plik

poprzednia strona

8 Badania sond

ą krzyżakową FVT

8.1 Wprowadzenie

Terenowe badanie sond

ą krzyżakową jest badaniem „in situ” wykonywanym ko ńcówką krzyżakową składającą się z

czterech prostok

ątnych skrzydełek umocowanych pod kątem 90° względem siebie, zagłębianą na żądaną głębokość w

grunt, a nast

ępnie obracaną.

Badanie sond

ą krzyżakową stosuje się w przypadku słabych i bardzo słabych gruntów spoistych oraz gruntów

organicznych w celu okre

ślenia ich wytrzymałości na ścinanie bez odpływu oraz wrażliwości strukturalnej.

Po wykonaniu, ze sta

łą prędkością, obrotu końcówką sondy, która powoduje ścięcie gruntu wzdłuż powierzchni

ślizgu, można pomierzyć wytrzymałość na ścinanie gruntu w stanie naruszonym, jak równie ż obliczyć jego

wra

żliwość strukturalną.

Badanie powinno by

ć wykonane zgodnie z metodyką, której najważniejsze wymagania podano w niniejszym rozdziale.

Na podstawie przeprowadzonych bada

ń należy sporządzić dokumentację zawierającą szczegóły badania oraz wyniki.

Ewentualne odst

ępstwa od podanych wymagań powinny być odnotowane, a ich wpływ na wyniki badań skomentowany.

Odst

ępstwa te na ogół wiążą się z różnymi wymiarami końcówek.

8.2 Definicje

8.2.1
maksymalny moment obrotowy
M

max

moment powoduj

ący zniszczenie struktury gruntu w strefie ścinania

UWAGA - M

max

jest momentem

ścięcia gruntu o nienaruszonej strukturze.

8.2.2
maksymalny moment obrotowy dla gruntu o zniszczonej strukturze
M

Rmax

moment obrotowy wywo

łujący zniszczenie gruntu w strefie ścięcia w warunkach naruszonej struktury

8.2.3
g

łębokość pomiaru

łębokość liczona od powierzchni terenu do środka wysokości końcówki krzyżakowej

8.2.4
czas do

ścięcia gruntu

czas od przy

łożenia momentu obrotowego do osiągnięcia maksymalnego momentu przy pomiarach w gruncie o

nienaruszonej strukturze

8.2.5
wytrzyma

łość na ścinanie w gruntach o nienaruszonej strukturze

max

wytrzyma

łość na ścinanie w warunkach naturalnych

8.2.6
wytrzyma

łość na ścinanie gruntu w stanie naruszonym

min

wytrzyma

łość na ścinanie po naruszeniu struktury gruntu

8.2.7

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 1

wra

żliwość strukturalna gruntu

zale

żność pomiędzy wytrzymałością na ścinanie gruntu o nienaruszonej strukturze a wytrzyma łością gruntu o strukturze

naruszonej

8.3 Oprzyrz

ądowanie

8.3.1 Ko

ńcówka sondy krzyżakowej

ńcówka sondy krzyżakowej powinna składać się z żerdzi z końcówkami z prostokątnymi skrzydełkami połączonych

pod k

ątem 90° w stosunku do siebie (rysunek 10). Skrzyde łka końcówki powinny być równoległe do żerdzi i nie mogą

ć przekrzywione ani przekręcone.

Stosunek wysoko

ści H do średnicy D standardowej końcówki powinien wynosić 2,0.

Wymiary ko

ńcówki sondy (H x D) wynoszą 100 mm x 200 mm dla gruntów bardzo s łabych oraz 40 mm x 80 mm dla

gruntów twardoplastycznych. Obydwie ko

ńcówki stosuje się jako standardowe.

Grubo

ść pojedynczego skrzydełka nie powinna być większa niż 3,0 mm oraz nie mniejsza niż 0,8 mm. Trzpień

ńcówki oraz spoiny powinny być na tyle małe, aby uniknąć zakłóceń w pomiarze wytrzymałości na ścinanie.

Rysunek 10 - Szkic ko

ńcówki sondy krzyżakowej

W celu zminimalizowania zak

łóceń podczas wciskania sondy w bardzo wrażliwych gruntach spoistych grubość

skrzyde

łek końcówki nie powinna przekraczać 2,0 mm.

żeli sonda jest stosowana z rurą osłonową, to zagłębienie poniżej rury w czasie badania powinno być co najmniej

ęć razy większe od średnicy końcówki.

Średnica trzpienia końcówki powinna być mniejsza niż 16 mm. Jednocześnie trzpień końcówki powinien być
odpowiednio sztywny, aby nie wygina

ł się przy pełnym obciążeniu.

Zaleca si

ę wyposażyć sondę w urządzenie umożliwiające oddzielenie momentu obrotowego dzia łającego na końcówkę

od momentu dzia

łającego na żerdzie. Można też stosować rury osłonowe.

8.3.2

Żerdzie

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 2

Żerdzie powinny mieć średnicę i wytrzymałość na skręcenie wystarczającą do przeniesienia momentu obrotowego
przekazywanego na ko

ńcówkę w czasie trwania badania.

Średnica żerdzi powinna wynosić przynajmniej 20 mm.

Żerdź powinna być prosta. Niewspółosiowość w miejscu łączenia żerdzi względem zewnętrznej średnicy powinna być
mniejsza ni

ż 0,1 mm. Maksymalne dopuszczalne wygięcie jednej lub dwóch połączonych żerdzi wynosi 2 mm na każdy

1 m d

ługości.

żeli w celu uniknięcia wyboczenia żerdzi stosuje się rury osłonowe, wewnętrzna średnica rury powinna być na tyle

ża, by nie powodować tarcia wzdłuż żerdzi.

8.3.3 Wyposa

żenie dodatkowe

Przyrz

ąd do obracania końcówki powinien być tak zaprojektowany, by zapewniał dokładne przekazywanie siły ze stałą

ędkością.

Urz

ądzenia rejestrujące powinny być zaprojektowane tak, aby można było dokładnie odczytać maksymalną wartość

momentu obrotowego.

Urz

ądzenia rejestrujące powinny być kalibrowane co najmniej raz na pó ł roku oraz gdy uległy zniszczeniu, przeciążeniu

lub by

ły naprawiane.

Zaleca si

ę stosowanie ciągłej automatycznej rejestracji pomiarów. Zalet ą przy interpretacji wyników badań jest

uzyskanie wykresu momentu obrotowego w funkcji k

ąta obrotu.

Zakres pomiaru k

ąta obrotu powinien wynosić 360° z dokładnością odczytu 1°.

8.4 Procedura bada

8.4.1 Wst

ępne wiercenia oraz wciskanie sondy w grunt

Wst

ępne wiercenie powinno się wykonywać w przypadku występowania zwartego gruntu lub nasypu

uniemo

żliwiającego przeprowadzenie badania w niżej zalegających warstwach gruntu.

W przypadku stosowania systemu zewn

ętrznych rur osłonowych ciśnienie wody wewnątrz tych rur powinno być takie,

jak w gruncie na poziomie badania.

Sond

ę wciska się, o ile to możliwe, bez uderzeń i wibracji. Nie dopuszcza się wkręcania. Prędkość zagłębiania powinna

ć stała i nie przekraczać 20 mm/s.

Odleg

łość pomiędzy punktami pomiarowymi w planie powinna wynosi ć przynajmniej 2,0 m, gdy głębokość badania

przekracza 5 m.

Pierwsze badanie nale

ży prowadzić na głębokości co najmniej 0,5 m poniżej poziomu terenu lub dna otworu

wiertniczego. W przypadku wierce

ń o bardzo małych średnicach wymóg ten powinno się ograniczyć do pięciu średnic

otworu wiertniczego.

Minimalna odleg

łość (pionowa) pomiędzy dwoma badaniami w tym samym otworze powinna wynosi ć nie mniej niż 0,5

8.4.2 Pomiar wytrzyma

łości na ścinanie

Czas od momentu gdy zostanie osi

ągnięta żądana głębokość do rozpoczęcia badania powinien wynosić od 2 min do 5

min.

ńcówkę należy obracać ze stałą prędkością. Moment obrotowy należy przykładać z taką prędkością, aby zniszczenie

gruntu wyst

ąpiło w warunkach bez odpływu.

Zalecana warto

ść prędkości obrotowej sondy, która spełnia podane kryteria wynosi od 0,1°/s do 0,2°/s (od 6°/min do

12°/min) dla gruntów spoistych. Pr

ędkość obrotową powyżej 0,5°/s można stosować w przypadku słabych gruntów

spoistych o ma

łej wrażliwości.

Badania bez rur os

łonowych powinny być prowadzone w taki sposób, aby można było wydzielić tarcie o żerdzie.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 3

Po zniszczeniu struktury gruntu i zanotowaniu maksymalnego momentu obrotowego nale

ży wykonać przynajmniej 10

szybkich obrotów w celu naruszenia struktury gruntu wzd

łuż powierzchni zniszczenia, notując stałą wartość momentu

obrotowego dla gruntu o naruszonej strukturze. Bezpo

średnio po tym należy wykonać nowe badanie zgodnie z

powy

ższymi zaleceniami.

8.5 Przedstawienie wyników bada

Dokumentacja dotycz

ąca przebiegu badań powinna zawierać (dla rejestracji ręcznej i automatycznej) następujące

informacje:

–

rodzaj zastosowanego sprz

ętu i urządzenia rejestrującego moment obrotowy;

–

wymiary ko

ńcówki sondy;

–

średnicę żerdzi;

–

numer urz

ądzenia rejestrującego moment obrotowy (w celu sprawdzenia danych kalibracji);

–

dat

ę ostatniej kalibracji i współczynnik kalibracji urządzenia;

–

łębokość badania;

–

ędkość obrotu końcówki w czasie badania;

–

maksymalny moment obrotowy dzia

łający na końcówkę w gruncie o nienaruszonej strukturze oraz moment

obrotowy w gruncie o naruszonej strukturze - przedstawione w postaci pojedynczych odczytów lub wykresu;

–

czas do

ścięcia (tylko czas obracania się końcówki);

–

uwagi dotycz

ące przeprowadzonych badań oraz szczegółów, które mogłyby wpłynąć na ich wyniki.

9 Badanie dylatometryczne DMT

9.1 Wprowadzene

Badanie polega na wciskaniu pionowo w grunt p

łaskiej końcówki wyposażonej w cienką, kołową, odkształcalną, stalową

membran

ę i na pomiarach, prawie ciągłych, naprężenia pomiędzy gruntem a nieodkształconą membraną oraz

napr

ężenia, gdy środek membrany przemieści się o 1,1 mm.

Wyniki bada

ń pozwalają na uzyskanie informacji o rodzaju gruntu, odkszta łcalności, historii naprężenia i wytrzymałości

ścinanie.

Badania gruntów za pomoc

ą dylatometru stosuje się najczęściej w przypadku iłów, glin, pyłów i piasków, tzn. wtedy, gdy

ąstki i ziarna gruntu są małe w stosunku do rozmiarów membrany.

Badanie powinno by

ć wykonane zgodnie z metodyką, której najważniejsze wymagania podano w niniejszej normie.

Na podstawie przeprowadzonych bada

ń należy sporządzić dokumentację zawierającą szczegóły badania i wyniki.

Metodyka bada

ń może nie być opisywana w dokumentacji, gdy powołuje się na niniejszą normę.

9.2 Definicje

9.2.1 Sprz

ęt i procedura badawcza

Zasadnicze cz

ęści wyposażenia dylatometru przedstawiono na rysunku 11.

9.2.1.1
łopatka dylatometru
p

łaska końcówka stalowa wprowadzana w grunt w celu wykonania badania dylatometrycznego (DMT)

9.2.1.2
membrana
ko

łowa, stalowa membrana umieszczona na łopatce, odkształcająca się pod wpływem ciśnienia gazu

9.2.1.3
stycznik
umieszczony we wn

ętrzu płytki za membraną uruchamiający obwód elektryczny i wysyłający sygnał dźwiękowy lub

wizualny, gdy membrana osi

ąga dwa ustalone przemieszczenia - 0,05 mm i 1,10 mm

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 4

9.2.1.4
przewód pneumatyczno-elektryczny
przewód

łączący ostrze dylatometru z jednostką sterującą doprowadzający ciśnienie na wewnętrzną powierzchnię

membrany i zapewniaj

ący połączenie elektryczne pomiędzy układem sterującym a mechanizmem wyłączającym

9.2.1.5
jednostka steruj

ąca i jednostka kalibrująca

zestaw urz

ądzeń służący do przekazywania ciśnienia gazu na membranę oraz mierzący jego ciśnienie podczas

łączania i włączania mechanizmu

9.2.1.6
uziemienie
przewód

łączący jednostkę sterującą z gruntem

9.2.1.7
źródło ciśnienia
zbiornik wype

łniony suchym niewybuchowym i niekorozyjnym gazem pod ci śnieniem

9.2.1.8
skalowanie membrany
procedura okre

ślająca ciśnienie (przykładane do membrany w momencie zassania oraz gdy ostrze znajduje si ę na

powietrzu) powoduj

ące odkształcenie środka membrany od położenia zerowego do 0,05 mm i 1,10 mm

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 5

9.2.2 Parametry badania DMT

9.2.2.1
ci

śnienie A

śnienie (P

), które nale

ży przyłożyć w celu przemieszczenia środka membrany o 0,05 mm

9.2.2.2
ci

śnienie B

śnienie (P

) potrzebne do uzyskania przemieszczenia si

ę środka membrany o 1,10 mm

9.2.2.3

śnienie kalibracyjne membrany

∆

ssanie (

∆

), które nale

ży przyłożyć w celu osiągnięcia odchylenia środka membrany o 0,05 mm (badanie w

powietrzu)

9.2.2.4
ci

śnienie kalibracyjne membrany DB

śnienie (DP

), które nale

ży przyłożyć w celu wychylenia środka membrany o 1,10 mm (badanie w powietrzu)

9.2.2.5
ci

śnienie DP

A;avg

i DP

B;avg

warto

ść średnia uzyskiwana ze względnych wartości DP

i DP

mierzonych przed i po ka

żdej serii badań w danym

otworze badawczym lub pojedynczym badaniu dylatometrem

9.2.2.6
ci

śnienie Z

odchylenia czujnika ci

śnienia od pozycji zero, gdy na ostrze działa ciśnienie atmosferyczne

9.2.2.7
ci

śnienie p

śnienie powodujące ścisłe przyleganie membrany do gruntu, zwane również ciśnieniem kontaktowym (zerowe

rozszerzenie membrany)

9.2.2.8
ci

śnienie p

śnienie gruntu na membranę, gdy jej środek wychyla się o 1,10 mm (rysunek 11)

9.2.2.9
ci

śnienie wody w porach u

śnienie porowe poprzedzające wsunięcie łopatki i wychylenie środka membrany

9.2.2.10
napr

ężenie s

efektywne napr

ężenie pionowe

9.2.2.11
sta

ła I

DMT

sta

ła materiałowa dylatometru, służąca do określenia rodzaju gruntu

9.2.2.12
sta

ła K

DMT

wspó

łczynnik naprężenia poziomego zależny od naprężenia poziomego w gruncie

9.2.2.13
modu

ł dylatometryczny E

DTM

parametr zwi

ązany z modułem odkształcenia gruntu

9.3 Oprzyrz

ądowanie

9.3.1 Wyposa

żenie dylatometru

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 7

Wyposa

żenie dylatometru powinno składać się z następujących części:

–

łopatki dylatometru wraz z układem żerdzi,

–

przewodu pneumatyczno-elektrycznego,

–

uziemienia,

–

jednostki steruj

ącej i jednostki kalibrującej,

–

źródła ciśnienia (butla z gazem).

Wymiary i k

ąt rozwarcia ostrza powinny zawierać się w granicach podanych na rysunku 11.

Przewód pneumatyczno-elektryczny, który

łączy jednostkę sterującą z łopatką dylatometru, powinien mieć łączniki ze

stali nierdzewnej z drucianymi izolatorami zapobiegaj

ące spięciom i ulatnianiu się gazu.

Jednostka steruj

ąco-kalibrująca powinna zawierać odpowiednie urządzenie pomiarowe i łączące zapewniające

nast

ępujące funkcje:

–

uziemienie,

–

sterowanie pr

ędkością przepływu gazu podczas pomiaru oraz pomiar ciśnienia gazu przekazywanego z

jednostki steruj

ącej na łopatkę i membranę,

–

sygnalizacj

ę momentów zmian „włączenie - wyłączenie”, „wyłączenie - włączenie”.

Przyrz

ądy mierzące ciśnienie urządzenia sterującego i kalibrującego powinny pozwalać na określenie ciśnienia

przekazywanego na membran

ę z przyrostami po 10 kPa z powtarzalnością 2,5 kPa z powtarzalnością 2,5 kPa

przynajmniej dla ci

śnień o wartości poniżej 500 kPa.

Źródło ciśnienia (butla gazu) powinno mieć odpowiednie urządzenie regulujące oraz zawory i przewód łączący butlę z
jednostk

ą sterującą.

9.3.2 Urz

ądzenie wciskające

Urz

ądzenie wciskające końcówkę w grunt powinno składać się z:

–

łownika wciskającego łopatkę dylatometru w grunt,

–

żerdzi odpowiednio połączonych z łopatką dylatometru,

–

wydr

ążonego łącznika ze specjalnym wyjściem dla przewodu pneumatyczno-elektrycznego.

Urz

ądzenie wciskające powinno umożliwić pionowe zagłębienie ostrza dylatometru przy pomijalnych si łach poziomych i

momentach skr

ęcających.

Zalecana pr

ędkość zagłębiania powinna wynosić od 10 mm/s do 30 mm/s. Należy unikać wbijania sondy z wyjątkiem

przypadku przeciskania ostrza przez zwarte lub mocno scementowane warstwy, których nie mo

żna przejść za pomocą

wciskania.

Żerdź powinna być prosta i mieć odpowiednią sztywność na wyboczenie.

9.4 Procedura badania

9.4.1 Kalibracja i kontrola

Wszystkie urz

ądzenia sterujące, łączące i pomiarowe powinny być okresowo sprawdzane i kalibrowane za pomoc ą

odpowiednich instrumentów, w celu zapewnienia niezawodnych i dok

ładnych pomiarów.

Łopatka dylatometru i membrana powinny by ć sprawdzone przed wykonaniem badań. Łopatka powinna być
zamontowana osiowo w stosunku do

żerdzi i mieć ostry koniec. Membrana nie powinna by ć zabrudzona cząstkami

gruntu i nie powinna mie

ć zarysowań oraz powinna wyginać się w sposób płynny w powietrzu.

Warto

ść maksymalna odchylenia w płaszczyźnie łopatki, określana jako maksymalny prześwit pod prostą linijką o

ługości 150 mm, przyłożoną wzdłuż łopatki równolegle do jego osi nie powinna przekracza ć 0,5 mm; maksymalna

warto

ść błędu nieosiowości określana jako odchylenie penetrującej krawędzi od osi żerdzi, do której ostrze jest

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 8

przymocowane, nie powinno przekracza

ć 1,5 mm.

Przed rozpocz

ęciem badań jednostkę sterującą oraz przewody należy sprawdzić pod względem szczelności przez

zatkanie wyj

ścia połączenia pneumatyczno - elektrycznego i obserwacj ę ewentualnych spadków ciśnienia w systemie.

Spadek ci

śnienia przekraczający 100 kPa/min uważany jest za zbyt duży, a system należy uszczelnić przed

rozpocz

ęciem badań.

Po przygotowaniu dylatometru do bada

ń mechanizm „włączający i wyłączający” powinien być sprawdzony za pomocą

ęcznego przyciśnięcia membrany do łopatki i sprawdzenia, czy działa system dźwiękowy lub wizualny układu

sterowania.

9.4.2 Czynno

ści podczas kalibrowania membran

Membrana powinna by

ć kalibrowana w celu określenia wartości DP

(ssanie) i DP

(ci

śnienie) po przygotowaniu

dylatometru do bada

ń i bezpośrednio przed umieszczeniem łopatki w gruncie i po wyciągnięciu go - zarówno w

przypadku, gdy wykonuje si

ę serię badań w otworze badawczym jak i podczas pojedynczych bada ń.

żeli wartości ciśnień DP

i DP

otrzymanych przed umieszczeniem

łopatki w gruncie przekroczą granice: dla DP

5 do 30 kPa; dla DP

od 5 do 80 kPa, to nale

ży wymienić membranę.

Po wymianie uszkodzonej membrany na inn

ą, należy ją poddać działaniu ciśnienia do 500 kPa w ciągu kilku sekund.

Nale

ży zachować ostrożność w celu uniknięcia zbytniego wygięcia membrany i jej trwałych deformacji.

Po ka

żdym kalibrowaniu membrany wartości DP

i DP

powinny by

ć odpowiednio zanotowane.

Podczas kalibrowania sygna

ł dźwiękowy lub wizualny, wywołany przez przełączniki elektryczne powinien być wyraźny i

jednoznaczny podczas wskaza

ń (rozprężenie) 0,05 i 1,10 mm.

W gruntach s

łabych, kalibrowanie membrany powinno by ć wykonane więcej niż jeden raz, aby upewnić się co do

stabilno

ści wartości DP

i DP

w zalecanym zakresie.

9.4.3 Wykonywanie badania

Po umieszczeniu

łopatki w gruncie na żądanej głębokości, należy odciążyć żerdź i natychmiast włączyć ciśnienie

wyginaj

ące membranę.

ędkość dopływu gazu do membrany powinna być taka, aby odczyt ciśnienia P

żna było uzyskać w ciągu 20 s od

osi

ągnięcia właściwej głębokości, odczyt ciśnienia P

w ci

ągu 20 s po odczycie ciśnienia P

Po okre

śleniu wartości ciśnienia P

, membrana powinna by

ć niezwłocznie odciążona by zapobiec dalszemu jej

wyginaniu i trwa

łym deformacjom, natomiast łopatkę należy dalej zagłębić albo wyciągnąć z gruntu.

W zale

żności od systemu zagłębiania łopatki przewód pneumatyczno-elektryczny połączony z końcówką powinien być

umieszczony wewn

ątrz żerdzi lub pozostawiony na zewnątrz i przymocowany taśmą do żerdzi co 1 m.

żeli stosuje się reduktor tarcia, to powinien on być umieszczony przynajmniej 200 mm powyżej środka membrany.

Po wyci

ągnięciu łopatki z gruntu i sprawdzeniu wartości DP

i DP

, nale

ży wartości te zanotować oraz porównać z

pomiarami poprzednimi. Je

śli wartości DP

i DP

pomierzone przed umieszczeniem ostrza w gruncie i po wyj

ęciu go z

gruntu ró

żnią się o więcej niż 25 kPa, należy pominąć wyniki badań pomiędzy dwiema ostatnimi kalibracjami membrany.

9.5 Przedstawienie wyników bada

W sprawozdaniu z bada

ń, oprócz danych wymaganych w 2.3 powinny znaleźć się informacje dotyczące:

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 9

–

rodzaju urz

ądzenia wciskającego i żerdzi,

–

charakterystyki systemu u

żytego do zagłębienia łopatki,

–

wiercenia wst

ępnego i ewentualnego zabezpieczenia otworów,

–

średnicy i umiejscowienia ewentualnych urz ądzeń redukujących tarcie,

–

łożenia zwierciadła wód gruntowych,

–

procedury obliczania ci

śnienia wody w porach wywieranego na membran ę na każdym z poziomów

pomiarowych,

–

charakterystyki systemu pomiarowego ci

śnienia porowego,

–

rodzaju i rozmiarów membrany oraz

łopatki,

–

odczytu ci

śnienia zerowego mierzonego na przyrządach,

–

warto

ści DP

i DP

mierzonych przed i po ka

żdej serii badań w otworze lub po pojedynczym badaniu oraz ich

warto

ści średnie,

–

odczytu warto

ści P

i P

w postaci tabelarycznej,

–

oblicze

ń wartości ciśnień p

i p

zestawionych w tablicy,

–

wszystkich obserwacji mog

ących wpłynąć na interpretację wyników badań.

10 Próbne obci

ążenie płytą PLT

10.1 Wprowadzenie

Próbne obci

ążenie płytą pozwala na określenie odkształceniowych i wytrzymałościowych parametrów gruntów i skał „in

situ” przez pomiar obci

ążenia i odpowiadającego mu osiadania gruntu obci ążonego sztywną płytą.

Badanie wykonuje si

ę na dokładnie wypoziomowanym podłożu, na dnie wykopu lub na dnie otworu wiertniczego o

żej średnicy.

Badanie PLT mo

żna stosować w gruntach, nasypach i skałach, z wyłączeniem słabych gruntów spoistych.

Badanie nale

ży wykonywać zgodnie z metodyką, której wymagania podano poniżej.

Zastosowana metoda badawcza powinna by

ć szczegółowo opisana wraz z wynikami.

Metoda badawcza mo

że być wyszczególniona przez nawiązanie do opublikowanych norm.

Odst

ępstwa od wymagań podanych poniżej powinny być odnotowane, a ich wpływ na wyniki badań skomentowany.

Odst

ępstwa przy wykonywaniu badań mogą dotyczyć:

–

wymiarów p

łyty,

–

procedury bada

ń (wzrastające obciążenie, stały przyrost osiadania).

10.2 Definicje

10.2.1
napr

ężenie kontaktowe

p
napr

ężenie średnie wynikające z przyłożonego obciążenia, ciężaru sprzętu działającego na płytę oraz ciężaru samej

łyty

10.2.2
graniczne napr

ężenie kontaktowe

najwi

ększe możliwe naprężenia kontaktowe lub naprężenie kontaktowe odpowiadające określonemu osiadaniu lub

przyrostowi osiadania

10.3 Oprzyrz

ądowanie

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 10

10.3.1 P

łyta

Zaleca si

ę użycie płyty o dużej sztywności na zginanie o płaskiej powierzchni podstawy. Górną część należy wyposażyć

w prowadnic

ę do naprowadzania kolumny obciążającej, szczególnie, gdy badanie wykonuje si ę w otworze wiertniczym.

Pod

łużna oś kolumny obciążającej i środek płyty powinny się pokrywać, a obciążenia powinny być przekazywane przez

przegub.

żeli próbne obciążenie płytą wykonywane jest w gruntach bardzo niejednorodnych, to p łyta powinna mieć wymiary

eliminuj

ące wpływ tej niejednorodności. Szerokość płyty (b) powinna być co najmniej pięć, a najlepiej dziesięć razy,

ększa niż miąższość niejednorodnej wkładki.

łyty o kształcie kołowym zaleca się stosować do wyznaczania osiadania i wytrzymałości. Stosunek boku krótszego do

łuższego płyty prostokątnej powinien być większy niż 0,8.

W przypadku p

łyt okrągłych stosuje się zwykle średnice powyżej 0,6 m.

10.3.2 Uk

ład oporowy

ład oporowy należy tak dobrać, żeby osiągnąć wymagany nacisk pod płytą oraz potrzebne osiadanie.

ład oporowy może stanowić podnoszony balast, wyciągane pale kotwiące lub kotwy albo elementy oporowe (rysunek

12)

ład oporowy lub jego podparcia należy zlokalizować w odpowiedniej odległości od płyty, tak żeby jego wpływ na

otrzymywane wyniki zredukowa

ć do możliwego do przyjęcia poziomu.

Jako wystarczaj

ącą przyjmuje się odległość pomiędzy środkiem płyty a układem oporowym równą 3,5 średnicy lub

szeroko

ści płyty.

Kolumna obci

ążająca powinna mieć wystarczającą wytrzymałość, by zapobiec wyboczeniu pod wpływem

maksymalnego obci

ążenia. W przypadku badań w otworze wiertniczym kolumna obciążająca nie powinna dotykać

ścianek otworu.

Kolumna powinna by

ć połączona z płytą w sposób zapewniający osiowe przekazanie siły w celu zapewnienia poziomej

stateczno

ści kolumny obciążającej.

Rysunek 12 - Przyk

łady układów oporowych

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 11

10.3.3 Aparatura pomiarowa

10.3.3.1 System pomiaru obci

ążenia

Urz

ądzenie do pomiaru obciążenia należy umieścić pomiędzy układem obciążającym a płytą i wykalibrować z

uwzgl

ędnieniem maksymalnej wartości obciążenia i wymaganej dokładności badania.

Dok

ładność systemu pomiaru obciążenia powinna zapewnić możliwość pomiaru każdego przykładanego obciążenia z

dok

ładnością 5 %.

System pomiaru obci

ążenia powinien być pozbawiony efektu histerezy.

10.3.3.2 System pomiaru osiadania

Pomiary osiadania p

łyty należy wykonać względem stałych punktów, które nie podlegają wpływowi obciążenia

dzia

łającego na płytę ani na układ oporowy.

łąd pomiaru osiadania nie powinien przekracza ć 2 % wartości pomierzonej lub 0,1 mm.

Czujnik zegarowy lub elektryczny przetwornik przemieszczenia do pomiaru osiadania, powinien by

ć przymocowany do

ramy pomiarowej. Du

ża sztywność ramy pomiarowej powinna zabezpieczać przed drganiami.

Ram

ę pomiarową należy chronić przed wiatrem, słońcem i mrozem.

żeli stosuje się duże płyty (o szerokości ponad 1 m), to zaleca się pomiary osiadań za pomocą niwelatora o

dok

ładności 0,1 mm. Dwa stałe punkty odniesienia należy wybierać tak, aby były wystarczająco blisko, ale poza

obszarem b

ędącym pod wpływem obciążenia.

System pomiaru osiadania powinien umo

żliwiać pomiar zarówno średniego osiadania, jak i przechylenia p łyty. Na płycie

powinien by

ć umieszczony co najmniej trzypunktowy system pomiarowy rozmieszczony centrycznie; trzy punkty

pomiarowe powinny by

ć rozmieszczone równomiernie na płycie.

10.4 Procedura badania

10.4.1 Wst

ępne badania warunków gruntowych

W miejscu wykonania badania, wyst

ępujące warstwy gruntu i ich właściwości należy udokumentować odpowiednimi

badaniami polowymi i laboratoryjnymi. Badania powinny si

ęgać głębokości równej co najmniej pięciu (zalecane osiem)

średnicom lub szerokościom płyty, licząc od poziomu wykonania badania.

W przypadku ska

ł badania laboratoryjne próbek można ograniczyć do głębokości równej pięciokrotnej średnicy lub

szeroko

ści płyty.

10.4.2 Cechowanie i kontrola

Manometry, przetworniki si

ły i elektrooporowe czujniki przemieszczeń powinny być cechowane nie rzadziej niż co sześć

miesi

ęcy i sprawdzane przed każdym badaniem polowym.

Przed ka

żdym badaniem należy w terenie sprawdzić swobodę przemieszczenia czujników zegarowych i

elektrooporowych czujników przemieszcze

ń przez wprowadzanie płytki pomiarowej o znanych wymiarach pod

ńcówkę czujnika.

10.4.3 Przygotowanie powierzchni badawczej

żeli badanie przeprowadzane jest w naturalnym gruncie lub skale, materia ł ten powinien być w stanie nienaruszonym.

Materia

ł naruszony powinien zostać usunięty.

Powierzchnia styku gruntu lub ska

ły i płyty powinna być gładka i pozioma.

W razie konieczno

ści można to uzyskać przez zastosowanie materiału wypełniającego o większej wytrzymałości niż

badany grunt. W przypadku bada

ń gruntów spoistych, najszybciej jak to jest mo żliwe po wyrównaniu gruntu należy

nala

ć szybkowiążącą zaprawę i rozprowadzić ją, aby otrzymać wyrównaną warstwę nie grubszą niż 20 mm.

Natychmiast po rozprowadzeniu zaprawy nale

ży ułożyć płytę.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 12

W przypadku bada

ń w gruntach ziarnistych wszystkie zagłębienia należy wypełnić czystym suchym piaskiem, aby

stworzy

ć wyrównaną powierzchnię, na której układa się płytę.

Ostateczne przygotowanie powierzchni bada

ń w wykopach i otworach wiertniczych powinno, o ile to mo żliwe, być

wykonywane r

ęcznie.

Tam, gdzie przeprowadza si

ę kilka prób na danym obszarze, odległość pomiędzy środkami sąsiadujących płyt powinna

wynosi

ć co najmniej sześć średnic lub szerokości płyt.

W przypadku p

łyty betonowej wykonanej na miejscu, nie wymaga si ę specjalnego przygotowania powierzchni styku z

gruntem. W przypadku ska

ły, powierzchnia powinna zostać ręcznie oczyszczona z odłamków.

10.4.4 Przygotowanie obci

ążenia oraz aparatury pomiarowej

żeli w układzie oporowym stosowane są pale kotwiące, to powinny być one gotowe do wykorzystania przed

ods

łonięciem terenu badań. Nie powinny one wpływać na badane podłoże gruntowe.

łyty stosowanej w badaniach nie należy wstępnie obciążać podczas montażu układu oporowego i systemu pomiaru

ły. Kolumna obciążająca powinna być umiejscowiona pionowo i centrycznie w stosunku do p łyty, tak aby układ

oporowy zapewnia

ł pionowość i osiowość przyłożonego obciążenia, bez mimośrodu.

10.4.5 Próbne obci

ążenie

10.4.5.1 Obci

ążenia przyrostowe

Przyrostowe obci

ążenie próbne należy przeprowadzać, gdy wyprowadza się parametry gruntu odnoszące się do

obci

ążenia w warunkach z odpływem.

Obci

ążenie powinno być wywierane w równych przyrostach (np. 10° obciążenia) i powinno pozostawać stałe przez

pewien czas po ka

żdym przyroście obciążenia.

W gruntach spoistych konsolidacja pierwotna powinna by

ć zakończona po każdym przyroście obciążenia. Należy ją

kontrolowa

ć przez ocenę przebiegu krzywych osiadania w czasie uwzględniających pełzanie na końcu każdego

przyrostu.

W gruntach niespoistych ka

żdy przyrost obciążenia jest często utrzymywany przez 8 min i osiadania mierzone są po 1

min, 2 min, 4 min i 8 min, lub w sposób ci

ągły przez automatyczną aparaturę pomiarową 1 do 2 razy/min. W pewnych

przypadkach ka

żdy przyrost obciążenia jest utrzymywany przez 16 min zamiast 8 min.

W przypadku bada

ń do projektowania przyrost obciążenia do założonego obciążenia roboczego może być

utrzymywany w d

łuższym okresie (od 1 do 2 miesięcy) w celu przewidywania zachowania się fundamentu w długim

czasie.

Badanie powinno by

ć przeprowadzane z zastosowaniem cykli obciążenie - odciążenie, jeżeli zachodzi potrzeba

uzyskania proporcji osiada

ń sprężystych i plastycznych.

Przy odci

ążaniu przyrosty mogą być dwa razy większe niż w przypadku obciążania.

Cykle odci

ążenie - ponowne obciążenie powinny być stosowane przy obciążeniu mniejszym od wartości obciążenia

krytycznego. Nie powinno si

ę dopuścić do całkowitego odciążenia.

10.4.5.2 Badanie ze sta

łą prędkością przemieszczenia

Badanie przy sta

łej prędkości przemieszczania można przeprowadzać w celu określania właściwości gruntów spoistych

w warunkach bez odp

ływu. Prędkość osiadania powinna być dobrana w zależności od przepuszczalności gruntu i

wielko

ści płyty, tak aby zapewnić w gruncie warunki bez odpływu.

10.5 Przedstawienie wyników bada

Oprócz informacji okre

ślonych w 2.3 dokumentacja dotycząca przebiegu badań powinna zawierać następujące

informacje:

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 13

–

numer p

łyty,

–

wymiary p

łyty,

–

łożenie PBG,

–

sposób wbudowania p

łyty (na powierzchni, w otwór wiertniczy, w wykopie badawczym itp.),

–

pole powierzchni wykopu badawczego,

średnicę otworu wiertniczego itp.,

–

ędną płyty,

–

czas (pocz

ątek i koniec badania),

–

opis badanego gruntu lub ska

ły,

–

opis przygotowania bada

ń (układu oporowego i układu pomiaru osiadania),

–

dane dotycz

ące cechowania i kontroli przyrządów pomiarowych,

–

osiadania podczas ka

żdego przyrostu obciążenia (plan obciążenia),

–

napr

ężenie kontaktowe na powierzchni styku w funkcji osiadania z uwzgl ędnieniem cyklu obciążenie -

odci

ążenie,

–

wykres osiadania w funkcji czasu (w procentach przyrostów obci

ążenia),

–

wykres temperatury (na p

łycie) w funkcji czasu,

–

wszystkie istotne obserwacje, które mog

ą wpływać na interpretację wyników badań.

11 Wiercenia

11.1 Wprowadzenie

Wiercenia ma

łośrednicowe wykonuje się w celu szczegółowego rozpoznania warunków geotechnicznych w pod łożu

gruntowym.

Wiercenia ma

łośrednicowe są otworami o głębokości do 30 m i średnicy otworów do 200 mm. Zasadą jest, że ich

wykonanie nie powinno narusza

ć naturalnych stosunków wodnych ani uruchamia ć procesów geologicznych w podłożu.

Wiercenia nale

ży wykonywać w celu:

–

ustalenia profilu przewiercanych warstw jako podstawy do rozpoznania przestrzennej budowy (geometrii)
warstw gruntów,

–

ustalenia poziomów wyst

ępowania i stabilizacji wody gruntowej oraz mi ąższości warstw wodonośnych,

–

wykonania bada

ń makroskopowych gruntu,

–

pobrania próbek gruntu i wody do bada

ń laboratoryjnych,

–

wykonania sondowa

ń w dnie otworu,

–

wykonania bada

ń presjometrycznych,

–

łatwienia sondowań przez wykonanie podwiertów.

Wiercenia umo

żliwiają również wykonanie badań uzupełniających, takich jak:

–

oznaczenie pr

ędkości przepływu wody za pomocą np. próbnego pompowania,

–

instalacja piezometrów w celu obserwacji dynamiki waha

ń zwierciadła wody, kierunku przepływu i zmian

chemizmu wody,

–

przeprowadzenie bada

ń geofizycznych.

Warunkiem wiarygodno

ści wyników wierceń oraz wyników badań pobranych próbek gruntów jest dobór właściwej

metody wykonywania wiercenia i opróbowania w danych warunkach oraz przestrzeganie zasad ogólnych wykonywania
wierce

ń i zasad ustalonych dla wybranej metody.

11.2 Podzia

ł metod wiercenia

Metody wiercenia dziel

ą się w zależności od następujących czynników:

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 14

–

sposobu zwiercania gruntu na dnie otworu wiertniczego,

–

rodzaju przewodu wiertniczego,

–

wymiaru

średnicy wykonywanego otworu,

–

sposobu usuwania zwiercin z dna otworu wiertniczego,

–

ły napędowej używanej do wiercenia i umieszczenie silnika,

–

kierunku wykonywania otworów.

11.3 Wymagania podstawowe

W zale

żności od kategorii geotechnicznej nale ży dobrać metodę wykonywania wierceń, pobierania próbek oraz badań

terenowych i laboratoryjnych zgodnie z tablic

ą 2.

Tablica 2 - Dobór metod wiercenia do kategorii geotechnicznej

Kategoria

geotechniczna

łębokość

Średnica

Kategorie

próbek

żliwość

sondowania

Typ wiercenia

do 6

do 120

B, C

nie wymagana

obrotowe

II i III

do 12

do 150

A, B, C

tak

obrotowe

III i II

do 30

do 200

A, B, C

tak

obrotowe/

obrotowo-udarowe

UWAGA - W nawodnionych gruntach niespoistych nie u

żywa się łyżki wiertniczej, tzw. szlamówki, która powoduje naruszenie

struktury gruntu na du

żym obszarze wokół otworu wiertniczego. Kategorie próbek zgodne z tablicą 3.

11.4 Wiercenie otworu odcinkami o ograniczonej d

ługości

Wiercenia powinny odbywa

ć się krótkimi „marszami”, to znaczy odcinkami o ma łej długości, zwykle odpowiadającymi

ługości narzędzia wiercącego, a w przypadku świdrów spiralnych nie dłuższymi niż 1,0 m do 1,5 m.

Ograniczenie to wynika z obawy pope

łnienia błędu w interpretacji wyników wiercenia wskutek przesuni ęcia próbek

gruntu po

świdrze (a w konsekwencji błędnego określenia układu warstw na danej głębokości) oraz z obawy o

pogorszenie warunków gruntowo-wodnych wskutek po

łączenia wód dwóch różnych poziomów wodonośnych lub

lokalnego pogorszenia mechanicznych w

łaściwości gruntów przez doprowadzenie wody do nienawodnionego gruntu.

11.5 Rurowanie otworów wiertniczych

Rurowanie otworu wiertniczego jest konieczne w nast

ępujących przypadkach:

–

po przewierceniu warstwy gruntów nasypowych i organicznych,

–

przy przewiercaniu warstw wodono

śnych,

–

przy przechodzeniu z warstw gruntów spoistych do warstw gruntów niespoistych i odwrotnie.

Rurowanie otworu rozpoczyna si

ę po odwierceniu od ok. 1,5 m do 2,0 m. Rury zag łębia się systematycznie przy

żdym marszu świdra. Należy przyjąć zasadę, że rury osłonowe nie powinny być zagłębione więcej niż na 0,5 - 0,75

ługości świdra. Rury należy opuszczać pionowo. Zaleca się wciskać je hydraulicznie.

Średnica rur osłonowych powinna być ustalona w zależności od spodziewanych gruntów oraz od rodzaju
projektowanych bada

ń i powinna być podana w projekcie badań. Zmiana średnicy rur polega na zatrzymaniu kolumny

rur o wi

ększej średnicy i opuszczeniu w jej wnętrzu kolumny rur o średnicy mniejszej co najmniej o 50 mm. Zmiana

średnicy powinna następować w warstwie gruntu spoistego, w przypadku:

–

potrzeby zamkni

ęcia wód,

–

żego oporu uniemożliwiającego zepchnięcie rur,

–

łego postępu wiercenia na większej głębokości.

Przy wierceniu otworów p

łytkich (o głębokości do 10 m) w jednorodnych gruntach spoistych, za zgod ą nadzoru

geologicznego, mo

żna nie stosować rurowania otworu.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 15

11.6 Usuwanie przeszkód z dna otworów

żym utrudnieniem w wierceniu są pojedyncze głazy i kamienie, występujące w gruntach spoistych i niespoistych na

ró

żnych głębokościach. Ustalenie wymiarów i sposobu u łożenia kamienia w dnie otworu jest istotne dla doboru metody

jego wydobycia, rozkruszenia b

ądź zepchnięcia poza obręb otworu.

Kamienie o niewielkiej

średnicy zwykle można wydobywać z dna otworu za pomocą świdra rurowego lub świdra

zwojowego sto

żkowego. W przypadku napotkania kamienia zakrywaj ącego część dna otworu należy dążyć do

zepchni

ęcia go na bok za pomocą świdra zwojowego stożkowego. Zepchnięcie kamienia rzadko się udaje, a nawet gdy

ę uda i rury przejdą obok kamienia, to wzrasta tarcie rur o grunt i kamie ń, co na ogół zmusza do wprowadzenia nowej

kolumny rur o mniejszej

średnicy.

W przypadku napotkania du

żego kamienia, zakrywającego całe dno otworu, zwykle używa się świdrów udarowych

łut) w celu rozkruszenia go. Dno otworu podczas d łutowania należy dokładnie oczyścić, a but rury powinien opierać

ę na kamieniu. Po kilkakrotnym opuszczeniu d łuta należy rury okładzinowe nieco podciągnąć do góry, a następnie

opu

ścić świder zwojowy stożkowy w celu usunięcia okruchów kamienia.

że się zdarzyć, że świder normalnie się zagłębia w grunt, natomiast rury opierają się na kamieniu. Wówczas

najlepiej jest zmieni

ć średnicę rur, gdyż próba usunięcia kamienia może doprowadzić do jego opadnięcia na dno

otworu, a w konsekwencji do uniemo

żliwienia dalszego wiercenia.

żeli przeszkoda znajduje się na niewielkiej głębokości (ok. 2 m do 3 m), to zwykle najlepszym rozwi ązaniem jest

wykopanie i usuni

ęcie jej, zwłaszcza gdy na danym terenie kamienie często występują na tej głębokości lub

przestawienie otworu.

11.7 Wiercenia poni

żej zwierciadła wód gruntowych

Prowadzenie wiercenia w gruntach przepuszczalnych: w gruntach niespoistych (piaski, pospó

łki, żwiry), w gruntach

ło spoistych (pyły, piaski gliniaste, pyły piaszczyste) oraz w gruntach organicznych, poniżej zwierciadła wody

gruntowej wymaga przestrzegania nast

ępujących warunków:

–

po nawierceniu warstwy wodono

śnej należy zaczekać do ustabilizowania się zwierciadła wody (dokonując

obserwacji hydrogeologicznych),

–

przy wierceniu w warstwach wodono

śnych rury okładzinowe powinny wyprzedzać świder,

–

w celu zrównowa

żenia ciśnienia piezometrycznego konieczne jest dolewanie do otworu wody,

–

po przewierceniu warstwy wodono

śnej i zagłębieniu się w jednorodną warstwę nieprzepuszczalną należy

bezwzgl

ędnie zamknąć dopływ wody do otworu, po czym należy wybrać wodę z kolumny rur okładzinowych,

aby dalsze wiercenie prowadzi

ć „na sucho”..

Zbli

żanie się do poziomu zwierciadła wody gruntowej można przewidzieć na podstawie obserwacji zmian zachodz ących

w gruntach w czasie wiercenia otworu. S

ą to przede wszystkim zmiany barwy gruntu (np. wskutek orsztynizacji), nacieki

ęglanu wapnia oraz zwiększona wilgotność.

11.8 Zamykanie wód

11.8.1 Wprowadzenie

Zamkni

ęcie wody polega na odizolowaniu przewierconej warstwy wodono śnej od warstw gruntu leżących poniżej przez

umieszczenie rur w ni

żej leżącej warstwie nieprzepuszczalnej i uszczelnieniu przestrzeni poza rurami.

Zamkni

ęcie warstwy wodonośnej umożliwia:

–

wiercenie otworu na sucho, bez obecno

ści wody na dnie otworu,

–

pobieranie próbek o naturalnej wilgotno

ści,

–

przeprowadzenie obserwacji hydrogeologicznych.

Najcz

ęściej stosuje się:

–

samoczynne zamkni

ęcie wód,

–

zamkni

ęcie wody przez iłowanie.

11.8.2 Samoczynne zamykanie wód

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 16

Samoczynne zamykanie dop

ływu wód uzyskuje się przez wciśnięcie rur okładzinowych na głębokość od 0,5 m do 1,0 m

w warstw

ę gruntów spoistych (iły, gliny), leżących poniżej warstwy wodonośnej. Ten sposób zamknięcia daje pozytywne

wyniki w nast

ępujących przypadkach:

–

wyst

ępowania sączenia wody w gruntach trudno przepuszczalnych,

–

warstwy wodono

śne mają niewielką miąższość,

–

gdy zwierciad

ło wody gruntowej jest swobodne lub gdy ci śnienie wód napiętych jest małe.

Po wci

śnięciu rur dalsze wiercenie należy wykonywać w nowej kolumnie rur.

11.8.3 Zamykanie wód przez i

łowanie

Zamykanie wody przez i

łowanie wykonuje się w warstwie izolacyjnej o miąższości 2 - 4 m, a jedynie w uzasadnionych

przypadkach w warstwie o mniejszej mi

ąższości. Warstwę izolacyjną stanowią wszystkie grunty spoiste. Ten sposób

zamkni

ęcia daje dobre wyniki w następujących przypadkach:

–

wyst

ępowania gruntów mało spoistych i spoistych z dużą domieszką piasku, w których samoczynne

zamkni

ęcie wody nie daje rezultatów,

–

wyst

ępowania wód pod znacznym ciśnieniem,

–

konieczno

ści przeprowadzenia szczegółowych obserwacji hydrogeologicznych wymagaj ących długotrwałego

zamkni

ęcia warstw wodonośnych.

Uzyskanie pozytywnych wyników zamkni

ęcia wody przez zaiłowanie wymaga odpowiedniego przygotowania i łu oraz

przygotowania dna otworu wiertniczego. Do i

łowania najlepiej nadają się iły „tłuste”, z dużą zawartością montmorylonitu

i bentonitu, bez domieszki humusu.

ł przygotowany do iłowania powinien stanowić jednolitą masę plastyczną. Uzyskać ją można przez rozrobienie iłu z

wod

ą. Plastyczność iłu sprawdza się formując dwie kule o średnicy 10 cm, które po uderzeniu o siebie zlepiaj ą się, a

przy rozrywaniu oddzielaj

ą się od siebie wzdłuż powierzchni stanowiącej naturalny przełom. Jeśli złączone kule przy

rozerwaniu oddzielaj

ą się od siebie wzdłuż powierzchni styku, to należy uznać, że ił został niewłaściwie rozdrobniony i

nie ma odpowiedniego stanu plastycznego.

Z i

łu rozdrobnionego do odpowiedniego stanu plastycznego formuje si ę kule o średnicy nie przekraczającej połowy

średnicy rur osłonowych. Przed wrzuceniem kuł iłu do otworu wiertniczego zaleca się je nieco osuszyć w celu
utworzenia si

ę twardej powłoki, zabezpieczającej kule przed rozmazywaniem się na powierzchni rur oraz ich zlepianiem

w czasie spadania.

Przygotowanie otworu wiertniczego do i

łowania polega na przewierceniu gruntów spoistych, w których ma by ć

umieszczona kolumna rur os

łonowych, do głębokości nie mniejszej niż 1 m poniżej ich stropu i równoczesnym

opuszczeniu rur. Nast

ępnie należy pogłębić otwór o 2 m, przy czym pierwszy metr tego odcinka wiercenia nale ży

wierci

ć świdrem rurowym jednonożowym w celu uzyskania otworu o średnicy nieco większej od średnicy rur

ładzinowych, zaś końcowy odcinek świdrem rurowym dwunożowym, umożliwiającym uzyskanie otworu o średnicy

nieco mniejszej od

średnicy rur.

Tak przygotowany otwór wype

łnia się kulami iłowymi. Gdy w otworze woda występuje blisko powierzchni terenu,

zazwyczaj wrzuca si

ę kule w odstępach kilkunastu sekund, natomiast gdy zwierciad ło wody gruntowej utrzymuje się

łęboko, kule iłu opuszcza się łyżką wiertniczą.

Po wype

łnieniu otworu kulami iłu na wysokość 2 m należy podciągnąć rury okładzinowe o 1 m, a ił ubić ubijakiem

umocowanym na

żerdziach. W ten sposób postępuje się aż do całkowitego zaiłowania otworu na przestrzeni warstwy

nieprzepuszczalnej (o mi

ąższości 2 m).

W celu uzyskania d

ługotrwałego zamknięcia zaleca się obciążyć na kilka godzin ił wypełniający otwór. Do obciążenia

że być wykorzystana kolumna rur zamknięta od dołu drewnianym korkiem.

Po skonsolidowaniu si

ę iłu można rozpocząć wciskanie rur osłonowych. W przypadku trudności wciśnięcia rur należy

wybra

ć część iłu. Rury osłonowe powinny osiągnąć dno wcześniej wywierconego otworu, a nawet zagłębić się w grunt

jeszcze bardziej. Po wci

śnięciu rur nie należy nimi manipulować.

Po zamkni

ęciu wody należy przeprowadzić kontrolę szczelności. Szczelność otworów geologiczno-inżynierskich

sprawdza si

ę wybierając ił z otworu i podwiercając na głębokość 0,5 m poniżej rur osłonowych. Po całkowitym

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 17

osuszeniu dna otworu wstrzymuje si

ę prace (tzw. stójka) na 6 h w celu sprawdzenia, czy nie nast ąpi dopływ wody.

Gdyby próba szczelno

ści wypadła negatywnie, zabieg należy powtórzyć.

Do zamkni

ęcia wody powinno się stosować specjalnie przygotowane produkty.

11.9 Likwidacja otworów wiertniczych

Wiercenia badawcze wykonywane w celu rozpoznania i ustalenia przydatno

ści podłoża gruntowego niejednokrotnie

wykonywane s

ą w najbliższym sąsiedztwie, a nawet wewnątrz obrysu fundamentów projektowanych obiektów

budowlanych i pozostawione otwory wiertnicze mog

łyby spowodować trwałe pogorszenie warunków geotechnicznych w

pod

łożu i zmiany warunków hydrologicznych w miejscu wiercenia. Z tego powodu ka żdy otwór wiertniczy powinien być

zlikwidowany w taki sposób, aby:

–

przywróci

ć nośność podłoża gruntowego w miejscu wiercenia,

–

nie dopu

ścić do trwałego połączenia wód z różnych poziomów.

żna zastosować następujące sposoby likwidacji otworów:

–

zasypanie otworu gruntem sypkim lub spoistym, zgodnie z profilem geologicznym i z zachowaniem zbli

żonej

przepuszczalno

ści warstwy,

–

łowanie otworu,

–

wype

łnienie otworu np. zaczynem cementowym (cementacja).

W wi

ększości przypadków geologiczno-inżynierskie otwory wiertnicze są likwidowane pierwszym sposobem, przez

zasypanie urobkiem. W celu zapewnienia w

łaściwej nośności przy zasypywaniu otworu gruntem spoistym należy ubijać

grunt warstwami o grubo

ści nie przekraczającej 0,5 m. Warstwy wodonośne zasypuje się w rurach osłonowych

podci

ąganych w miarę zasypywania. Gruntów niespoistych nie należy ubijać.

łowanie stosuje się w przypadku nawiercenia kilku warstw wodono śnych o zwierciadle napiętym. W celu uniknięcia

zmian warunków hydrogeologicznych nale

ży dążyć do zamknięcia wody gruntowej w jej warstwie wodonośnej, by nie

dopu

ścić do połączenia wód z różnych poziomów. Kowanie otworu w warstwach spoistych wykonuje si ę podobnie, jak

zamykanie wód, tj. przez ubijanie w otworze wiertniczym warstw i

łu plastycznego, przy równoczesnym podciąganiu rur

w gór

ę. Rury należy podciągać stopniowo, a ubijanie powinno być mocne i dokładne. Do iłowania można używać

gruntów spoistych: glin zwi

ęzłych lub iłu, pochodzących z urobku wiertniczego.

Cementacj

ę stosuje się rzadko, głównie przy wierceniu głębokich otworów w skałach, na terenach występowania

zjawisk krasowych, osuwisk oraz ska

ł silnie spękanych. Cementację otworów wykonuje się także w przypadku potrzeby

wzmocnienia pod

łoża lub w przypadku likwidacji otworów, w których stwierdzono wyst ępowanie wód pod ciśnieniem.

Likwidacj

ę otworu zaprawą cementową wykonuje się podobnie jak likwidację przez iłowanie. Stosunek cementu do

piasku powinien wynosi

ć 1:5.

11.10 Przedstawienie wyników bada

Oprócz wymaga

ń podanych w 2.3 zakres dziennika wiercenia powinien zawiera ć następujące dane podstawowe:

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 18

–

dat

ę,

–

lokalizacj

ę otworu,

–

kierunek odwiertu,

–

łębokość swobodnego zwierciadła wody, gdy występuje,

–

metod

ę wiercenia pilotowego (wstępnego), jeśli zastosowano,

–

zastosowane rurowanie,

–

zastosowanie p

łuczki wiertniczej,

–

wype

łnienia w odwiercie,

–

kolor i zmiany koloru p

łuczki wiertniczej,

–

utrat

ę płuczki wiertniczej, jeśli wystąpiła,

–

śnienie płuczki wiertniczej i objętość krążącego płynu,

–

okre

ślenie i rodzaj stosowanego próbnika,

–

średnicę lub wymiar próbki,

–

łębokość pobrania i długość próbki, części górnej i podstawy próbki,

–

przelot wiercenia rdzeniowego,

–

nacisk na ostrze tn

ące,

–

nazw

ę skały, nieciągłości i stopień zwietrzenia oparte na badaniu wizualnym próbki przez wiertacza i jego

ocen

ę kategorii próbki (w skałach),

–

jakiekolwiek przeszkody i trudno

ści napotkane podczas operacji pobierania próbek.

12 Pobieranie próbek gruntu

12.1 Wprowadzenie

Celem pobierania próbek gruntu jest okre

ślenie rodzaju gruntu i parametrów geotechnicznych pod łoża gruntowego na

podstawie przeprowadzonych bada

ń laboratoryjnych.

żnymi właściwościami gruntu, niezbędnymi w projekcie geotechnicznym, są parametry wytrzymałościowe i

charakterystyka odkszta

łceń. W laboratorium właściwości te mogą być uzyskane tylko z badań wysokiej jakości próbek

o nienaruszonej strukturze, reprezentatywne dla poszczególnych warstw gruntu. Uzyskanie nienaruszonych próbek z
gruntów niespoistych jest mo

żliwe tylko przy użyciu specjalnych metod nie ujętych w tej normie. Parametry

wytrzyma

łościowe i odkształceniowe gruntów niespoistych wyznacza się z reguły za pomocą badań „in situ” i

potwierdza badaniami próbek o naruszonej strukturze. Rodzaj gruntu mo

żna określić na podstawie próbek o naruszonej

strukturze.

Badania laboratoryjne do okre

ślenia rodzaju gruntu i jego parametrów geotechnicznych przedstawiono w

PN-88/B-04481.

12.2 Okre

ślenia i zasady pracy

12.2.1 Kategorie pobierania próbek

ą trzy kategorie pobierania próbek:

–

kategoria A;

–

kategoria B;

–

kategoria C.

Metody pobierania próbek zaliczone do kategorii A umo

żliwiają otrzymanie próbek, w których nie występują lub

zdarzaj

ą się tylko niewielkie naruszenia struktury gruntu powsta łe podczas pobierania lub transportu. Wilgotno ść i

wska

źnik porowatości próbki gruntu są takie same jak „in situ”. Nie występują żadne zmiany w składzie mineralnym lub

chemicznym gruntu.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 19

Metody pobierania próbek zaliczone do kategorii B umo

żliwiają otrzymanie próbek, które zawierają wszystkie składniki,

w tych samych proporcjach jak grunt „in situ” z zachowaniem naturalnej wilgotno

ści. Można określić ogólne położenie

ró

żnych warstw gruntów lub składników. Struktura gruntu jest naruszona.

Stosuj

ąc metody pobierania próbek gruntu zaliczone do kategorii C otrzymuje si ę próbki gruntu o całkowicie zmienionej

strukturze. Ogólny uk

ład różnych warstw gruntów i ich składników jest tak zmieniony, że nie jest możliwe dokładne

okre

ślenie położenia warstw „in situ”. Wilgotność próbki może być inna niż gruntu, z którego ją pobrano.

12.2.2 Wspó

łczynnik powierzchni i wewnętrzny prześwit próbnika

Wspó

łczynnik powierzchni C

[%] próbnika jest okre

ślony jako:

gdzie:

wewn

ętrzna średnica ostrza tnącego,

najwi

ększa zewnętrzna średnica ostrza tnącego.

Wspó

łczynnik powierzchni jest jednym z parametrów okre ślających mechaniczne naruszenie struktury gruntu,

odpowiadaj

ący stosunkowi objętości gruntu przemieszczonego przez cylinder do obj ętości próbki.

Minimalna d

ługość cylindra, przy której można stosować współczynnik powierzchni równa się dwukrotnej zewnętrznej

średnicy cylindra lub ostrza tnącego (rysunek 13).

Cienko

ścienne próbniki mają cylindry o współczynniku powierzchni równym lub mniejszym niż 15 %, a grubościenne o

wspó

łczynniku większym niż 15 %.

Wspó

łczynnik wewnętrznego prześwitu C

(%) cylindra jest okre

ślony jako:

gdzie:

wewn

ętrzna średnica ostrza tnącego,

wewn

ętrzna średnica cylindra lub wkładki.

Wspó

łczynnik wewnętrznego prześwitu jest jednym z parametrów, który określa mechaniczne naruszenie struktury

gruntu spowodowane tarciem o wewn

ętrzną ściankę cylindra lub wykładziny.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 20

Rysunek 13 - Okre

ślenia i wymiary próbników

12.2.3 Techniki pobierania próbek

Techniki otrzymywania próbek gruntu mo

żna podzielić na cztery grupy:

–

pobieranie próbek metod

ą wciskania/wbijania, w której próbnik rurowy lub szczelinowo-rurowy zako ńczony

ostrzem tn

ącym jest wprowadzany w podłoże statycznie (przez wciskanie), dynamicznie (wbijanie) lub

wibracyjnie. Próbnikami wciskanymi s

ą zwykle otwarte próbniki rurowe lub tłokowe. Przy pobieraniu próbek

kategorii A lub B stosowane s

ą przeważnie próbniki wciskane;

–

obrotowo-rdzeniowe pobieranie próbek, w którym próbnik rurowy zako

ńczony ostrzem tnącym, przez obrót

zag

łębia się w grunt i umożliwia pobranie rdzenia. Próbniki obrotowo-rdzeniowe mog ą mieć pojedynczą,

podwójn

ą lub potrójną rdzeniówkę, z wykładziną lub bez. Obrotowo-rdzeniowe pobieranie próbek jest zwykle

stosowane w kategorii B, a w pewnych przypadkach przy pobieraniu próbek kategorii A. Obrotowo-rdzeniowe
pobieranie próbek mo

że być zastąpione przez wibracyjne pobieranie próbek;

–

pobieranie próbek gruntu

świdrem ręcznym lub mechanicznym. Pobieranie próbek za pomoc ą świdra

stosowane jest zwykle w kategorii C, rzadko w kategorii B;

–

pobieranie próbek w postaci bloków wycinanych r

ęcznie z szybika badawczego, szybu lub sztolni albo z

ększych głębokości za pomocą specjalnie wykonanych do tego celu próbników z zastosowaniem metody

wycinania. Pobieranie próbek w postaci bloków jest najcz

ęściej stosowane w kategorii A.

12.2.4 Klasy jako

ści próbek gruntu

Próbki gruntu do bada

ń laboratoryjnych są zaliczane do jednej z pięciu klas jakości w zależności od właściwości gruntu,

co do których zak

łada się, że pozostaną niezmienione podczas pobierania próbek i przygotowania ich do bada ń. Klasy

jako

ści są opisane w tablicy 3.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 21

Tablica 3 - Klasy jako

ści próbek gruntu do badań laboratoryjnych

łaściwości gruntu/klasa jakości

Niezmienione w

łaściwości gruntu

uziarnienie
wilgotno

ść

ęstość, stopień zagęszczenia, przepuszczalność

ściśliwość, wytrzymałość na ścinanie

+
+
+
+

+
+
+

+
+

łaściwości, które można określić

kolejno

ść warstw

granice warstw - ogólnie
granice warstw - dok

ładnie

granice Atterberga, g

ęstość właściwa,

zawarto

ść części organicznych

wilgotno

ść

ęstość objętościowa, stopień zagęszczenia, porowatość,

przepuszczalno

ść ściśliwość, wytrzymałość na ścinanie

+
+
+
+
+
+

+
+

Kategoria pobierania próbek do bada

12.3 Oprzyrz

ądowanie

12.3.1 Podstawowe wymagania dotycz

ące próbników

Wyposa

żenie próbnika powinno umożliwiać:

–

pobieranie gruntu do próbnika i utrzymywania go podczas wydobywania próbnika;

–

uzyskanie próbki z minimalnym naruszeniem materia

łu podczas pobierania, a także przed i po tej operacji.

Konstrukcja próbnika powinna zapewnia

ć otrzymanie próbek gruntu o wymaganej jako ści.

12.3.2 Wymagania dotycz

ące próbników wciskanych/wbijanych

12.3.2.1 Wymagania ogólne

W kategorii A stosowane s

ą próbniki, które spełniają ogólne wymagania przedstawione w 12.3.2.2 do 12.3.2.7.

Spe

łnianie tych wymagań nie gwarantuje, że zawsze otrzymamy próbki o nienaruszonej strukturze, ale powinno

przynajmniej minimalizowa

ć naruszenie struktury próbek i nie powinno wp ływać na wyniki badań laboratoryjnych

wykonanych na tych próbkach.

12.3.2.2

Średnica cylindra

Przy pobieraniu próbek kategorii A nie nale

ży stosować cylindra o średnicy wewnętrznej mniejszej niż 80 mm, a w

łabych iłach mniejszej niż 50 mm. Przekrój poprzeczny cylindra powinien być kołowy.

Dla próbek kategorii A polecane s

ą cylindry mające średnicę wewnętrzną 100 mm.

12.3.2.3 D

ługość cylindra

Przy pobieraniu próbek kategorii A maksymalna d

ługość cylindra powinna być taka, aby tarcie o wewnętrzną ścianę i

adhezja, podczas pobierania próbek nie mia

ły zbyt dużego wpływu na wyniki badań laboratoryjnych.

Przy pobieraniu próbek kategorii A d

ługość cylindra powinna być od 2,5 do 6 razy większa od jego wewnętrznej

średnicy.

12.3.2.4 Grubo

ść ścianki cylindra

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 22

Grubo

ść ścianki cylindra powinna być wystarczająca, aby nie ulegała odkształceniom podczas wprowadzania w grunt i

jednocze

śnie na tyle mała, aby minimalizować naruszenie próbki podczas wprowadzania cylindra.

W pewnych przypadkach, w zale

żności od rodzaju próbnika i gruntu można stosować wykładziny wewnątrz cylindra.

Przy pobieraniu próbek kategorii A wspó

łczynnik powierzchni cylindra powinien być możliwie mały, zgodnie z

wymagan

ą wytrzymałością cylindra.

Przy pobieraniu próbek kategorii A metod

ą wciskania/wbijania w słabych iłach zalecany jest współczynnik powierzchni

mniejszy ni

ż 15 %.

Przy pobieraniu próbek kategorii A w niewra

żliwych gruntach spoistych współczynnik powierzchni cylindra powinien być

mniejszy ni

ż 30 %.

12.3.2.5 Kszta

łt ostrza tnącego

Kraw

ędź ostrza tnącego powinna być ostra, a zaostrzenie pod kątem tak małym jak to możliwe ze względów

praktycznych.

Zaostrzenie k

ąta powinno być określone zgodnie ze współczynnikiem powierzchni. Dla próbnika ze wspó łczynnikiem

powierzchni powy

żej 15 % zaostrzenie krawędzi powinno być mniejsze niż 10°, z wyjątkiem samej krawędzi, gdzie kąt

żna zwiększyć w celu uniknięcia łatwego zniszczenia krawędzi ostrza.

12.3.2.6 Wspó

łczynnik wewnętrznego prześwitu

ętrze cylindra lub wykładziny powinno być czyste i gładkie, bez wystających krawędzi czy nieregularności, które

mog

ą naruszać grunt.

Wspó

łczynnik wewnętrznego prześwitu powinien być wystarczająco duży, aby umożliwić pewne poprzeczne

rozszerzanie próbki, ale niezbyt du

ży, aby nie dopuścić do nadmiernych deformacji i nie powodowa ć niepotrzebnych

narusze

ń próbki, a także nie powinien całkowicie eliminować tarcia na wewnętrznej ścianie cylindra, co spowodowałoby

utrat

ę próbki podczas wyciągania próbnika.

Przy pobieraniu próbek kategorii A zalecany wspó

łczynnik prześwitu wewnętrznego zawiera się w przedziale od 0,5 %

do 1,0 % dla gruntów spoistych i powy

żej 3 % dla pozostałych rodzajów gruntu.

12.3.2.7 Zamykacz cylindra

Zamykacz pomi

ędzy ostrzem tnącym a cylindrem stosuje się w gruntach, z których trudno pobierać próbki, ale raczej

nie w gruntach spoistych. Zastosowanie urz

ądzenia zamykającego powoduje naruszenie struktury próbki.

12.4 Procedura pobierania próbek

12.4.1 Wybór metody pobierania próbek

Kategori

ę oraz metodę pobierania próbek należy wybrać w zależności od wymaganej jakości próbki do określenia

rodzaju gruntu i bada

ń laboratoryjnych.

Średnica próbki gruntów zawierających duże ziarna powinna być dobierana z uwzględnieniem wymiaru największych
ziaren badanego materia

łu.

Metody pobierania próbek powoduj

ą różne naruszenia struktury próbki. Jakość próbki pobranej z tego samego próbnika

że się zmieniać w zależności od rodzaju badanego gruntu, obecno ści wody gruntowej i metody pobierania.

Przy wyborze próbek do bada

ń laboratoryjnych i interpretacji wyników tych bada ń należy brać pod uwagę procedurę

pobierania próbek, ich transport i przechowywanie.

12.4.2 Pobieranie próbek metod

ą wciskania/wbijania

W celu uzyskania dobrej jako

ści próbek w gruncie twardoplastycznym lub stosuj ąc próbniki rurowe należy wykonać

wiercenie wst

ępne. Technika wiercenia powinna być taka, aby minimalizować naruszenie struktury gruntu. Odwierty w

gruncie niestatecznym powinny by

ć rurowane lub stabilizowane płuczką wiertniczą.

Przy pobieraniu próbek kategorii A za pomoc

ą próbników rurowych otwory nierurowane w słabym gruncie spoistym

nale

ży wypełnić wodą lub płuczką wiertniczą. Poziom płuczki powinien być utrzymany na poziomie zwierciadła wody

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 23

gruntowej lub nieznacznie powy

żej.

Przy pobieraniu próbek kategorii A powy

żej poziomu wody gruntowej otwór wiertniczy powinien by ć suchy. Może on być

wype

łniony płuczką wiertniczą lub wodą tylko w przypadku występowania wody artezyjskiej.

Przy pobieraniu próbek kategorii A otwór powinien by

ć oczyszczony z gruntu o naruszonej strukturze. Przed pobraniem

próbki gruntu próbnikiem rurowym otwór rurowany powinien by

ć oczyszczony do krawędzi rury osłonowej.

Oczyszczanie nie jest wymagane, gdy otwór jest nierurowany, a zamkni

ęty próbnik tłokowy jest wciskany w grunt o

nienaruszonej strukturze.

Próbnik t

łokowy powinien być zamknięty podczas przeciskania przez warstwę gruntu naruszonego tj. zanim nastąpi

rzeczywiste pobranie próbki.

Przy pobieraniu próbek kategorii A w gruntach mi

ękkoplastycznych i plastycznych próbnik powinien by ć wprowadzany

w grunt do ustalonej wcze

śniej głębokości przez ciągłe wciskanie. Próbnik nie powinien si ę obracać podczas ruchu w

dó

ł.

W twardoplastycznych gruntach spoistych próbnik mo

że być wbijany, co jednak może spowodować dodatkowe

naruszenie struktury próbki.

Próbnik powinien by

ć wyciągany powoli i równomiernie bez obracania.

Wskazane jest wyci

ąganie próbnika po odczekaniu kilku minut, tak aby mog ła powstać dostateczna przyczepność

pomi

ędzy próbką a ścianą próbnika.

Przy pobieraniu próbek kategorii A po od

łączeniu próbnika od głowicy, naruszony grunt z górnej części próbki powinien

zosta

ć usunięty. Górna część próbki powinna być zabezpieczona np. przy pomocy gumowego uszczelnienia, a pusta

przestrze

ń wypełniona np. urobkiem z wiercenia, oddzielonym od próbki foli ą.

Próbki kategorii A i B powinny by

ć uszczelnione natychmiast po pobraniu, aby zapobiec zmianom wilgotno ści.

12.4.3 Transport i magazynowanie próbek

Przy pobieraniu próbek kategorii A nale

ży postępować w taki sposób, aby nie wystąpiły naruszenia struktury próbki po

wyj

ęciu próbnika, podczas transportu i magazynowania próbek.

Próbki kategorii A nale

ży chronić przed wysoką temperaturą, mrozem, wibracjami i wstrząsami podczas załadunku,

transportu i magazynowania.

Próbki kategorii A nale

ży przechowywać podczas transportu w kontenerze, a w laboratorium w sta łej temperaturze i

wilgotno

ści, jak najbardziej zbliżonych do warunków „in situ”.

12.5 Przedstawienie wyników badania

12.5.1 Sprawozdanie z wierce

Oprócz wymaga

ń ustalonych w 2.3 sprawozdanie z wierceń powinno zawierać następujące informacje:

–

dat

ę wiercenia,

–

wspó

łrzędne i numer wiercenia,

–

ędną powierzchni terenu przy każdym otworze lub inny poziom odniesienia np. kryza rury,

–

profil litologiczny,

–

wyniki obserwacji hydrogeologicznych w otworze,

–

metod

ę wiercenia wstępnego, jeśli została zastosowana,

–

łębokość zarurowania przy każdym pobraniu próbki,

–

zastosowan

ą płuczkę wiertniczą i jej poziom w otworze,

–

typ zastosowanego próbnika np. odniesienie do standardu, je

śli istnieje,

–

ędną lub głębokość górnej części i podstawy próbki,

–

wszystkie przeszkody i trudno

ści, które wystąpiły podczas pobierania próbek.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 24

12.5.2 Oznakowanie próbek

Wszystkie próbki nale

ży numerować, rejestrować i oznaczać etykietą natychmiast po pobraniu z otworu wiertniczego

lub wykopu.

Etykietka próbki powinna zawiera

ć następujące dane:

–

numer identyfikacyjny;

–

dat

ę pobrania próbek;

–

numer otworu wiertniczego;

–

metod

ę pobrania próbek i typ zastosowanego próbnika;

–

ędną lub głębokość górnej części i podstawy próbki.

Próbki nale

ży oznakować, tak aby nie było wątpliwości co do położenia górnej części i podstawy próbki.

Na etykiecie powinien by

ć podany rodzaj gruntu na podstawie badania makroskopowego.

12.5.3 Sprawozdanie z pobierania próbek

Sprawozdanie z pobierania próbek powinno by

ć przejrzyste i dokładne oraz powinno zawierać nie tylko dane konieczne

do okre

ślenia profilu gruntu i głębokości pobrania próbek, ale również inne obserwacje, które przyczynią się do oceny

stanu próbek i ich fizycznych w

łaściwości „in situ”.

Nale

ży także zarejestrować nieudane operacje pobierania próbek gruntu.

13 Pobieranie próbek ska

13.1 Wprowadzenie

Celem pobierania próbek ska

ł jest uzyskanie odpowiednich próbek do okre ślenia rodzaju skały i do badań

laboratoryjnych w celu otrzymania wiarygodnych informacji o danej warstwie.

żnymi właściwościami skał niezbędnymi w projektowaniu geotechnicznym s ą struktura oraz parametry

wytrzyma

łościowe i odkształceniowe. Właściwości te można określić przy pomocy badań laboratoryjnych na próbkach

wysokiej jako

ści, reprezentatywnych dla danej warstwy.

13.2 Opróbowanie

13.2.1 Kategorie pobierania próbek

Pobrane próbki powinny zawiera

ć wszystkie składniki mineralne warstwy, z której są pobierane. Próbki nie powinny być

zanieczyszczone materia

łem z innej warstwy ani dodatkami używanymi podczas pobierania próbek, jeżeli niemożliwe

łoby ich odróżnienie.

Istniej

ą trzy kategorie pobierania próbek do opisu i bada ń laboratoryjnych:

–

kategoria A;

–

kategoria B;

–

kategoria C.

W próbkach kategorii A nie wyst

ąpiło lub wystąpiło jedynie nieznaczne naruszenie struktury ska ły. Właściwości

wytrzyma

łościowe i odkształceniowe, wilgotność, gęstość, porowatość i przepuszczalność próbek skały odpowiadają

warto

ściom „in situ”. Nie wystąpiły zmiany w składzie mineralnym i chemicznym skały.

W kategorii B otrzymuje si

ę próbki zawierające wszystkie składniki masywu skalnego in situ, w ich oryginalnych

proporcjach, a kawa

łki skały zachowały swoje właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe, wilgotność, gęstość i

porowato

ść.

W kategorii B otrzymuje si

ę próbki umożliwiające rozpoznanie układu warstw i nieciągłości w masywie skalnym.

Struktura ska

ły jest naruszona, a zatem także zmienione są jej właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe,

wilgotno

ść, gęstość, porowatość i przepuszczalność.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 25

W kategorii C struktura masy skalnej i jej nieci

ągłości zostały całkowicie zmienione. Materiał skalny może być

pokruszony. Mog

ą wystąpić niektóre zmiany w składnikach lub składzie chemicznym materiału skalnego. Rodzaj skały i

jej pochodzenie, tekstura i struktura mog

ą jednak zostać zidentyfikowane.

13.2.2 Rozpoznawanie rodzaju ska

ły w terenie

Wizualne okre

ślenie rodzaju skały powinno być oparte na badaniu masywu skalnego i próbek obejmuj ąc także

wszystkie szczeliny i nieci

ągłości.

Przekrój ska

ły z uwzględnieniem klasyfikacji zwietrzenia powinien nawi ązywać do procesów geologicznych i powinien

obejmowa

ć strefy od skały macierzystej do skały zwietrzałej.

Uproszczona klasyfikacja zwietrzenia ska

ły, obejmująca sześć stopni, jest podana w załączniku 1.

Nieci

ągłościami są: płaszczyzna uwarstwienia (spąg i strop), ciosy, szczeliny, spękania i uskoki. Należy je klasyfikować

żywając jednoznacznych terminów.

13.2.3 Uzysk rdzenia

Wska

źnik nieciągłości ośrodka, RQD jest to suma długości wszystkich odcinków rdzenia, których d ługość wynosi 10 cm

lub wi

ęcej, mierzona wzdłuż osi rdzenia, wyrażona jako procent długości przelotu rdzenia.

Uzysk litego rdzenia SCR jest to d

ługość odcinków rdzenia w kształcie cylindrów, wyrażona jako procent długości

przelotu rdzenia.

łkowity uzysk rdzenia, TGR jest to całkowita długość uzyskanej próbki rdzenia, wyrażona jako procent długości

przelotu rdzenia.

13.2.4 Wspó

łczynnik powierzchni i wewnętrzny prześwit próbnika

Wspó

łczynnik powierzchni i wewnętrzny prześwit próbnika zdefiniowany w 12.2.2, określa mechaniczne naruszenia

struktury podczas pobierania próbek ska

ły, której dostrzegalna część jest zwietrzała (naruszona).

13.3 Oprzyrz

ądowanie

13.3.1 Podstawowe wymagania dotycz

ące próbników

Próbnik powinien mie

ć odpowiednie elementy aby:

–

pobra

ć masę skalną do próbnika i utrzymać ją tam podczas odrywania próbki i wyciągania próbnika;

–

pobra

ć próbki o akceptowanym stopniu naruszenia w stosunku do macierzystej ska ły.

13.3.2 Metody pobierania próbek

Metody pobierania próbek ska

ł związane są ze strukturą i stopniem zwietrzenia skały i wymaganą klasą jakości do

bada

ń laboratoryjnych:

–

kategoria A lub B: wiercenie obrotowo-rdzeniowe, w którym cylinder z ostrzem tn

ącym na jego dolnym końcu

jest wprowadzany przez obrót w skale i w ten sposób uzyskuje si

ę rdzeń próbki;

–

kategoria A lub B: pobieranie próbek metod

ą wciskania/wbijania, w którym cylinder lub cylinder szczelinowy

maj

ący ostrze tnące przy jego niższym końcu jest wprowadzany w bardzo, lub całkowicie, zwietrzałą skałę

statycznie albo dynamicznie. Próbniki wciskane/wbijane to próbniki t

łokowe lub otwarte próbniki rurowe;

–

kategoria C: pobieranie próbek

łyżką wiertniczą lub świdrem, próbka jest pobierana bezpo średnio z narzędzia

wiertniczego;

–

kategoria C: pobieranie próbek przez urabianie, w którym ska

ła, przerobiona i pokruszona przez liny i żerdzie

narz

ędzi udarowych lub tnących, jest przenoszona na powierzchnię za pomocą czerpaka lub za pomocą

obiegu p

łuczki wiertniczej;

–

kategoria A: blokowe pobieranie próbek wykonywane przez r

ęczne wycinanie z próbnej odkrywki sztolni lub

tuneli albo u

żywając specjalnych próbników.

Wybór metody powinien by

ć dokonany w zależności od jakości próbki wymaganej do określenia rodzaju skały i do

bada

ń laboratoryjnych.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 26

Do ska

ły całkowicie zwietrzałej można stosować wszystkie techniki pobierania próbek opisane w 13.3.2.

Wymagania i procedura pobierania próbek metod

ą wciskania/wbijania w skałach wysoce lub całkowicie zwietrzałych są

podobne do wymaga

ń i procedur pobierania próbek gruntu opisanych w 12.3.2 i 12.4.

Do ska

ł niezwietrzałych oraz słabo do zwietrzałych można stosować następujące techniki;

–

wiercenie obrotowe;

–

wycinanie;

–

pobieranie próbek w postaci bloków.

13.3.3 Wymagania dotycz

ące próbników obrotowych

Próbniki obrotowe w kategorii A pobierania próbek ska

ł powinny spełniać ogólne wymagania w zależności od

nieci

ągłości masywu skalnego i stopnia zwietrzenia ska ły, które przedstawiono poniżej.

Spe

łnianie tych wymagań nie zawsze może gwarantować uzyskanie próbek o nienaruszonej strukturze. Zazwyczaj

niemo

żliwe jest uzyskanie próbek nienaruszonych z bardziej roz łożonych skał, zwłaszcza gdy w strukturze skały

dominuj

ą nieciągłości. Jednakże spełnianie tych wymagań powinno co najmniej minimalizowa ć naruszenie struktury

próbek.

Pojedyncza rdzeniówka obraca si

ę bezpośrednio na rdzeniu i próbki otrzymane tą metodą można zaliczyć do kategorii

A tylko ze ska

ły niezwietrzałej i bez nieciągłości.

Podwójna rdzeniówka z

łożyskiem kulkowym pomiędzy cylindrami zewnętrznym i wewnętrznym, który nie obraca się

wzgl

ędem rdzenia, umożliwia pobranie próbki, którą można zaliczyć do kategorii A, a co najmniej B, je śli próbki są

pobrane ze ska

ł niezwietrzałych lub słabo zwietrzałych.

Potrójna rdzeniówka z wyk

ładziną wewnątrz nieruchomego wewnętrznego cylindra może umożliwiać pobieranie próbek

kategorii B w

średnio i silnie zwietrzałych skałach z nieciągłościami. Gdy skała jest niezwietrzała, słabo zwietrzała lub

zmieniona w zwarty grunt spoisty, metoda ta mo

że odpowiadać kategorii A.

Minimalna wewn

ętrzna średnica cylindra z ostrzem tnącym (równa średnicy rdzenia próbki) powinna być dostosowana

do podstawy struktury ska

ły.

Ze ska

ł z nieciągłościami oraz co najmniej słabo zwietrzałych nie należy pobierać rdzeni cylindrami o średnicy mniejszej

ż 76 mm.

Minimalna d

ługość wewnętrznego cylindra lub wykładziny (jeśli została użyta) powinna być taka, aby jeden przelot

rdzenia zawiera

ł ilość skały wystarczającą do identyfikacji i przeprowadzenia wymaganych bada ń laboratoryjnych.

Maksymalna d

ługość wewnętrznego cylindra lub długość faktycznego przelotu rdzenia powinna być taka, aby tarcie na

wewn

ętrznej ścianie cylindra nie miało zbyt dużego wpływu na wyniki badań laboratoryjnych.

Stosowane d

ługości wewnętrznych cylindrów to: 1 m; 1,5 m; 3 m i 6 m.

Wspó

łczynnik wewnętrznego prześwitu powinien być wystarczająco duży, aby umożliwił poprzeczne ruchy próbki

podczas przelotu rdzenia, ale powinien nie by

ć za duży, aby nie powodować dodatkowych deformacji i naruszenia

struktury próbki.

Ściany wewnętrzne cylindra lub wykładziny powinny być czyste i gładkie, bez żadnych wystających krawędzi lub
nieregularno

ści, które mogą naruszyć próbkę.

Tarcie na wewn

ętrznej ścianie wewnętrznego cylindra lub wykładziny można ograniczyć, stosując ostrze tnące z

wewn

ętrzną średnicą nieznacznie mniejszą od średnicy cylindra lub wykładziny.

Przy pobieraniu próbek silnie zwietrza

łej skały lub skały z przewagą nieciągłości można stosować wewnętrzne cylindry

lub wyk

ładziny z podłużnymi szczelinami, aby zminimalizować ryzyko zablokowania rdzenia.

Chwytak rdzenia, umieszczony tu

ż za ostrzem tnącym, powinien utrzymać wewnątrz cylindra rdzeń niezwietrzałej do

średnio zwietrzałej skały i umożliwić oderwanie rdzenia od warstwy skalnej.

W przypadku rdzeniowego pobierania próbek z silnie lub ca

łkowicie zwietrzałej skały należy stosować kosz sprężynowy

jako zamykacz cylindra.

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 27

13.4 Obrotowe pobieranie próbek

13.4.1 Czynno

ści przy pobieraniu próbek

Przed rozpocz

ęciem obrotowego pobierania próbek w kategorii A lub B we wst ępnym otworze wiertniczym mającym

odpowiedni

ą średnicę, należy go odpowiednio oczyścić przed rozpoczęciem pobierania próbek.

Przed opuszczeniem cylindra rdzeniowego do otworu nale

ży sprawdzić czy:

–

nie wyst

ępuje tarcie pomiędzy cylindrem wewnętrznym a cylindrem zewnętrznym;

–

odleg

łość pomiędzy zakończeniem wewnętrznego cylindra a rdzeniem jest zgodna z wymaganiami;

–

łuczka wiertnicza opływała próbkę z prawej strony - w przypadku wypływu z czoła tylko kanałami ścieżek

wody u czo

ła noża skrawającego;

–

pompa podawa

ła płuczkę wiertniczą pod ciśnieniem zgodnym z wymaganiami.

Dla danego rodzaju rdzeniówki przy pobieraniu rdzenia nale

ży dostosować wszystkie parametry wiercenia, między

innymi ilo

ść płuczki wiertniczej, kolejne zmiany prędkości obrotów.

ędkość penetracji pownna być rejestrowana na podstawie czasu i post ępu przelotu rdzenia.

łkowita penetracja podczas jednego przelotu rdzenia nie powinna przekracza ć wewnętrznej długości netto cylindra

lub wyk

ładziny.

Rdze

ń próbki powinien być odcięty od warstwy, a próbnik wyciągany bez obracania cylindra rdzeniowego.

Próbnik powinien by

ć wyciągany z równomierną prędkością.

Przy stosowaniu

żerdzi należy unikać przenoszenia wstrząsów od rozłączania żerdzi na przyrządy do pobierania próbek.

Podczas wyci

ągania rdzenia z cylindra należy stosować odpowiednią technikę, aby nie uszkodzić lub naruszyć rdzeni.

Po pobraniu próbki cylinder jest od

łączany od rdzeniówki; długość rdzenia i ubytki rdzenia (jeśli wystąpiły) powinny być

zmierzone.

13.4.2 Ochrona, przenoszenie i magazynowanie rdzeni

W kategorii A i B, po pobraniu rdzeni i ich wizualnej kontroli powinny one by

ć natychmiast zabezpieczone w celu

zachowania ich naturalnej wilgotno

ści.

Przy stosowaniu wyk

ładziny powinna ona być docięta do położenia odpowiadającego górnej części i podstawie próbki.

Przy stosowaniu os

łon rdzenia lub rur do transportu i magazynowania próbki, powinny by ć one zawinięte w

wodoszczelne opakowanie.

Próbki powinny by

ć prawidłowo oznaczone nie zostawiając wątpliwości, gdzie znajduje się część górna a gdzie

podstawa próbki.

W kategorii A i B rdzenie powinny by

ć przenoszone w taki sposób, aby nie wydarzyły się dodatkowe naruszenia po

wyj

ęciu próbki lub podczas transportu i magazynowania.

W kategorii A i B rdzenie powinny by

ć odpowiednio chronione przed nadmiernym upa łem, mrozem, wibracją i

wstrz

ąsami podczas transportu i magazynowania. Szczególn ą uwagę należy poświęcić uszczelnieniom i

zabezpieczeniom próbek, aby nie dopu

ścić do ich uszkodzenia lub deformacji opakowania.

W kategorii A i B rdzenie powinny by

ć magazynowane podczas załadunku w kontenerach, a w laboratorium w

pomieszczeniu o sta

łej temperaturze i wilgotności.

13.5 Znakowanie, zabezpieczanie i przenoszenie rdzeni

Wszystkie próbki powinny by

ć numerowane, rejestrowane i oznakowane natychmiast po oparafinowaniu.

Etykieta próbki powinna zawiera

ć:

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 28

–

numer identyfikacyjny projektu,

–

dat

ę pobrania próbki,

–

numer otworu

–

kategori

ę pobranej próbki i typ użytego próbnika,

–

ędną lub głębokość do górnej części i podstawy próbki,

–

ługość przelotu rdzenia.

żeli jest to możliwe, na etykiecie powinien być podany, na podstawie klasyfikacji wizualnej, rodzaj ska ły, nieciągłości.

14 Pomiary wody gruntowej w piezometrach

14.1 Wprowadzenie

Pomiar polega na okre

śleniu poziomu zwierciadła wody gruntowej lub ciśnienia wody w porach w gruntach i ska łach, za

pomoc

ą różnych urządzeń. Pomiary są wykonywane w piezometrach i za pomocą rejestratorów ciśnienia porowego na

poziomie g

łębokości zainstalowania czujnika.

Pomiary wody gruntowej s

łużą do wyznaczania ciśnienia wody lub ciśnienia wody w porach i ich wahań na

odpowiednich poziomach do celów projektowych.

Pomiary wody gruntowej prowadzone s

ą także w celu oceny ryzyka, w ramach monitorowania obiektów podczas

budowy i eksploatacji.

Pomiar ci

śnienia wody w porach, w nawiązaniu do ciśnienia atmosferycznego, prowadzi się do celów budownictwa,

żynierii lądowej i wodnej. Pomiary ujemnego ci śnienia wody w porach nie są uwzględnione. Niniejszy rozdział nie

dotyczy pobierania próbek wody gruntowej i ustalenia jej w

łaściwości.

Pomiar wody gruntowej dla celów geotechnicznych nale

ży wykonywać zgodnie z zasadniczymi wymaganiami podanymi

w tym rozdziale.

Wszelkie odst

ępstwa od podanych poniżej wymagań należy opisać.

14.2 Definicje

14.2.1
system zamkni

ęty

system, w którym woda gruntowa w urz

ądzeniu (piezometrze) jest chroniona przed kontaktem z atmosfer ą, a jej

śnienie jest zapisywane przez rejestrator

UWAGA 1 - Zalet

ą systemu zamkniętego jest to, że dopływ małej ilości wody wystarczy do rejestracji wahań ciśnienia; w systemach

piezometrycznych zamkni

ętych wyróżnia się piezometry hydrauliczne, mechaniczne i elektryczne.

UWAGA 2 - Piezometry zako

ńczone są różnymi rodzajami filtrów.

14.2.2
wahania wody gruntowej
zmiany w po

łożeniu zwierciadła wody gruntowej (14.2.3) lub ciśnienia wody w porach rozłożone w czasie

14.2.3
zwierciad

ło wody gruntowej

poziom wody, przy którym ci

śnienie wody w porach jest równe ciśnieniu atmosferycznemu w danym miejscu i czasie

14.2.4
wysokowarto

ściowy filtr powietrzny

filtr z ma

łymi porami, który po nasyceniu stawia powietrzu wysoki opór

14.2.5
stanowisko pomiaru wody gruntowej
miejsce, gdzie zlokalizowano jedno lub kilka urz

ądzeń do pomiaru wody gruntowej

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 29

14.2.6
systemy otwarte
systemy, w których woda gruntowa w urz

ądzeniu ma bezpośredni kontakt z atmosferą i mierzy się zwierciadło wody w

odwiercie, rurze lub plastykowym w

ężu

UWAGA - Systemy otwarte w praktyce sk

ładają się z trzech rodzajów: odwiert obserwacyjny rurowany lub nierurowany, otwarta rura

perforowana z mo

żliwością zastosowania filtra piaskowego (gruboziarnistego) lub z geowłókniny oraz rura eksploatacyjna z

ńcówką filtrującą i możliwością zastosowania wewnętrznego węża plastykowego.

14.2.7
piezometry
urz

ądzenia do pomiaru wody gruntowej zarówno w systemie zamkniętym (14.2,1) jak i otwartym (14.2.6)

14.2.8
ci

śnienie porowe

śnienie wody (lub gazu) w pustkach i szczelinach gruntu w okre ślonym miejscu i czasie

14.2.9
opó

źnienie czasowe

czas up

ływający pomiędzy zmianą ciśnienia atmosferycznego a odpowiadaj ącą mu zmianą ciśnienia wody w porach

14.3 Oprzyrz

ądowanie

14.3.1 Zasady ogólne

Przed podj

ęciem decyzji o rodzaju stosowanego sprzętu do pomiaru wody gruntowej należy określić warunki gruntowe i

cel pomiarów oraz czas reakcji sprz

ętu i podłoża.

Planuj

ąc pomiar wody gruntowej w celu ustalenia poziomu zwierciad ła wody gruntowej lub ciśnienia wody w porach

nale

ży uwzględnić warunki gruntowe lub skalne, zwłaszcza gdy występują duże różnice w przepuszczalności. Przy

wyborze systemu pomiarowego wa

żne jest określenie celu pomiarów:

–

pojedyncze obserwacje zwierciad

ła wody gruntowej lub ciśnienia wody w porach;

–

wahania poziomu wody gruntowej lub ci

śnienia wody w porach w pewnym przedziale czasu;

–

pomiary kontrolne.

Istniej

ą dwie zasadnicze metody pomiaru ciśnienia wody gruntowej: systemy otwarte i systemy zamkni ęte:

–

systemy otwarte, w których obserwacje wykonuje si

ę w odwiertach i otwartych rurach perforowanych, mog ą

ć użyte tylko w gruntach jednorodnych i skale o wysokiej przepuszczalno ści (np. piasek, żwir lub bardzo

ękane skały), w których nie ma ryzyka, że cząstki gruntu będą wchodziły do odwiertu lub rury;

–

systemy otwarte, jako otwarte rury z ko

ńcówką zakończoną filtrem i wewnętrznym plastykowym wężem mogą

ć użyte także w gruntach o małej przepuszczalności (np. osady lodowcowe, pyły i gliny), jeśli czas reakcji

jest wystarczaj

ąco krótki do celów pomiaru;

–

systemy zamkni

ęte powinny być użyte w gruntach mało przepuszczalnych i wtedy, gdy wymagana jest ciągła

rejestracja lub gdy nale

ży rejestrować krótkotrwałe zmiany np. do siatki przepływów. Systemy zamknięte są

polecane równie

ż w przypadku wysokiego ciśnienia artezyjskiego.

Zalecenia dotycz

ące wyboru metody pomiarów w zależności od celu pomiarów i rodzaju podłoża podano w tablicy 4.

Tablica 4 - Przydatno

ść różnych metod pomiaru wody gruntowej w zależności od czasu ich reakcji i celu

pomiarów

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 30

Cel pomiarów

Grunty

Żwir,

piasek gruby

Piasek drobny,
py

ł piaszczysty

ł,

glina piaszczysta, i

Pomiary zwierciad

ła wody

gruntowej lub ci

śnienia

wody w porach w profilach i
ich wahania

obserwacja w odwiercie
rurowanym zako

ńczonym

filtrem

odwiert rurowy zako

ńczony

filtrem, piezometr
(hydrauliczny,
pneumatyczny, elektryczny)

ńcówka filtrowa,

piezometr (hydrauliczny,
pneumatyczny, elektryczny)

Pomiary waha

ń ciśnienia

porowego z powodu
fluktuacji, pompowania,
wykopów, obci

ążania lub

odci

ążania, efektów

wbijania pali lub
monitorowanie, np. zboczy
itp.

ńcówka filtrowa,

piezometr (hydrauliczny,
pneumatyczny, elektryczny)

ńcówka filtrowa,

piezometr (hydrauliczny,
pneumatyczny, elektryczny)

żeli w pobliżu badanego terenu są jeziora rzeki lub potoki należy prowadzić pomiary ich zwierciadła wody. Należy

zanotowa

ć również zwierciadła wody w studniach, źródłach i wody artezyjskie.

14.3.2 Podstawowe wymagania

Sprz

ęt powinien umożliwić mierzenie ciśnienia wody w porach względem ciśnienia atmosferycznego lub obydwa -

śnienie całkowite jak i ciśnienie atmosferyczne.

Metalowe cz

ęści wyposażenia w połączeniu elektrycznym powinny być wytwarzane z tego samego stopu w celu

unikni

ęcia powstania ogniwa galwanicznego w gruncie.

W przypadku ryzyka zamarzni

ęcia, system pomiarowy powinien być wypełniony niezamarzającym środkiem o gęstości

zbli

żonej do gęstości wody lub zastąpiony przez system zamknięty.

W przypadku, gdy ci

śnienie wody w porach mierzone jest na wymaganym poziomie lub w wymaganej warstwie, nale ży

stosowa

ć specjalny sprzęt z uszczelnieniami lub instalację uniemożliwiającą przebicie do innych warstw.

Wybrany sprz

ęt powinien dostarczyć rzeczywistych danych w całym okresie obserwacji.

W zamkni

ętych piezometrach hydraulicznych należy w całym układzie stosować wodę odpowietrzoną.

Piezometry zamkni

ęte należy cechować przed każdym instalowaniem lub odłączeniem.

Zalet

ą systemu zamkniętego jest również to, że nie trzeba go kontrolować podczas okresu mierzenia; jest to

szczególnie istotne przy pomiarach d

ługoterminowych.

Piezometry pneumatyczne powinny by

ć cechowane przy rzeczywistej długości obwodu i poziomu ciśnienia.

Dok

ładność pomiaru i dobór sprzętu należy dostosować do wymagań projektowych.

Bior

ąc pod uwagę wszystkie możliwe źródła błędów i wyrównanie do ciśnienia atmosferycznego, dokładność pomiaru

nie powinna by

ć mniejsza niż 1 kPa w przedziale od 1 kPa do 100 kPa i 2 kPa dla warto ści większych od 100 kPa.

14.4 Procedura badania

14.4.1 Instalacja

Lokalizacj

ę i głębokość poszczególnych piezometrów lub studni obserwacyjnych nale ży dobrać uwzględniając cel

pomiarów, topografi

ę, stratygrafię i warunki gruntowe, a zwłaszcza przepuszczalność gruntu lub badanej formacji

wodono

śnej.

Liczb

ę i umiejscowienie stacji pomiarowych nale ży tak dobrać, aby można było wykonać dopuszczalną interpolację

łożenia wody gruntowej.

Lokalizacja stacji pomiarowych, których celem jest kontrola takich przedsi

ęwzięć jak, np. obniżenie zwierciadła wody

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 31

gruntowej, wykopy, wype

łnienia i tunele, powinna uwzględniać przewidywane zmiany.

Naturalne wahania ci

śnienia wody gruntowej należy mierzyć na stacji pomiarowej zlokalizowanej na zewn ątrz lecz w

pobli

żu kontrolowanego miejsca i w tych samych warstwach jak w strefie oddzia ływania, zarówno przed jak i po

wyst

ąpieniu zmian.

W celu uzyskania pomiarów odzwierciedlaj

ących ciśnienie wody w porach gruntu w danym punkcie warstwy gruntu lub

ska

ły, należy zabezpieczyć filtry za pomocą uszczelnienia oddzielającego inne warstwy lub formacje wodono śne.

Piezometry nale

ży instalować metodą wciskania lub wiercenie wstępnego.

Podczas instalacji, w zale

żności od rodzaju sprzętu pomiarowego, należy sprawdzić:

–

funkcjonowanie filtrów przed i po instalacji;

–

nasycenie wod

ą filtrów i innych części piezometru wprowadzanych poniżej zwierciadła wody;

–

czy p

ęcherzyki powietrza zostały usunięte z przewodów;

–

czy wytwarzana nadwy

żka ciśnienia wody w porach nie przekracza wytrzymałości urządzenia;

–

czy dodano

środki przeciw zamarzaniu, jeśli należy je stosować;

–

czy przewody lub rury u

łożone na powierzchni gruntu są chronione przed zasypaniem lub uszkodzeniem;

–

czy woda powierzchniowa nie b

ędzie dostawać się w głąb odwiertu;

–

czy okre

ślono rzędną poziomu lub głębokość filtra lub studni obserwacyjnej;

–

czy pomiary s

ą wystarczające do wydzielenia różnych formacji wodonośnych.

14.4.2 Pomiary

Liczb

ę, częstotliwość odczytów i długość okresu pomiarowego należy określić w projekcie dla każdego zadania po

rozpatrzeniu celu pomiarów i okresu stabilizacji.

Wszystkie pomiary nale

ży odnieść do rzeczywistej rzędnej terenu.

W celu okre

ślenia zmian długoterminowych, należy prowadzić regularne, w miarę częste, pomiary, w wystarczająco

ługim przedziale czasu.

W przypadku pomiarów krótkoterminowych, np. monitoruj

ących wpływ wbijania pali, obniżania zwierciadła wody

gruntowej lub wykonywanie wykopów, mo

żna także stosować automatyczny system pomiarowy.

W celu sprawdzenia poprawno

ści wyników w poszczególnych przypadkach, pomiary nale ży zapisywać i sprawdzać na

miejscu, np. przez porównanie z poprzednimi lub pomiarami w s

ąsiednim miejscu.

14.5 Interpretacja wyników pomiarów

Wyniki pomiarów wody gruntowej nale

ży wyrazić w jeden z następujących sposobów:

–

śnienie wody, w metrach słupa wody, odniesione do końca otwartej rury lub średniego poziomu filtra;

–

zwierciad

ło wody, poziom w metrach (00,00);

–

śnienie wody w porach, w kPa, dla danej g łębokości lub poziomu.

Interpretacj

ę pomiarów zwierciadła wody gruntowej należy wykonać uwzględniając aktualne wyniki pomiaru, konstrukcj ę

piezometru i ci

śnienie atmosferyczne, jeżeli jest to potrzebne.

Dla otworów obserwacyjnych i studni bez filtra, poziom zwierciad

ła wody gruntowej, który należy zanotować, odnoszony

jest zazwyczaj do górnej kraw

ędzi rury lub powierzchni gruntu.

Dla piezometrów hydraulicznych interpretacj

ę pomiarów należy wykonać na podstawie pomierzonego ciśnienia i różnicy

poziomów mi

ędzy urządzeniem pomiarowym a środkiem filtra.

W przypadku pomiarów sprz

ętem pneumatycznym lub elektrycznym, w którym membrana jest umieszczona powy żej

filtra, interpretacj

ę należy opierać na pomierzonym ciśnieniu i różnicy poziomów między środkiem filtra i membraną.

W przypadku przetworników ci

śnienia porowego, mierzących ciśnienie całkowite, należy dokonywać korekty

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 32

uwzgl

ędniającej aktualne ciśnienie atmosferyczne.

Nale

ży rozpatrzyć możliwe opóźnienie czasowe pomiędzy zmianami ciśnienia atmosferycznego i odpowiadaj ącymi im

zmianami ci

śnienia wody w porach.

14.6 Sprawozdanie z pomiarów wody gruntowej

Sprawozdanie z pomiaru wody gruntowej dla danego projektu nale

ży wykonać zgodnie ze zleceniem i przedstawić w

sprawozdaniu z bada

ń ośrodka gruntowego. Gdy to możliwe powinno ono zawierać oprócz podstawowych informacji

wymaganych w 2.3 informacje wyszczególnione poni

żej:

–

dat

ę;

–

rodzaj wykonanego pomiaru, powi

ązany z daną wysokością lub ciśnieniem atmosferycznym;

–

rodzaj sprz

ętu, np. przez powołanie opublikowanej normy;

–

śnienie atmosferyczne w chwili zerowania zamkni ętego systemu przetworników;

–

poziom terenu i umiejscowienie piezometru;

–

poziom ostrza rury lub filtra;

–

poziom górnej kraw

ędzi rury;

–

dat

ę każdego odczytu;

–

zinterpretowane ci

śnienie porowe lub położenie zwierciadła wody;

–

podpisy przy instalacji i ka

żdym odczycie;

–

inne pomiary przyj

ęte w badaniach przepływu lub jakości wody gruntowej.

Sprawozdanie z bada

ń podłoża powinno zawierać ocenę pomiarów wody gruntowej z uwzględnieniem dokładności lub

potrzeby wykonania nast

ępnych instalacji lub pomiarów.

Niedok

ładność pomiarów może występować z następujących powodów:

–

zawarto

ści gazu lub pęcherzyków powietrza w systemie;

–

kolmatacji filtra;

–

niewystarczaj

ącego uszczelnienia wokół rur;

–

skoków temperatury i zamarzania;

–

zmian wspó

łczynników kalibracji;

–

korozji, np. na skutek ogniwa galwanicznego;

–

czynnika ludzkiego, np. pompowanie w pobliskich studniach.

Zapotrzebowanie na dalsze instalacje lub pomiary mo

że pojawić się, gdy przekrój geotechniczny jest bardziej

skomplikowany i wyst

ępuje nieoczekiwane ciśnienie wody gruntowej w profilach.

nast

ępna strona

PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Powielanie dokumentu zabronione. Wszelkie prawa zastrze

żone.

INTEGRAM BUDOWNICTWO

ęść 2 Strona 33