background image

Badania geotechniczne podłoża gruntowego służą w celu wykreowania modelu analitycznego 
budowy  podłoża  gruntowego,  pod  powierzchnią  terenu  inwestycyjnego,  z  dokładnością 
niezbędną do ustalenia warunków posadowienia obiektów budowlanych. 

 
 

Rodzaje badań geotechnicznych wykonywanych w laboratorium: 
 

 

badania fizyczno-mechanicznych i dynamicznych właściwości gruntów, 

 

badania chemicznych właściwości gruntów i wód gruntowych, 

 

badania  próbek  gruntów  ulepszonych  i  materiałów  zastosowanych  do  ulepszania 
gruntów. 

 
Kategorie i klasy próbek gruntu pobieranych do badań laboratoryjnych: 
 
Kategoria A – są to metody uzyskania próbek,  w których nie występują lub są tylko drobne 
naruszenia  struktury  gruntu  powstałe  w  czasie  pobierania  lub  transportu.  Metodami  tymi 
można uzyskać próbki o najwyższej klasie 1 i 2. 
 
Kategoria  B  –  są  to  metody  uzyskania  próbek  o  naruszonej  strukturze,  ale  grunt  zachowuje 
swoja  naturalna  wilgotność.  Metodami  tymi  można  otrzymać  próbki  o  klasach  jakości  nie 
lepszych niż 3. 
 
Kategoria C – są to metody uzyskania próbek o całkowicie zmienionej strukturze. Wilgotność 
nie musi reprezentować naturalnej wilgotności gruntu. Metodami tymi można uzyskać próbki 
o klasach jakości nie lepszych niż 5. 
 

 

 

Metody badań laboratoryjnych: 
 
1.  Analiza  makroskopowa  -  Jest  uproszczonym  badaniem,  mającym  na  celu  określenie 
nazwy, rodzaju i stanu gruntów bez pomocy przyrządów. Wykonuje ja się w terenie (wstępny 
opis gruntu), w laboratorium (przeglądowe badanie).

 

background image

 

- w celu rozpoznania rodzaju i stanu gruntów spoistych stosuje się: 
 
a) metodę wałeczkowania:  
Z przeznaczonego do badań gruntu o naturalnej wilgotności należy pobrać grudkę, bez ziarn 
ż

wirowych,  i  uformować  kulkę  o  średnicy  około  7  mm.  Kulkę  należy  ułożyć  na 

wyprostowanej  lewej  dłoni  i  nasadą  kciuka  prawej  dłoni  wałeczkować  grunt  z  szybkością 
około  2  ruchów  na  sekundę,  nieznacznie  naciskając,  aż  do  osiągnięcia  przez  wałeczek 
ś

rednicy 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykaże uszkodzeń, należy z niego ponownie uformować 

kulkę oraz powtórzyć wałeczkowanie. Czynności te należy powtarzać tak długo, aż wałeczek 
przy  kolejnym  wałeczkowaniu  do  średnicy  3  mm  ulegnie  wyraźnemu  spękaniu  lub  rozsypie 
się. Na podstawie rodzaju spękań i wyglądu wałeczka określa się spoistość gruntu. 
 
b) próbę rozcierania w wodzie: 
Próbkę  gruntu  rozciera  się  między  dwoma  palcami  zanurzonymi  w  wodzie.    W  ten  sposób 
określa się zawartość frakcji piaskowej. 
 
c) próbę rozmakania w wodzie: 
Próbkę gruntu o średnicy 10 – 15 mm, po wysuszeniu do stałej masy, umieszcza się na siatce 
o  oczkach  kwadratowych  5-cio  mm  i  zanurza  w  wodzie.  Czas  rozmakania  grudki,  mierzony 
od  chwili  jej  zanurzenia  w  wodzie  do  momentu  przeniknięcia  przez  siatkę  w  wyniku 
rozmoknięcia, zależy od spoistości gruntu. 
 
2. Makroskopowe określenie wilgotności: 
 
a)

 

grunt  suchy  –  gdy  bryłka  gruntu  przy  zgniataniu  pęka  i  po  rozdrobnieniu  daje  suchy  

proszek,  

b)

 

grunt mało wilgotny – gdy bryłka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie papier 
lub ręka przyłożone do gruntu nie stają się wilgotne, 

c)

 

grunt wilgotny – gdy papier lub ręka przyłożone do gruntu stają się wilgotne,  

d)

 

grunt mokry – gdy przy ściskaniu bryłki gruntu w dłoni odsącza się woda, 

grunt  nawodniony  –  gdy  grunt  jest  płynny  lub  nasycony  wodą,  która  odsącza  się 
grawitacyjnie.  
 
3. Określenie składu granulometrycznego: 
 
Dla gruntów zawierających mniej niż 10 % cząstek drobnych (< 0,063)stosuje się analizę sitową. 
Jeżeli  tych  cząstek  jest  więcej,  można  stosować  kombinację  metody  sitowej  i  sedymentacyjnej. 
Obie metody stosuje się dla wszystkich gruntów niescementowanych o średnicy ziaren mniejszej 
niż 125 mm. 
Analiza  sitowa  polega  na  określeniu  składu  granulometrycznego  gruntu,  poprzez  rozdzielenie 
poszczególnych frakcji gruntu w wyniku przesiewania próbki na zestawie znormalizowanych sit.  
Należy stosować sita z drutu metalowego lub blachy metalowej perforowanej. Wymiary oczek sit 
powinny być zgodne z wymiarami ziaren poszczególnych rodzajów gruntu. Zestaw sit powinien 
zawierać sito o średnicy oczek 0,063mm i sito o średnicy oczek 2mm oraz naczynie do zbierania 
przesiewu. Liczba sit powinna zapewnić uzyskanie ciągłości krzywej uziarnienia. 
Analiza areometryczna jest analizą sedymentacyjną, w której prędkość opadania cząstek 
gruntowych w środowisku wodnym oznaczana jest przez pomiar zmian gęstości odnośnej 
zawiesiny za pomocą areometru. 
 
4. Określenie kąta tarcia wewnętrznego 

background image

 
- Badania w aparacie skrzynkowym 
- Badania w aparacie trójosiowego ściskania 
 
W  aparacie  skrzynkowym  płaszczyzna  ścięcia  jest  wymuszona,  natomiast  w  aparacie  trój 
osiowego  ściskania  jest  naturalna.  Do  aparatu  skrzynkowego  próbkę  umieszczamy  w 
pojemniku  o  kształcie  prostokąta  składającego  się  z  2  części,  natomiast  w  aparacie 
trójosiowego  ściskania  próbka  ma  kształt  walcowany.  Wyniki  badanej  próbki  w  aparacie 
trójosiowego ściskania są bardziej dokładne i wiarygodne, wyraźniej obrazują sytuację, która   
występuje w terenie 
 
5. Badanie granic konsystencji gruntu 

 

- granica plastyczności 
 
Granicę  plastyczności  określamy  jako  stosunek  masy  odparowanej  wody  z  gruntu  do  masy 
gruntu  suchego.  Oznaczanie  granicy  plastyczności  polega  na  zważeniu  gruntu  wilgotnego, 
następnie  wysuszeniu  go  w  suszarce  i  ponownym  zważeniu.  Wynik  otrzymuje  się  w 
procentach.  
 
- granica płynności 
 
Granicą  płynności  nazywa  się  jego  wilgotność  na  granicy  pomiędzy  konsystencją  płynną  i 
plastyczną  gruntów  spoistych.  Przyjmuje  się,  że  granicy  płynności  odpowiada  wilgotność 
gruntu,  przy  której  bruzda  rozdzielająca  próbkę  pasty  gruntowej  w  miseczce  aparatu 
Casagrande’a łączy się na długości 10mm i wysokości 1mm przy 25 uderzeniach miseczki w 
warunkach oznaczania, określonych normą. Granicę płynności gruntu oznacza się symbolem 
wL, mianem jej są procenty ciężarowe

.

 

 

Metoda  Wasiliewa  –  jako  wartość  granicy  płynności  przyjmuje  się  wilgotność  pasty 
gruntowej, w którą stożek, o określonych normą kształcie, wymiarach i materiale, zagłębia się 
pod  własnym  ciężarem  na  głębokość  h  =  10mm  w  warunkach  badania  określonych  przez 
normę

 
6. Badanie wilgotności optymalnej 
 
Jest to wilgotność, przy której grunt ubijany w sposób znormalizowany uzyskuje maksymalną 
gęstość  objętościową  szkieletu  gruntowego.  Wilgotność  optymalną  oznacza  się  symbolem 
W

opt

, mianem są procenty ciężarowe. 

Do  metod  metody  oznaczania  wilgotności  optymalnej  należą:  metoda  normalna  –  Proctora  i 
metoda zmodyfikowana 

 

 
 
Rodzaje badań geotechnicznych wykonywanych w terenie: 
 

 

małośrednicowe odwierty próbnikami przelotowymi, 

 

sondowania dynamiczne i statyczne, 

 

badania presjometryczne i dylatometryczne, 

 

badania georadarowe i elektrooporowe, 

background image

 

badania dynamiczne gruntów, 

 

odkrywki fundamentów, 

 

badania wodoprzepuszczalności gruntów i konstrukcji ziemnych, 

 

badania wód gruntowych i ich oddziaływania na konstrukcje, 

 

badania na poletkach doświadczalnych

.

 

 

 
Sondowania statyczne 
 
Badanie  statyczne  sondą  stożkową  CPT  (Cone  Penetration  Test)  polega  na  wciskaniu  w 
podłoże  gruntowe  żerdzi  zakończonej  stożkiem  pomiarowym.  W  wyniku  badania  otrzymuje 
się  wartość  oporu  stożka  qc,  oporu  tarcia  na  pobocznicę  fs  oraz  współczynnik  tarcia  Rf. 
Wartości  tych  parametrów  uzyskuje  się  poprzez  pomiar  napięcia  na  czujniku  rejestrującym 
obciążenia.  
Zastosowanie sondy statycznej: 
- ocena jednorodności budowy geologicznej, 
- identyfikacja rodzaju gruntu, 
- określanie stanów gruntów spoistych i niespoistych, 
- określanie niektórych parametrów geotechnicznych gruntu, 
- wykrywanie i lokalizowanie powierzchni poślizgu na obszarach osuwiskowych, 
- obliczanie nośności pali, 
- obliczanie osiadań fundamentów, 
- ustalanie granicy pomiędzy nasypem a gruntem rodzimym, 
- poszukiwanie warstw o obniżonej wytrzymałości, dla których celowe jest pobieranie próbek 
o nienaruszonej strukturze przeznaczonych do badan laboratoryjnych

 
Sonda  statyczna  może  być  wyposażona  w  specjalistyczną,  elektryczną  końcówkę,  dzięki 
której,  oprócz  wymienionych  parametrów,  uzyskuje  się  pomiar  ciśnienia  wody  w  porach 
gruntowych. Jest to tzw. metoda CPTU

.

 

 
Sondowania dynamiczne 
 
Badanie  gruntu  sondą  dynamiczna  polega  na  określeniu  oporu,  jaki  stawia  grunt  przy 
dynamicznym zagłębianiu końcówki sondy. Do pogrążania końcówki służy młot o określonej 
masie.  Końcówka  umieszczona  jest  na  końcu  pierwszej  żerdzi,  następne  żerdzie  o  długości 
1m  są  dokręcane  w  miarę  ich  zagłębiania  się.  Na  podstawie  sondowań  dynamicznych 
sondami  DPL,  DPM,  DPH,  DPSH  można  określić  stopień  zagęszczenia  (ID)  gruntów 
niespoistych.  W  przypadku  gruntów  spoistych  możliwa  jest  tylko  ocena  jakościowa  tych 
gruntów.  Do  interpretacji  wykresu  sondowania  konieczna  jest  znajomość  profilu 
litologicznego  (np.  ustalonego  podczas  wierceń  badawczych)  i  położenia  zwierciadła  wody 
gruntowej. 
 
Sondowania dynamiczne stosuje się do: 
- określania stanów gruntów niespoistych naturalnych, nasypowych i antropogenicznych, 
- określania miąższości warstw o podobnym zagęszczeniu, 
- określania głębokości występowania podłoża nośnego, 
- oceny jednorodności podłoża gruntowego, 
- wydzielania stref o obniżonej wytrzymałości, 
- wyznaczania miejsc do dalszych badan i poziomów do pobierania próbek gruntów, 
- ustalenia granicy pomiędzy podłożem rodzimym a gruntem nasypowym, 

background image

- kontroli wykonawstwa nasypów i zasypek gruntowych, 
- sonda SPT jest również przydatna do określenia stanu gruntów spoistych. 
 
Badanie dylatometryczne na przykładzie DMT 
 
Dylatometr  Marchettiego  jest  urządzeniem  wyposażonym  w  płaską  końcówkę  połączoną  z 
jednostką  pomiarową  oraz  przewodem  pneumatycznym,  który  pozwala  na  doprowadzenie 
gazu  pod  odpowiednim  ciśnieniem.  Ustalenie  parametrów  gruntu  przy  wykorzystaniu 
dylatometru możliwe jest poprzez interpretację pomiarów ciśnienia działającego na końcówkę 
urządzenia przy danej głębokości. 
 
Badanie  podłoża  za  pomocą  dylatometru  polega  na  wprowadzeniu  w  podłoże  gruntowe 
płaskiego, stalowego ostrza wyposażonego w odkształcalną, stalową membranę o średnicy 6 
cm. W stanie spoczynku powierzchnia membrany jest gładka, natomiast po wprowadzaniu w 
grunt  ulega,  pod  wpływem  działającego  ciśnienia,  stopniowym  odkształceniom. 
Odkształcająca się membrana przekazuje na grunt naprężenia w kierunku poziomym. Podczas 
badania, na każdej głębokości (zazwyczaj co 0,2 m), wykonywane są dwa pomiary: 
-  pomiar  ciśnienia  gazu  potrzebnego  do  wywołania  parcia  powierzchni  membrany  na 
otaczający grunt (początek odkształcenia), 
- pomiar ciśnienia gazu potrzebnego do odkształcenia środkowego punktu membrany o 1 mm. 
 
W  wyniku  interpretacji  badań  oraz  wykorzystania  zależności  empirycznych  pomiędzy 
parametrami  gruntu,  a  otrzymanymi  pomiarami,  można  określić  rodzaj  i  odkształcalność 
gruntu, jego wytrzymałość na ścinanie, współczynnik parcia spoczynkowego,  a także ustalić 
profil geotechniczny oraz oszacować wartości podstawowych parametrów gruntu. 
 
Badanie presjometryczne 
 
Badanie  presjometryczne  jest  to  próbne  obciążenie  gruntu  na  zadanej  głębokości  za  pomocą 
sondy  o  kształcie  walca,  rozszerzalnej  radialnie  pod  wpływem  zadawanego  ciśnienia 
jednolicie oddziaływującego na ścianki otworu lub specjalnie przygotowanej wnęki. 
Badanie presjometryczne polega na stopniowym zadawaniu odpowiedniej wartości ciśnienia, 
co  powoduje  rozszerzanie  się  sondy  wywierającej  wzrastający  nacisk  na  otaczający  ją  grunt 
oraz obserwacji skutków tego procesu.