První díl z výukových videí o zkouškách mechaniky zemin začneme Edometrickou zkouškou nebo také 1D konsolidací. Ve videu uvidíte základní příslušenství pro provedení zkoušky a její začátek. Zařízení představená ve videu se mohou lišit výrobce od výrobce a v našich laboratořích taková neuvidíte, ale to na principu zkoušky nebo její důveryhodnosti nic nemění. Edometrická zkouška je probíraná i ve cvičeních, kde probíhá vypočet deformačních parametrů zemin z dat naměřených právě při edometrické zkouškce. Při zkoušce jsou měřeny především dva parametry. Deformace a napětí vyvozené na vzorek, které může být aplikováno různými způsoby a mechanismy. Avšak, obvykle je zatížení zvětšováno dvojnásobně oproti předchozí hodnotě po 24 hodinách za stálého měření deformace zeminy.

Předchozí video k laboratorním zkouškám se věnovalo zkoušce pro získání deformačních vlastností. Toto video je prvním ze série zkoušek pomocí kterých zjistíme pevnostní parametry zemin. Jedná se o nejjednodušší a nejběžnější zkoušku za pomoci smykového krabicového přístroje. Ve cvičeních opět tuto zkoušku vyhodnocujete. Jak vidíte na videu, název Smyková krabicová zkouška je příhodný, kontejner se zeminou má opravdu tvar krabice. Vidíte jednočelisťový přístroj, ale existují i přístoje s více čelistmi, kde můžete provést čtyři zkoušky najednou a získat tak hned 4 body do Mohr-Coulombova zobrazení pro zjištění smykových parametrů φ a c. Výhodou je také přímá vazba na Mohr-Coulombovo zobrazení, kde svislé napětí nanasené pákovým mechanismem σ můžete vynést na vodorovnou osu a smykové napětí τ získané přepočtem ze siloměru na svislou osu.

Další díl videí z laboratních zkoušek zeminy je věnován triaxiální zkoušce. Jde o běžnou zkoušku pro zjištění pevnostních parametrů zeminy. Příprava je zde předvedena na vzorku jemnozrnné zeminy - jíl, hlína. Na počátku videa je již zemina připravena v kontejneru. Běžnější postup, kdy se zemina musí vyřezat na požadovaný tvar válcového tělesa o průměru 38 mm a výšce 76 mm, na videu neuvidíte, představíme ho však v některém z dalších. U triaxiálních zkoušek musí být dbáno na dokonalé odvzdušnění systému sycení. Především z důvodu jiné objemové stlačitelnosti vzduchu a vody, což při měření objemů, které jsou v řádu mililitrů, způsobuje problémy. A pozor, nezapomínejme na filtrační papírky! Po usazení komory to zatěžovacího rámu se komora naplní vodou, co nejlépe bez vzducových bublin v ní. Důležitou části zkoušky je sycení. ! Princip efektivních napětí ! - když máme vodu všude v pórech, víme pórový tlak a můžeme spočítat efektivní napětí v zemině. U jílovitých zemin musí sycení probíhat pod tlakem abychom dostali vodu do všech pórů a zbylý vzduch rozpustili tlakem ve vodě. Následuje konsolidace, vzorek stlačujeme na požadované napětí. Následně vzorek zatížíme. Zkoušky musíme provést tři, při třech různých konsolidačních napětích pro vynesení Mohr-Coulombovi linie porušení a získání smykových parametrů φ a c.

Toto video je doplněním předchozího. V něm je uvedena vcelku podrobně příprava samotné komory a osazování vzorku. Není v něm však předveden úkon, který předchází. Standardním odběrem vzorků se získá vzorek zeminy v kontejneru rozměrů přibližně 150 mm v průměru a 100 mm na výšku. Z něj se musí získat vzorek rozměrů pro triaxiální zkoušku a to obvykle 38 mm v průměru a 76 mm výšky. To je předvedeno v následujícím videu.

V tomto videu je předvedena příprava vzorku pro triaxiální zkoušku z písku (nesoudržené zeminy). Příprava probíhá za použití formovače, který nám zeminu drží v požadovaném tvaru v průběhu jejího ukládání. Písek je suchý. Dobře se tedy do formovače sype. Po přípravě vzorku která je na videu dostatečně předvedena následuje samotná triaxiální zkouška. V případě nesoudržných zemin, které mají velkou propustnost, je možné provádět zkoušky typu CD (Consolidated Drained), tedy konsolidované odvodněné zkoušky. Rychlost zatěžování však musí být volena tak, aby nevznikali v zemině zvýšené pórové tlaky. Za těchto předpokladů, ale následně získáme přímo efektivní parametry smykové pevnosti. Po vytvoření vzorku se suchý písek musí nasytit. Nejprve způsobem zvaným perkolace, kdy pomalu necháme protékat vodu vzorkem. Následně již můžeme vzorek sytit automatickým systémem pro řízení tlaku (pumpou), kdy za zvýšeného tlaku vyplníme vodou všechny póry v zemině. Následuje konsolidace, kdy vzorek stlačujeme na požadované napětí a poté vzorek svisle zatěžujeme. Abychom následně mohli vynést Mohr-Coulombovu linii porušení a získat pevnostní parametry φ a c, provedeme takto tři zkoušky s různým stupněm konsolidace.

Další video Vám nastíní provádění tzv. Proctorovy zkoušky. Cílém této laboratorní zkoušky je určit maximální objemovou hmotnost suché zeminy a jí odpovídající vlhkost, na kterou musí být zemina navlhčena, aby bylo možné dosáhnout maximální objemové hmotnosti dosáhnout. Asi jste se s tím setkali, že suchá zemina nejde tak dobře "uplácat" jako zemina navhlčená a naopak, velmi vlhká zemina se při hutnění vytlačuje. Ke stanovení maximální objemové hmosnosti ρ_d,max a optimální (jí odpovídající vlhkosti) w_opt je třeba provést řadu zkoušek na příslušné zemině. Zemina se naváží dle velikosti používané formy pro hutnění. Použijí se nejméně 4 vzorky stejné zeminy. Ty se navlhčí s odsťupňováním min. 2% a max. 4%, tak aby se vytvořila řada navlhčených vzorků, kolem optimální vlhkosti. Tu můžeme předběžně stanovit ze zkušenosti nebo doporučení. Poté se každý vzorek hutní ve třech vrstvách v automatickém přístroji, který zajišťuje přesnou výšku dopadu a počet úderů pěchu. Po každém kompletním hutnění se nahutněná zemina ořízne dle formy, i s formou zváží a odebere se vzoreček pro stanovení přesné vlhkosti zeminy. Vlhkosti se stanoví sušením při 105°C. Z ní se vypočítá objemová hmotnost suché zeminy, jelikož známe objemovou hmosnost vlhké zeminy z vážení a objemu formy po zkoušce. Hodnoty vlhkosti a suchých objemových hmotností se vynesou do grafu, kde je možné parabolou aproximovat průběh zkoušky a stanovit optimální vlhkost w_opt a maximální objemovou hmotnotnost suché zeminy ρ_d,max. Pro použití na stavbě, kdy je obtížené dodržet vlhkost v celém objemu zeminy, je dovoleno dosáhnout pouze 95% ρ_d,max, což nám dává rozsah možných vlhkostí. Předvedená Proctorova zkouška je typu standard, která svou energií (výška dopadu x tíha pěchu x gravitační zrychlení x počet úderů) simuluje stadardní hutnící prostředky. Tzv. Modifikovaný proctor má energii vyšší a je použitelný např. na hutnění plání pod pojezdové plochy letišt a obecně ploch s vyšším zatížením.

Zkouška sítováním pro určení procentuálního zastoupení frakcí v zemině je nutná pro pojemnování a popis zemin. V podstatě je zkouška jednoduchá. Normou stanovené množství zeminy je proséváno přes řadu sít s klesajícími průměry ok síta. Oproti přiloženému videu, je v určitých případech (u zemin obsahujících větší množství jemnozrnných částic <0,063 mm) provést tzv. plavení, které zajistí odplavení těchto částic, které mohou být nalepeny na ostatních zrnech zeminy a umělě tak zvyšovat průměr zrn zeminy. Zemina se jednoduše promývá vodou přes síto 0,063 mm, voda odtéká do odpadu, a to tak dlouho dokud neteče ze síta čistá voda. Teoreticky poté na poslední misku nic nepropadne. Záznam z vážení zůstatku na jednotlivých sítech, jste měli v protokolech na cvičení ze zatřízení zemin.

Toto video je pokračováním zrnitostního rozboru zemin. Částice zeminy menší než 0,063 není možné sítovat, jelikož tak jemná síta není snad ani možné vyrobit. K určení rozložení průměru zrn pod touto velikostí se používá tzv. Aerometrické, nebo hustoměrná zkouška. Ta využívá Stokesův zákon usazování, kde jsou částice idealizovány jako kulovité. Větší, tedy těžší částice klesají kde dnu rychleji. V průběhu zkoušky probíhá měření hustoty kapaliny (suspenze). V závislosti na změně hustoty kapaliny, je poté možné odvozovat procentuální zastoupení i tak malých částic zeminy. Do suspenze se přidává před začátkem zkoušky ještě tzv. antikoagulans, který zabraňuje shlukování částic, což by nám ovlivnilo měření. Do této zkoušky se použijí pouze částice menší než 0,063 mm, toho se docílí opačným postupem než v sítování. Zemina se promývá přes síto 0,063 mm a promytá suspenze se zachytává do misky. Navážky zeminy pro tuto zkoušku stačí od 50 g do 100 g.

Kromě zrnitosti, jsme pro pojemnování zeminy potřebovali i konzistenční meze. První z nich si ukážeme vlhkost na mezi tekutosti. Tedy vlhkost rozdělující mez plasticity a mez tekutosti. Tedy mez, kdy se zemina chová plasticky a mez, kdy zemina ztratí smykovou pevnost. Je tedy důležitým popisným parametrem zeminy. Dvě základní zkoušky pro stanovení vlhkosti na mezi tekutosti jsou Casagrandeho zkouška, a kuželová penetrační zkouška, kterou si popíšeme. Při penetrační zkoušce se normový kužel nechá vlivem gravitace spustit do mističky se zeminou o poměrně vysoké vlhkosti. Hodnota při které nastane vlhkost na mezi tekutosti je stanovená na 20 mm zaboření kužele do zeminy. Toho dosáhneme sadou penetračních zkoušek, kdy necháme kužel padat do zeminy o různé vlhkosti. Takto naměřené body vyneseme v grafu na vodorovné ose zatlačení kužele, na svislé ose vlhkost zeminy. Na hodnotě zatlačení 20 mm odečteme vlhkost na mezi tekutosti a zkoušku máme hotovou!

Toto video zatím bez titulků. Vlhkost na mezi plasticity je vlhkost, která rozděluje plastický stav a pevný stav u zemin. Zemina se při snižování vlhkosti a přechodu přes vlhkost na mezi plasticity začne postupně drolit. Stanovení vlhkosti na mezi plasticity se stanovuje válením válečků ze zeminy nejlépe na podložce, která zemině odebírá vodu (dřevěné prkénko). Mez plasticity je stav, kdy se válečky průměru 3 mm začnou drolit na 8-10 mm dlouhé kousky. V tom momentu se válečky posbírají a uloží do váženky pro určení vlhkosti na mezi plasticity w_p, která je výsledkem této zkoušky.

Hydraulická vodivost zemin je dalším z parametrů, kterým popisujeme chování zeminy, pokud jí proudí voda. Zejména se zde jedná o rychlost proudění vody v zemině, kterou vyjadřujeme koeficientem hydraulické vodivosti označovaného jako k (m/s). Je mnoho metod jak hydraulickou vodivost měřit. Jednou z nich je laboratorní metoda propustnosti za konstantního spádu. Zemina se umístí do válce, či komory. Na jednu z podstav vzorku se přivede voda, u které se zajišťuje konstatní výška hladiny, respektive, konstantní tlak vody působící na vzorek. Ze známé délky vzorku a tlaku vody na podstavách vzorku, se určí hydraulický gradient i. Proudění vody se v porézních materiálech (zeminách) řídí Darcyho zákonem, který udává přímou úměru mezi rychlostí proudění vody a hydraulickým gradientem. Výpočty jsou uvedeny ve videu.