Pracovní list č.2: Vlastnosti zemin

SPŠ stavební, Praha 1, Dušní 17 Výukový materiál pro předmět GZS

1 Zrnitost zemin

Zrnitost zemin se zjišťuje zkouškou zrnitosti, která se provádí 2 způsoby:

Zrna většího průměru než 0,06 mm lze získat proséváním na řadě sít různé velikosti

Zrna do velikosti 0,06 mm se stanoví hustoměrnou metodou

Výsledkem měření je křivka zrnitosti, což je součtová čára. Jednotlivé frakce jsou pojmenovány podle

velikosti zrn,

Analýza křivky zrnitosti a. Velmi hrubé částice

Balvany (Boulders) B velikost zrn > 200 mm

Kamenivo (Cobbles) Cb velikost zrn = 200 mm až 60 mm

b. Hrubé částice

Štěrk (Gravel) G velikost zrn = 60 mm až 2 mm

(hrubý 20 až 60 mm, střední 6 až 20 mm, jemný 2 až 6 mm)

Písek (Sand) S velikost zrn = 2 mm až 0,02 mm

(hrubý 0,6 až 2 mm, střední 0,2 až 0,6 mm, jemný 0,06 až 0,02 mm)

c. Jemné částice F

Prach (Silt) M velikost zrn = 0,02 mm až 0,002 mm

Jíl (Clay) C velikost zrn < 0,002 mm

Na křivce zrnitosti se určují charakteristické průměry zrn d10, d30, d60. Jsou to průměry zrn odpovídající

10%, 30% a 60% propadu na křivce zrnitosti. Zrno d10 je považováno za efektivní zrno.

Číslo nestejnozrnitosti

Číslo nejstejnozrnitosti Cu =

; popisuje zeminy z hlediska rozložení frakcí na křivce zrnitosti.

Cu < 5 zemina stejnozrnná

Cu = 5 - 15 zemina středně nestejnozrnná

Cu > 15 zemina nestejnozrnná

Číslo křivosti

Číslo křivosti Cc =

; popisuje křivost zrnitostní křivky

Pracovní list č.2: Vlastnosti zemin

SPŠ stavební, Praha 1, Dušní 17 Výukový materiál pro předmět GZS

2

Objemové hmotnosti

Objemová hmotnost zeminy je hmotnost jednotkového objemu, který se skládá z pevných částic a

pórů, vyplněných částečně nebo úplně vodou, případně pouze vzduchem.

Objemová hmotnost přirozeně vlhké zeminy (bývá cca 2000 kg.m-3)

V

m

Objemová hmotnost vysušené zeminy (vzorek na 24 nebo 48 hodin do pece (105°C))

V

mSD

Měrná hmotnost zrn (bývá cca 2700 kg.m-3)

S

S

SV

m

Hmotnost zeminy plně nasycené vodou (saturované)

wD

wPSsat

sat nV

Vm

V

m

kde n je pórovitost, w = 1000 kg.m-3

Křivka zrnitosti

Pracovní list č.2: Vlastnosti zemin

SPŠ stavební, Praha 1, Dušní 17 Výukový materiál pro předmět GZS

3 Další fyzikální vlastnosti

Pórovitost – objemová charakteristika obsahu pevné fáze. Písky – pórovitost 30-40%, jíly 30-

50%.

%1S

DP

V

Vn

Číslo pórovitosti – určuje vzájemný poměr objemů pevných částic a pórů

n

n

V

Ve

S

P

1

Tíha zeminy

mgG

Měrná tíha zeminy (analogicky S, sat, D…)

3. mNg

Objemová tíha zeminy pod vodou (působí na ni vztlak => též objemová tíha zeminy

nadlehčené vodou)

wDwSwsatsubsu nn )1())(1(

Stupeň nasycení vodou - charakteristika množství vody, které vyplňuje póry zeminy. Hodnoty

mezi 0 a 1.

w

D

P

w

rnV

VS

Sr = 0 zemina suchá, póry vyplněny plynem

Sr < 0,25 zemina zavlhlá

Sr <0,25, 0,8> vlhká zemina

Sr > 0,8 velmi vlhká zemina

Sr = 1 zemina vodou nasycená (saturovaná), póry vyplněny vodou

Vlhkost – hmotnostní nebo objemová (málo se užívá)

%D

D

D

w

m

mw

Pracovní list č.2: Vlastnosti zemin

SPŠ stavební, Praha 1, Dušní 17 Výukový materiál pro předmět GZS

4 Indexové charakteristiky zemin Indexové charakteristiky zemin - slouží ke zjištění plasticity, konzistence a ulehlosti

Konzistence Charakteristika zemin soudržných

Stupeň konzistence

PL

LC

ww

wwI

wL je Atterbergova vlhkostní mez tekutosti (vlhkost na mezi tekutosti)

wP je Atterbergova vlhkostní mez plasticity (vlhkost na mezi plasticity)

w je vlhkost, při které stanovujeme konzistenci

IC = 0 => w = wL

IC = 1 => w = wP

IC > 1 konzistence pevná až tvrdá

IC <0,5, 0,1> konzistence tuhá

IC <0,05, 0,5> konzistence měkká

IC < 0,05 konzistence kašovitá až tekutá

Atterbergova zkouška meze plasticity:

Vyrobím ze zeminy váleček, vyválím ho na 3 mm tlustý. Je-li příliš suchý, roztrhá se. Je-li příliš vlhký,

lze ho vyválet i na víc. Když jde vyválet akorát na 3 mm => wP.

Atterbergova mez tekutosti:

Do misky vložíme vzorek zeminy kašovité konzistence, vzorek rozdělíme normovým nožem na 2 části a

spouštíme misku z výšky 1 cm na podložku. Pokud se hromádky zeminy spojí přesně po 25 úderech na

délku 12,5 mm, jsme na mezi tekutosti.

Pracovní list č.2: Vlastnosti zemin

SPŠ stavební, Praha 1, Dušní 17 Výukový materiál pro předmět GZS

5 Propustnost zemin Proudění vody v zeminách – voda proudí póry (různé tvary, velikosti). Rychlost proudění je všude jiná.

Zjišťujeme množství vody proteklé zeminou za jednotku času.

Filtrační součinitel k (koeficient propustnosti)

Vyjadřuje propustnost vody při určitém tlakovém gradientu. Je mírou odporu, který zeminy klade

prosakování. Na jeho velikost má vliv zrnitost zeminy, zhutnění a vlastnosti prosakující vody.

k = m · 10-n [m/s], n je celé číslo

Vzlínavost vody U zemin s póry menšími než 0,2 mm. Zjišťuje se v laboratořích pomocí kapilároměru. Kapilární výška

závisí na druhu zemina, např. hrubé písky cca 10 cm, hlinité písky cca 2 m, jíly až 50m.

Stlačitelnost zemin Důležitá vlastnost při stavbu násypů, souvisí s pórovitostí. Soudržné zeminy se stlačují dlouho a velmi

pomalu (až několik let), naopak nesoudržné se stlačují rychle, ale méně. Stlačitelnost zjišťujeme

laboratorní zkouškou na oedometru a určujeme eoedometrický modul přetvárnosti Eoed nebo

součinitel stlačitelnosti c.

Únosnost zemin Pevnost zeminy je dána odporem ve smyku, tato vlastnost je důležitá pro posuzování zeminy

výkopových a násypových těles. Úhel vnitřního tření závisí na velikosti zrn zeminy, ulehlosti zeminy a

vlhkosti zeminy. U nesoudržných zemin je pevnost dána úhlem vnitřního tření, který se rovná úhlu

přirozeného sklonu zeminy. U soudržných zemin je pevnost dána úhlem vnitřního tření a soudržností

mezi jednotlivými zrny. Úhel se značí φ (fí) a u nesoudržných zemin je 25° - 35°, u soudržných

10° - 30°. Zkoušky provádíme laboratorně na prostém nebo tříosém smykovém přístroji.