestice. Mjerenje se temelji na svojstvu otopine da plovak to manje u nju uranja što joj je gustoća veća. Za određivanje gustoće otopine koristi se Stokesov zakon za brzinu taloženja pravilnih kugli u tekućini, prema kojem je brzina taloženja pravilne kugle danog promjera proporcionalna kvadratu tog promjera. Ovaj zakon ne vrijedi za čestice promjera manjeg od 0,002 mm, dakle za čestice gline, čije je taloženje pod utjecajem Brownova gibanja.

13 Granulometrijski sastav tla Prema Stokesovom zakonu brzina taloženja čestice oblika kugle u tekućini pod djelovanjem gravitacije dana je izrazom: v = ( ) g 2 s 18 L D gdje je: v brzina taloženja čestice oblika kugle, ρ s gustoća čestice, ρ L gustoća tekućine, dinamička viskoznost vode, g gravitacijsko ubrzanje i D promjer čestice.

14 Granulometrijski sastav tla Primjena Stokesovog zakona na proces sedimentacije tla temelji se na 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 tekućini na početku sedimentacije.

15 Granulometrijski sastav tla Nakon određenog vremenskog intervala t, čestica promjera D, past će na dubinu H. Srednja brzina taloženja čestice može se izraziti sa: v = Izjednačavanjem izraza brzina taloženja čestice oblika kugle u tekućini pod djelovanjem gravitacije i izraza za srednju brzinu taloženja čestice te podrazumijevanjem da se taloženje odvija u vodi (ρ L = ρ w ) može se promjer čestice izraziti preko proteklog vremena i dubine taloženja: H t D = 18 g t ( ) s H w 1 2

16 Granulometrijski sastav tla U praksi se uvriježilo isticanje nekoliko karakterističnih promjera zrna danih uzoraka tla, pomoću kojih se kvantificiraju neke osnovne osobine granulometrijskog sastava. Tako se ističe promjer zrna D 10, koji se naziva efektivnim promjerom zrna. To je promjer zrna tla od kojeg 10 % mase uzorka ima zrna manjeg promjera. Odredi se iz granulometrijske krivulje tako da se za vrijednost od 10 % na ordinati, odredi apscisa točke na granulometrijskoj krivulji. Ova apscisa odgovara vrijednosti D 10. Analogno se definiraju veličine D 50, D 30 i D 60, a promjer D max označava zrno najvećeg promjera u uzorku. Ove se veličine koriste za korelacije s koeficijentom propusnosti tla, za određivanje kapilarnih svojstava tla te za klasifikaciju tla. Pomoću D 10, D 30 i D 60 određuju se parametri granulometrijske krivulje: koeficijent jednolikosti c u =D 60 /D 10 i koeficijent zakrivljenosti c c =(D 30 ) 2 /(D 60 *D 10 ).

17 Granulometrijski sastav tla

18 Granice konzistencije 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 polučvrsto konzistentno stanje, zatim u plastično konzistentno stanje, dok je pri velikoj vlažnosti u tekućem ili žitkom konzistentnom stanju, pri čemu više nema čvrstoću na smicanje. Tijekom povećanja vlažnosti tla, povećava se volumen tla. Na granicama između navedenih konzistentnih stanja, odgovarajuće vrijednosti vlažnosti nazivaju se granicom stezanja w S, granicom plastičnosti w P i granicom tečenja w L, Ove se granice konzistencije još nazivaju i Atterbergovim granicama. Sitnozrnato tlo ima svojstvo plastičnosti za sve vrijednosti vlažnosti između granice plastičnosti i granice tečenja.

19 Granice konzistencije Konzistentna stanja i granice konzistencije (Atterbergove granice)

20 Granice konzistencije Za određivanje granice tečenja Casagrande je razvio poseban uređaj u kojem se dovoljno vlažan uzorak tla razmazuje u posebnu ovalnu zdjelicu, u uzorku se posebnim nožem zarezuje utor širine 11 mm, a zdjelica, okretanjem ručice, ritmički pada s određene visine na podlogu. 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, a na apscisu u logaritamskom mjerilu nanosi se broj udaraca potrebnih za zatvaranje utora. Na dobivenoj se krivulji označi točka koja odgovara broju udaraca od 25. Vlažnost uzorka, koja odgovara toj točki je granica tečenja w L.

21 Granice konzistencije

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

23 Granice konzistencije Za granicu plastičnosti koristi se relativno jednostavni postupak ručnim valjanjem valjčića vlažnog tla na odgovarajućoj podlozi. Ako se valjčići lome pri debljini od oko 3 mm, oni su na granici plastičnosti. Obično se s valjanjem počinje pri većoj vlažnosti od granice plastičnosti, kada će se valjčići lomiti pri debljini manjoj od propisane. Valjanje se zatim nastavlja uz povremeno gnječenje uzorka, pri čemu on gubi vodu, odnosno vlažnost mu se smanjuje, sve dok se ne postigne traženi kriterij.

24 Granice konzistencije Za određivanje granice stezanja razvijen je postupak sa živom odnosno voskom, ali se on, obzirom na manji značaj te granice u praksi 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 pod djelovanjem površinske napetosti, odnosno vlačnih sila na kontaktu između meniska i tla, koje djeluju tako da se smanjuje volumen pora jer ove sile zbližavaju čestice tla. Time se smanjuje volumen tla, uz njegovu još uvijek potpunu zasićenost vodom. Radijus meniska tijekom isparavanja vode sve više se smanjuje dok ne dođe u određeno ravnotežno stanje, pri kojem tlo ima minimalni volumen i potpunu zasićenost vodom. Vlažnost tla tada je jednaka granici stezanja w S. Daljnjim isparavanjem vode, volumen tla se više ne smanjuje, već zrak počinje ispunjavati pore i tlo više nije potpuno zasićeno vodom.

25 Granice konzistencije Raspon vlažnosti između granice plastičnosti, w P i granice tečenja, w L, naziva se indeks plastičnosti, I P, (I P = w L - w P ) i predstavlja mjeru plastičnosti gline. Krupnozrna (nevezana, nekoherentna) tla nemaju svojstva plastičnosti tako da je njihov indeks plastičnosti, I P, jednak nuli. Veza između vlažnosti i granica tečenja i plastičnosti može se izraziti pomoću indeksa konzistencije, I C i indeksa tečenja, I L. Indeks konzistencije, I C je odnos razlike granice tečenja i prirodne vlažnosti prema indeksu plastičnosti: wl w wl w IC = = w w I L P Indeks tečenja, I L je odnos razlike prirodne vlažnosti i granice plastičnosti prema indeksu plastičnosti: w wp w wp IL = = w w I L P P P

26 Veza između indeksa konzistencije I C i indeksa tečenja I L je: VLAŽNOST w (%) Granice konzistencije INDEKS KONZISTENCIJE I c INDEKS TEČENJA I L w < w P > 1 negativno w = w P 1 0 w P < w < w L 1 do 0 0 do 1 w = w L 0 1 w > w L negativno > 1 IL = 1 I C Značenje indeksa konzistencije i indeksa tečenja se ne smije nikako zamijeniti. Indeks tečenja se obično koristi puno češće nego indeks konzistencije. Ispod granice plastičnosti vrijednost I L je negativna. Na granici tečenja (I L =1) lagano sušena glinena masa počinje pokazivati malu ali jasnu posmičnu čvrstoću čija je vrijednost oko 1.7 kn/m 2. Kako vlažnost pada (I L se približava nuli) posmična čvrstoća značajno raste, a pri granici plastičnosti (I L =0) veća je 100 ili više puta od posmične čvrstoće na granice tečenja.

27 Granice konzistencije Vrsta i količina minerala gline utječe na granice konzistencije, ali i na druga mehanička svojstva glinovitih tala. Iz tog su razloga granice konzistencije korisne u praksi jer na relativno jednostavan način omogućuju grubu procjenu mehaničkih svojstava tla. U pokušaju da se utjecaj vrste minerala gline razdvoji od utjecaja količine frakcije gline u tlu, za sitnozrnata je tla uveden pojam indeksa aktivnosti I A, koji je definiran izrazom: gdje CF predstavlja udio frakcije gline u uzorku tla, odnosno udio čestica promjera manjeg od 0,002 mm, izražen u %. Za mnoga glinovita tla, za koja inače indeks plastičnosti i frakcija gline variraju u širokim granicama, indeks aktivnosti je približno konstantan. Zbog toga je indeks aktivnosti koristan pokazatelj pri definiranju profila tla.

28 Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) Prema USCS klasifikaciji tlo se dijeli na: krupnozrno tlo, sitnozrno tlo i visoko organsko tlo. Osnovna ideja klasificiranja je označavanje tla simbolima koji se sastoje od dva slova. Iznimka su slučajevi kada se tlo označava dvojnim 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).

29 Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) 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).

30 KRUPNOZRNA TLA (više od 50% ostaje na situ br mm) Pijesak (50% ili više prolazi kroz sito br mm) Šljunak (više od 50% ostaje na situ br mm) Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla na osnovi laboratorijskih ispitivanja A Čisti šljunak (manje od 5% sitnih čestica E ) Šljunak sa sitnim česticama (više od 12% sitnih čestica E ) Čisti pijesak (manje od 5% sitnih čestica I ) Pijesak sa sitnim česticama (više od 12% sitnih čestica I ) c u 4 i 1 c c 3 C GW c u < 4 i/ili 1 > c c > 3 C GP Sitne čestice se klasificiraju kao ML ili MH Sitne čestice se klasificiraju kao CL ili CH Klasifikacija tla Naziv Simbol grupe B Dobro graduirani šljunak D GM GC c u 6 i 1 c c 3 C SW c u < 6 i/ili 1 > c c > 3 C SP Sitne čestice se klasificiraju kao ML ili MH Sitne čestice se klasificiraju kao CL ili CH SM SC Slabo graduirani šljunak D Prašinasti šljunak D,F,G Glinoviti šljunak D,F,G Dobro graduirani pijesak H Slabo graduirani pijesak H Prašinasti pijesak F,G,H Glinoviti pijesak F,G,H

31 SITNOZRNA TLA (50% ili više prolazi kroz sito br mm) Prahovi i gline (granica tečenja veća od 50%) Prahovi i gline (granica tečenja manja od 50%) Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla na osnovi laboratorijskih ispitivanja A Anorganski Organski Anorganski Organski I P > 7 i na ili iznad A-linije J Klasifikacija tla CL Posna glina K,L,M I P < 4 ili ispod A-linije J ML Prah K,L,M (Granica tečenja -sušenje u peći) / (Granica tečenja - bez sušenja u peći) < 0.75 I P na ili iznad A-linije I P ispod A-linije (Granica tečenja -sušenje u peći) / (Granica tečenja - bez sušenja u peći) < 0.75 OL CH MH OH Organska glina K,L,M,N Organski prah K,L,M,O Masna glina K,L,M Elastični prah K,L,M Organska glina K,L,M,P Organski prah K,L,M,Q Visoko organsko tlo Primarno organska materija, tamne boje i organskog mirisa PT Treset

32 Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) A Zasnovano na materijalima koji su prošli kroz sito 3 in.,75 mm. B Ako 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". C c u = D 60 /D 10 ; c c = (D 30 ) 2 /(D 10 xd 60 ) D Ako tlo sadrži 15 % pijeska nazivu grupe tla treba dodati "s pijeskom". E Šljunci 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. F Ako se sitne čestice u dijagramu plastičnosti klasificira kao CL-ML treba koristiti dvojne simbole GC-GM ili SC-SM. G Ako su sitne čestice organske nazivu grupe tla treba dodati "s organskim sitnim česticama". H Ako tlo sadrži 15% šljunka nazivu grupe tla treba dodati "sa šljunkom".

33 Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) I Pijesci 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. J Ako se par vrijednosti (w L, I P ) u dijagramu plastičnosti nalazi unutar šrafiranog područja (4 < I P < 7) tlo se označava s CL-ML, kao prašinasta glina. K Ako tlo sadrži 15 do 30% materijala iznad sita br mm nazivu grupe tla treba dodati "sa pijeskom" ili "sa šljunkom", ovisno o tome koji je od ta dva materijala zastupljeniji. L Ako tlo sadrži 30% materijala iznad sita br mm, ako prevladava pijesak, nazivu grupe tla treba dodati "pjeskoviti". M Ako tlo sadrži 30% materijala iznad sita br mm, ako prevladava šljunak, nazivu grupe tla treba dodati "šljunkoviti". N I P 4 i na ili iznad A-linije. O I P < 4 ili ispod A-linije. P I P na ili iznad A-linije. Q I P ispod A-linije.

34 Jedinstvena klasifikacija tla (USCS) Dijagram plastičnosti prema USCS klasifikaciji tla

35 Europska klasifikacija tla (ESCS) 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).

36 Europska klasifikacija tla (ESCS) 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.

37 Europska klasifikacija tla (ESCS) 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).

38 Europska klasifikacija tla (ESCS) 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.

39 Europska klasifikacija tla (ESCS) 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).

40 KRUPNOZRNA TLA (više od 50% ostaje na situ otvora mm) Šljunak (više od 50% ostaje na situ otvora 2 mm) Europska klasifikacija tla (ESCS) Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla na osnovi laboratorijskih ispitivanja A Čisti šljunak (manje od 5% sitnih čestica F,G ) Šljunak sa sitnim česticama (više od 15% sitnih čestica F,G,H ) c u 15 i 1 c c 3 C GrW 6 c u < 15 i c c < 1 C 3 c u < 6 i c c < 1 C c u < 3 C i c c < 1 C c u 15 i c c < 0.5 C Sitne čestice se klasificiraju kao sil, sim, sih ili siv Sitne čestice se klasificiraju kao cll, clm, clh ili clv Klasifikacija tla Simbol Naziv grupe B Dobro graduirani ŠLJUNAK D GrM GrP GrU GrG sigr clgr Srednje graduirani ŠLJUNAK D Slabo graduirani ŠLJUNAK D,E Jednolično graduirani ŠLJUNAK D Neujednačeno graduirani ŠLJUNAK D Prašinasti ŠLJUNAK D Glinoviti ŠLJUNAK D

41 KRUPNOZRNA TLA (više od 50% ostaje na situ otvora mm) Pijesak (50% ili više prolazi kroz sito otvora 2 mm) Europska klasifikacija tla (ESCS) Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla na osnovi laboratorijskih ispitivanja A Čisti pijesak (manje od 5% sitnih čestica G,J ) Pijesak sa sitnim česticama (više od 15% sitnih čestica G,H,J ) c u 15 i 1 c c 3 C SaW 6 c u < 15 i c c < 1 C 3 c u < 6 i c c < 1 C c u < 3 C i c c < 1 C c u 15 i c c < 0.5 C Sitne čestice se klasificiraju kao : sil, sim, sih ili siv Sitne čestice se klasificiraju kao cll, clm, clh ili clv Klasifikacija tla Simbol Naziv grupe B Dobro graduirani PIJESAKI I SaM SaP SaU SaG sisa clsa Srednje graduirani PIJESAK I Slabo graduirani PIJESAK E.I Jednolično graduirani PIJESAK I Neujednačeno graduirani PIJESAK I Prašinasti PIJESAK I Glinoviti PIJESAK H

42 granica tečenja veća od 70% SITNOZRNA TLA (50% ili više prolazi kroz sito otvora mm) granica tečenja od 50 do 70% granica tečenja od 35 do 50% granica tečenja manja od 35% Europska klasifikacija tla (ESCS) Kriteriji za dodjeljivanje simbola i naziva pojedinim grupama tla na osnovi laboratorijskih ispitivanja A Simbol Klasifikacija tla Naziv grupe B Anorganski G IP > 7 i na ili iznad A- linije K IP < 4 ili ispod A- linije K ClL SiL GLINA niske plastičnosti L PRAH niske plastičnosti L Na ili iznad A-linije ClM GLINA srednje plastičnosti L Anorganski G Ispod A-linije SiM PRAH srednje plastičnosti L Anorganski G Na ili iznad A-linije ClH GLINA visoke plastičnosti L Ispod A-linije SiH PRAH visoke plastičnosti L Anorganski G Na ili iznad A-linije Ispod A-linije ClV SiV GLINA vrlo visoke plastičnosti L PRAH vrlo visoke plastičnosti L ORGANSKO TLO Primarno organska materija, tamne boje i organskog mirisa Or Organsko tlo

43 Europska klasifikacija tla (ESCS) A Zasnovano na materijalima koji su prošli kroz sito otvora 63 mm. B Ako 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". C cu = D60/D10; cc = (D30) 2 /(D10xD60) D Ako tlo sadrži 15% pijeska, ispred simbola naziva grupe treba dodati malim slovima oznaku "sa", a ispred naziva grupe "pjeskoviti". E Ako 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.

44 Europska klasifikacija tla (ESCS) F Šljunci 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. G Ako sitne čestice sadrže organske sastojke, ispred simbola naziva grupe treba dodati malim slovima oznaku "or" a ispred naziva grupe "organski". H Ako se sitne čestice u dijagramu plastičnosti klasificiraju kao CiL-SiL, šljunci i pijesci dobivaju oznake: siclgr prašinasto glinoviti ŠLJUNAK i siclsa prašinasto glinoviti PIJESAK.

45 Europska klasifikacija tla (ESCS) I Ako tlo sadrži 15% šljunka, ispred simbola naziva grupe treba dodati malim slovima oznaku "gr", a ispred naziva grupe "šljunkoviti". J Pijesci 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. K Ako se par vrijednosti (w L, I P ) u dijagramu plastičnosti nalazi iznad A linije i ako je 4 IP 7 tlo se onačava s ClL-SiL, kao prašinasta GLINA. L Ako 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.

46 Europska klasifikacija tla (ESCS) 80 Indeks plastičnosti, I P (%) ClH SiV ClM SiH ClL ClL-SiL SiM SiL Granica tečenja, w L (%) U-linija ClV A-linija Dijagram plastičnosti za ESCS klasifikaciju

47 Program KLASIF 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.

48 Program KLASIF KLASIF je razvijen u Microsoft Excel programskom okruženju koristeći integrirani programski jezik Visual Basic za aplikacije (VBA) koji omogućava programiranje specijalnih funkcija, koje nisu standardno uključene u Excel. ' ' 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

49 Program KLASIF Ulazni podaci za obje klasifikacije su isti što omogućava jednostavnu usporedbu dobivenih rezultata. Ukupno se može zadati odnosno promijeniti 8 ulaznih varijabli. Nakon promjene bilo koje ulazne varijable dobivaju se novi rezultati klasificiranja, što je u skladu s načinom funkcioniranja Mixrosoft Excela, iako sve one ne mijenjaju konačni rezultat klasificiranja prilikom svake njihove promjene. Tako, na primjer, promjena granice tečenja u ćeliji H6 neće utjecati na rezultat obje klasifikacije tla ako se radi o tlu čiji je postotak sitnih čestica manji od 5%. Prva varijabla, smještena u ćeliju B4, je tekstovni, jednoslovni podatak koji odgovara na pitanje da li se radi o organskom tlu. Mogući odgovori su mala slova n i d. Svaka promjena ove varijable mijenja konačni rezultat klasificiranja u obje klasifikacije bez obzira na vrijednost ostalih ulaznih varijabli.

50 Program KLASIF Druga i treća varijabla, smještene u ćelije B6 i B7, su brojčani podaci o postotcima šljunka i pijeska u ukupnoj masi uzorka tla koji se ispituje 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 da ne dopušta unošenje vrijednosti postotaka pijeska ili šljunka manjih od 0 niti u zbroju većih od 100%. Na slijedećem slajdu prikazan je pokušaj da se za postotak šljunka unese vrijednost čiji zbroj s postotkom pijeska bi bio veći od 100% i upozorenje programa da se ta vrijednost mora korigirati.

51 Program KLASIF

52 Program KLASIF Četvrta, peta i šesta varijabla, smještene u ćelije E6, E7 i E8, su brojčani podaci o karakterističnim promjerima zrna D 60, D 30 i D 10 u mm dobiveni pokusom sijanja i aerometriranja. Program automatski izračunava koeficijente jednoličnosti (c u ) i zakrivljenosti (c c ). Istovremeno program provodi kontrolu unosa podataka na način da ne dopušta unošenje vrijednosti karakterističnih promjera zrna manjih od 0. Na slijedećem slajdu prikazan je pokušaj da se za karakteristični promjer zrna D 10 unese negativna vrijednost i upozorenje programa da se ta vrijednost mora korigirati.

53 Program KLASIF

54 Program KLASIF Sedma i osma varijabla, smještene u ćelije H6 i H7, brojčani su podaci o vrijednostima granice tečenja i granice plastičnosti, dobivenih pokusima određivanja vlažnosti, granice tečenja i granice plastičnosti. Program automatski izračunava vrijednost indeksa plastičnosti. Istovremeno program provodi kontrolu unosa podataka na način da ne dopušta unošenje vrijednosti postotaka granice tečenja i plastičnosti manjih od 0, niti dopušta da vrijednost granice plastičnosti bude veća od vrijednosti granice tečenja. Na slijedećem slajdu prikazan je pokušaj da se za granicu plastičnosti unese vrijednost koja je veća od vrijednosti granice tečenja i upozorenje programa da se ta vrijednost mora korigirati.

55 Program KLASIF

56 Program KLASIF U ćelijama A16 do A20 prikazana je cjelokupna procedura klasificiranja tla prema USCS klasifikaciji. Naziv grupe tla prikazan je u ćeliji A23 a simbol u ćeliji H23. U ćelijama A29 do A33 prikazana je cjelokupna procedura klasificiranja tla prema ESCS klasifikaciji. Naziv grupe tla prikazan je u ćeliji A36 a simbol u ćeliji H36. Na narednom slajdu prikazani su rezultati klasificiranja tla programom KLASIF za slučaj kad su nazivi grupe tla isti (glinoviti šljunak) a simboli različiti (GC za USCS i clgr za ESCS klasifikaciju). Na slajdu iza prikazani su rezultati klasificiranja tla programom KLASIF za slučaj kad su potpuno različiti nazivi grupe tla (pjeskovita posna glina sa šljunkom USCS i pjeskovita GLINA srednje plastičnosti za ESCS klasifikaciju) i simboli (CL USCS i saclm za ESCS klasifikaciju).

57 Program KLASIF Jedinstvena i Europska klasifikacija tla (USCS i ESCS) Organsko tlo (D/N) n % šljunka D w L % pijeska D w P % sitnih čestica D I P c u c c 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 Glinoviti šljunak Simbol 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 Glinoviti ŠLJUNAK Simbol clgr

58 Program KLASIF Jedinstvena i Europska klasifikacija tla (USCS i ESCS) Organsko tlo (D/N) n % šljunka D w L % pijeska D w P % sitnih čestica D I P c u c c 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 Pjeskovita posna glina sa šljunkom Simbol 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 Pjeskovita GLINA srednje plastičnosti Simbol saclm