WYKŁAD 1.
1.
Definicja poj
ęć: Geotechnika, mechanika gruntów, grunt budowlany,
2.
Podział gruntów ze wzgl
ędu na pochodzenie,
3.
Rozwin
ąć nazwy gruntów,
4.
Zredukowana zawarto
ść frakcji,
5.
Wska
źnik uziarnienia gruntów,
6.
Omówi
ć analizę sitową,
7.
Omówi
ć analizę aerometryczną,
8.
Zakres analizy makroskopowej gruntów,
9.
Stan gruntów spoistych.
1.
DEFINICJA POJ
ĘĆ.
geotechnika- nauka o pracy i właściwościach ośrodka gruntowego dla celów projektowania i
wykonawstwa budowli ziemnych i podziemnych oraz fundamentów budynków i nawierzchni drogowych.
W ramach badań geotechnicznych wyróżnia się trzy etapy: badania wstępne, badania w fazie
wykonywania budowli, kontrola zachowania się gruntu i weryfikacja wyników badań w fazie użytkowania
budynku lub budowli.
W skład Geotechniki jako nauki interdyscyplinarnej wchodzą: gruntoznawstwo inżynieryjne, mechanika
gruntów, fundamentowani. Pośrednio również: geologia, fizyka, chemia, mechanika budowli, reologia.
Mechanika gruntów- Nauka podstawowa w Geotechnice o
-klasyfikacji gruntów,
-fizycznych i mechanicznych właściwościach gruntów,
- stanach naprężenia i odkształcenia podłoża gruntowego pod wpływem działających obciążeń
-nośność podłoża gruntowego,
- stateczność skarp i zboczy,
-wzmacnianiu gruntów.
Grunt budowlany
tworzywo zewnętrznych warstw skorupy ziemskiej:
- znajdujące się w zasięgu wpływu obciążeń od obiektów
Klasyfikacja gruntów znajdujące się zasięgu wpływu obciążeń obiektów budowlanych lub
- używane jako materiał do budowli ziemnych:
- nasypów
- wykopów
warunek:
Wznoszone obiekty budowlane powinny przekazywać Wznoszone obiekty budowlane powinny
przekazywać obciążenia na podłoże gruntowe w sposób bezpieczny
- przemieszczenia elementów obiektu < dopuszczalnych
- odkształcenia elementów obiektu < dopuszczalnych
- zachowana stateczność podłoża gruntowego
2.
PODZIAŁ GRUNTÓW ZE WZGL
ĘDU NA POCHODZENIE
I tak, ze względu na pochodzenie grunty dzieli się na antropogeniczne i naturalne.
Grunt antropogeniczny jest to grunt nasypowy utworzony z produktów gospodarczej lub przemysłowej
działalności człowieka (odpady komunalne, poflotacyjne itp.) w wysypiskach, zwałowiskach,
budowlach ziemnych itp. Grunty naturalne — to grunty, których szkielet powstał w wyniku
procesów geologicznych. Dzieli się je ze względu na pochodzenie na: grunty rodzime i grunty
nasypowe. Za grunt nasypowy należy uznać grunt naturalny przerobiony w wyniku działalności
człowieka, np. w wysypiskach, zwałowiskach, budowlach ziemnych. Grunty nasypowe dzieli się ze
względu na pochodzenie na: − nasyp budowlany (NB) - grunt powstały wskutek kontrolowanego
procesu technicznego, np. w budowlach ziemnych, − nasyp niebudowlany (NN) — grunt powstały w
sposób niekontrolowany, np. w zwałowiskach czy wysypiskach. Przez pojęcie grunt rodzimy rozumie się
grunt, który znajduje się w miejscu powstania w wyniku procesów geologicznych.
3.
NAZWY GRUNTÓW
NAZWY GRUNTÓW wg PN
4.
ZREDUKOWANA ZAWARTO
ŚĆ FRAKCJI
5.
WSKA
ŹNIK UZIARNIENIA
a)
Wska
źnik róznoziarnistości
U(C
u
)=d
60
:d
10
(np. d
60
=0.36mm, d
10
=0.007mm
C
u
=51
Gdzie d
x
–średnica zastępcza, poniżej której w gruncie jest zawarte x%masy gruntu (ziaren mniejszych
od tej średnicy jest x% w stosunku do całej masy gruntu)
PN-86/B-02480
C
u
>/= 5; grunt niejednorodnie uziarniony
C
u
</= 5; grunt jednorodnie uziarniony
PN-EN ISO 14688
C
u
> 15; grunt wielofrakcyjny
C
u
=6 do 15; grunt kilkufrakcyjny
C
u
<6 grunt jednofrakcyjny
b)
Wska
źnik krzywizny uziarnienia
C=d
30
2
/ (d
10
*d
60
)
Grunt jest dobrze uziarniony jeśli:
C= 1 do 3, U>4 dla żwirów i U>6 dla piasków
6.
ANALIZA SITOWA
Analiza sitowa jest jedną z metod analizy granulometrycznej. Pozwala określić skład ziarnowy (frakcyjny)
przesiewanego materiału. metoda badawcza polegająca na rozdziale materiału na frakcje zawierające
ziarna o różniej wielkości, poprzez przesiewanie przez zestaw sit, w wyniku czego ziarna o odpowiednich
ś
rednich pozostają na kolejnych sitach (o coraz mniejszych oczkach). Zestaw podstawowy: 63; 31.5; 16; 8;
4; 2; 1; 0.5; 0.250; 0.125; 0.063 [mm]. Stosuje się również dwa zestawy dodatkowe (nie można
jednocześnie stosować sit z dwu różnych zestawów dodatkowych)
7.
ANALIZA AEROMETRYCZNA
Celem analizy areometrycznej jest ustalenie składu granulometrycznego gruntu na podstawie
prędkości opadania cząstek mineralnych w zawiesinie wodnej.
Analizę areometryczna wykonuje
się gdy poniżej najdrobniejszego sita jest ponad 5 % próbki. Służy ona do oznaczania zawartości cząstek o
ś
rednicach zastępczych mniejszych niż 0,063 lub 0,071 mm gruntów spoistych. Przed rozpoczęciem
analizy należy wycechować aerometr. Procentową zawartość cząstek oblicza się biorąc za podstawę
pomiary gęstości zawiesiny po określonym czasie T za pomocą areometru.
8.
ZAKRS ANALIZY MAKROSKOPOWEJ
Analiza makroskopowa obejmuje przybliżone i doraźne określenie bez użycia specjalistycznych
przyżądów następujące cechy gruntów:
*rodzaj (nazwa)
*stan gruntów spoistych
*stan zawilgocenia gruntów niespoistych
*barwa
*zawartośc weglanu wapnia w gruncie
*pH gruntu
GRUNTY DROBNOZIARNISTE
1.
KROK. KLASYFIKACJA GRUNTÓW DROBNOZIARNISTYCH WG. UZIARNIENIA.
-OKREŚLAMY FRAKCJĘ GŁÓWNĄ GRUNTU, PYŁ CZY IŁ. NAZWĘ GRUNTU DETERMINUJĄ
WŁAŚCIWOŚCI INŻYNIERSKIE
Rodzaje testów:
-Wytrzymałość w stanie suchym (rozdrabnianie grudki pod naciskiem palców),
-Dylatacja (przerzucanie gruntów w dłoniach i obserwowanie czy wytrąca się woda),
-Plastyczność (wałeczkowanie),
-Rozcieranie gruntu palcami w wodzie,
-Rozcieranie wilgotnego gruntu w nożem.
-OKREŚLAMY FRAKCJE DRUGORZĘDNE I TRZECIORZĘDNE
*Frakcje, które nie determinują własności inżynierski, ale maja na nie wpływ. Występują w opisie ze spójnikiem
„z” lub w formie przymiotnikowej
*Jeśli frakcja drugorzędna występuje w wyjątkowo małej lub dużej ilości, w opisie dodaje się terminy „mało” lub
„dużo”.
*Składniki III rzędu w opinie mają „z domieszką”
2.
KROK. KLASYFIKACJA GRUNTÓW DROBNOZIARNISTY WG. PLASTYCZNO
ŚCI.
Plastyczność gruntów spoistych
Miękkoplastyczny, plastyczny, twardo plastyczny, zwarty, bardzo zwarty
-OZNACZENIE ZAWARTOŚCI PIASKU PYŁU I IŁU W GRUNCIE
Grunty o mniejszej plastyczności to grunty pyłowe (Si), grunty o dużej plastyczności to grunty iłowe (Cl)
•
PYŁOWY grunt gładki w dotyku, po zarysowaniu matowy, grudki łatwe do usunięcia z dłonie
•
ILASTY w dotyku przypomina mydło, przykleja się do skóry na dłoniach, połyskująca powierzchnia
•
ILASTO/PYLASTY w próbce rozcieranej miedzy dłońmi wyczuwalna szorstkość. Niewielka zawartość
pyłu i iłu kwalifikuje je jako frakcje drugorzędne- a grunt podlega dalszym badaniom.
3.
KROK. OCENA SPOISTO
ŚCI GRUNTÓW DROBNOZIARNISTYCH
•
PRÓBA WAŁECZKOWANIA doskonała „wałeczkowalność”, duża spoistość- przeważająca zawartość
IŁU; gorsza „wałeczkowalność”, mała spoistość- przeważająca zawartość
PYŁU.
4.
KROK. OZNACZENIE WYTRZYMAŁO
ŚCI GRUNTU DROBNOZIARNISTEGO W STANIE
SUCHYM
WYSUSZONA PRÓBKA GRUNTU PODDAWANA JEST ROZDROBNIENIU LUB
SPROSZKOWANIU PRZY NACISKU PALCAMI
•
Grunt rozpada się pod lekkim lub średnim naciskiem; Mała wytrzymałość, przeważająca zawartość PYŁU,
•
Grunt rozpada się na bryłki pod wyraźnym naciskiem; Średnia wytrzymałość, mieszanka PYŁU i IŁU,
•
Gruntu nie można rozdrobnić pod naciskiem. Duża wytrzymałość. Przeważająca zawartość IŁU.
5.
KROK. OZNACZENIE DYLATACJI GRUNÓW DROBNOZIARNISTYCH
WILGOTNA PRÓBKA O WYMAIRACH 10-20mm JEST PRZERZUCANA POMIEDZY PALCAMI
•
Próbka staje się błyszcząca w wyniku pojawienia się wody na jej powierzchni; Szybkość i intensywność
„pocenia się” próbki świadczy o zawartości PYŁU,
•
Wstrząsanie i nacisk nie dają efektu „pocenia się” próbki; Im wolniej pojawia się woda na powierzchni
próbki tym większa zawartość IŁU.
6.
KROK. OZNACZENIE KONSYSTENCJI GRUNTÓW DROBNOZIARNISTYCH
PRÓBKA O NATURALNEJ WILGOTNOŚCI JEST ŚCISKANA W DŁONI LUB WYKONUJE SIĘ
NA NIEJ PRÓBĘ WAŁECZKOWANIA.
•
Grunt mi
ękkoplastyczny grunt wydostaje się z pomiędzy palcy,
•
Grunt plastyczny grunt można formować przy lekkim nacisku palców
•
Grunt twardoplastyczny grunt nie może być formowany palcami, ale może być wałeczkowany do
wałeczka o śr 3mm bez spękań,
•
Grunt zwarty grunt rozpada się i pęka podczas wałeczkowania do wałeczka o śr. 3mm ale można
ponownie z niego uformować kulkę,
•
Grunt bardzo twardy grunt wysuszony, nie można z niego uformować kulki, rozdrabnia się pod
naciskiem palców.
7.
KROK. ZAWARTO
ŚĆ WĘGLANÓW W GRUNTACH DROBNOZIARNISTYCH
WG. INTENSYWNOŚCI REAKCJI Z KROPLĄ ROZCIEŃCZONEGO KWASU SOLNEGO
•
Bez wapnisty (0) brak reakcji,
•
Wapnisty (+) lekko pieni się,
•
Silnie wapnisty (++) intensywnie pieni się .
8.
KROK. STRUKTURA GRUNTÓW DROBNOZIARNISTYCH
STRUKTURA
•
Nieciągłość sedymentacji- powierzchnie warstw i przewarstwienia,
•
Nieciągłość deformacji (mechaniczne)- szczeliny, uskoku, ścięcia.
WARSTWOWANIE
•
Przemienne występowanie różnych grup gruntów, częstość ich występowania określa rozstaw pomiędzy
nieciągłościami
9.
KROK. BARWA
Ocena dokonywana na świeżo odsłoniętej powierzchni próbki, barwy wg. wzorcowej skali barw
podając numer lub nazwę, barwa dominująca na końcu opisu
10.
KROK. INNE CECHY
Dodatkowy opis wskazujący z występowanie elementów mających znaczenie dla badanego gruntu
np.: zawartość części organicznych (intensywność zapachu i barwy określa ilość materii organicznej w
gruncie)
11.
KROK. GENEZA GRUNU
GRUNT GRUBOZIARNISTY
1.
KROK. PODZIAŁ (KLASYFKACJA) GRUNTÓW WG. UZIARNIENIA
Klasyfikacja na podstawie wzrokowej oceny wymiarów ziaren rozłożonej próbki na płaskiej
powierzchni w porównaniu ze wzorcowymi próbkami danych frakcji i pod frakcji
•
Większość ziaren >2mm
o
Grunt jednofrakcyjny ŻWIR Gr
•
GRUNT ZŁOŻONY
Ż
wir gruby C Gr
Ż
wir średni M Gr
Ż
wir drobny F Gr
•
Większość ziaren <2mm
o
Grunt jednofrakcyjny PIASEK Sa
•
GRUNT ZŁOŻONY
Piasek gruby C Sa
Piasek średni M Sa
Piasek drobny F Sa
Jeśli występują dwie frakcje (podfrakcje) w porównanej ilości w opisie umieszcza się pomiędzy nimi
ukośnik.
FRAKCJE DRUGORZĘDNE:
-Frakcje nie mające wpływu na własności inżynierskie; W opinie ze spójnikiem „z” lub w formie
przymiotnikowej.
-Drobne frakcje występujące w małej ilości należy wypłukać w wodzie. Czas trwania przemywania
ś
wiadczy o zawartości frakcji drobnej. Badanie osadu po przemyciu należy prowadzić wg. poniższej
procedury.
-Jeśli frakcje drugorzędne występują w wyjątkowo małej lub dużej ilości, w opisie terminy „mało” lub
„dużo” powinny poprzedzić termin kwalifikujący nazwę gruntu.
DOMIESZKI
-Składniki III rzędu. W opisie „z domieszka…” np. głazów lub głazików
2.
KROK. KSZTAŁT ZIAREN GRUNTU GRUBOZIARNISTEGO
3.
KROK. STRUKTURA GRUNTU GRUBOZIARNISTEGO
•
STRUKTURA
o
Nieciągłości sedymentacyjne- powierzchnie warstw i przewarstwień,
o
Nieciągłości deformacyjne (mechaniczne)- szczeliny, uskoki, ścięcia.
•
WARSTWOWANIE
o
Przemienne występowanie różnych grup gruntów, częstość ich występowania określa rozstaw
pomiędzy nieciągłościami.
4.
KROK. BARWA GRUNTU GRUBOZIARNISTEGO
Ocena dokonywana na świeżo odsłoniętej powierzchni próbki, barwy wg. wzorcowej skali barw
podając numer lub nazwę, barwa dominująca na końcu opisu.
5.
KROK. ZAWARTO
ŚC WĘGLANÓW
WG. INTENSYWNOŚCI REAKCJI Z KROPLĄ ROZCIEŃCZONEGO KWASU SOLNEGO
•
Bez wapnisty (0) brak reakcji,
•
Wapnisty (+) lekko pieni się,
•
Silnie wapnisty (++) intensywnie pieni się .
6.
KROK. SKŁ
ĄD MINERALNY GRUNTU GRUBOZIARNISTEGO
Określa się wg zasad geologicznych i dotyczy on występujących minerałów w ziarnach i ich pokrycia.
7.
KROK. INNE CECHY GRUNTU GRUBOZIARNISTEGO
Dodatkowy opis wskazując na występowanie elementów mających znaczenie dla badanego gruntu np. zawartośc
części organicznych (intensywność zapachu i barwy określ ilość materii organicznej w gruncie)
8.
KROK. GENEZA GRUNTU