background image

34

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

Stopień skomplikowania warunków 

gruntowych podłoża budowli ziemnej

Według najnowszego Rozporządzenia Ministra 

Transportu, Budownictwa i Gospodarki Mor-
skiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie usta-
lania geotechnicznych warunków posadawiania 
obiektów budowlanych [1] warunki gruntowe 
w zależności od stopnia ich skomplikowania 
dzieli się na:
– proste – występujące w przypadku warstw 

gruntów jednorodnych genetycznie i litolo-
gicznie, zalegających poziomo, nie obejmu-
jących mineralnych gruntów słabonośnych, 
gruntów organicznych i nasypów niekon-
trolowanych, przy zwierciadle wody poniżej 
projektowanego poziomu posadowienia oraz 
braku występowania niekorzystnych zjawisk 
geologicznych;

– złożone – występujące w przypadku warstw 

gruntów niejednorodnych, nieciągłych, zmien-
nych genetycznie i litologicznie, obejmujących 
mineralne grunty słabonośne, grunty organicz-
ne i nasypy niekontrolowane, przy zwierciadle 
wód gruntowych w poziomie projektowanego 
posadawiania i powyżej tego poziomu oraz 
przy braku występowania niekorzystnych zja-
wisk geologicznych;

– skomplikowane – pojawiają się w przypadku 

warstw gruntów objętych występowaniem nie-
korzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza 
zjawisk i form krasowych, osuwiskowych, su-
fozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, 
gruntów ekspansywnych i zapadowych, na 
obszarach szkód górniczych, przy możliwych 
nieciągłych deformacjach górotworu, w obsza-
rach dolin i delt rzek oraz na obszarach mor-
skich.

Kategorie geotechniczne budowli ziem-

nych

W przedmiotowych rozporządzeniach [1, 2] 

podane są ogólne kryteria przypisania obiektu 

budowlanego do kategorii geotechnicznej. W in-
strukcji ITB 424/2006 [12] podano szersze kry-
teria dla skarp gruntowych, które jednak nie są 
zgodne z zapisami najnowszego rozporządzenia 
z 2012 r. [1]. Konsekwencją wyboru kategorii jest 
m.in. sposób i zakres przeprowadzania badań 
geotechnicznych podłoża oraz złóż materiału 
gruntowego dla projektowanej budowli ziemnej, 
jak również wybór metod obliczeniowych. Kate-
gorię geotechniczną ustala się w zależności od 
stopnia skomplikowania warunków gruntowych 
oraz konstrukcji obiektu budowlanego, charak-
teryzującej możliwości przenoszenia odkształceń 
i drgań, a także od stopnia złożoności oddzia-
ływań, stopnia zagrożenia życia i mienia awarią 
konstrukcji, jak również w zależności od znaczą-
cego oddziaływania tego obiektu na środowisko.

Kategoria geotechniczna pozwala ocenić trud-

ności problemu geotechnicznego. Uwzględnia 
ona złożoność konstrukcji i komplikacje budo-
wy geologicznej. Kwalifikowanie do kategorii 
geotechnicznej odbywa się przed rozpoczęciem 
badań, kategorie można zmienić w trakcie ich 
trwania.

Przyporządkowanie projektowanej budowli 

ziemnej do konkretnej kategorii geotechnicznej 
winno być przeprowadzane w oparciu o bieżą-
ce wyniki badań geotechnicznych gruntu, anali-
zę danych archiwalnych, w tym analizę i ocenę 
dokumentacji geotechnicznej, geologiczno-inży-
nierskiej i hydrogeologicznej, obserwacji geode-
zyjnych zachowania się obiektów sąsiednich oraz 
innych danych dotyczących podłoża badanego 
terenu i jego otoczenia.

Kategoria I obejmuje niewielkie budowle ziem-

ne w prostych warunkach gruntowych, w tym:
– 

skarpy wykopów do 1,2 m,

– 

skarpy nasypów do 3 m.

W przypadku zboczy kategorii I można projek-

tować budowle ziemne na podstawie przedmio-
towych przepisów oraz doświadczenia. Kategoria 
II dotyczy budowli ziemnych (nasypów i wyko-
pów) w prostych i złożonych warunkach grun-
towych, wymagających ilościowej i jakościowej 

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

Projektowanie budowli

 

ziemnych w skomplikowanych 

i złożonych warunkach 

geotechnicznych

dr inż. Andrzej Batog, dr inż. Maciej Hawrysz
Politechnika Wrocławska 

Projektowanie budowli ziem-

nych obejmuje bardzo szero-

ki zakres prac, począwszy od 

rozpoznania i przygotowania 

podłoża gruntowego, poprzez 

ustalenie złoża lub dostawcy 

kwalifi kowanego materiału 

gruntowego do formowania 

nasypów, ustalenie technolo-

gii wykonawstwa i kryteriów 

odbioru robót. W niniejszym 

artykule przedstawiono 

wybrane zagadnienia oceny 

stanów granicznych budowli 

ziemnych, które występują 

w złożonych i skomplikowa-

nych warunkach gruntowych. 

W szczególności dotyczy to 

zagadnień posadawiania 

nasypów na podłożach 

słabonośnych w warunkach 

występowania niekorzyst-

nych obciążeń nasypów 

modernizowanych linii 

kolejowych oraz obciążeń 

sejsmicznych budowli ziem-

nych na obszarach szkód 

górniczych lub w zasięgu 

oddziaływań robót strzało-

wych w kopalniach surowców 

skalnych. Omówiono również 

zasady ustalania zapasów 

stateczności w zależności od 

typu i przeznaczenia budowli 

ziemnej oraz zastosowanego 

podejścia obliczeniowego

background image

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

35

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

oceny danych geotechnicznych i ich analizy, w tym:
–  skarpy wykopów do 4,5 m (nienawodnione),
–  skarpy wykopów do 2,5 m w obecności wód gruntowych,
–  skarpy nasypów do 8 m.

Odnośnie do skarp i zboczy II kategorii należy uzyskać 

dane ilościowe o parametrach wytrzymałościowych gruntów 
i przeanalizować stateczność metodami obliczeniowymi.

Kategoria III obejmuje:

– budowle ziemne w skomplikowanych warunkach grunto-

wych,

– ziemne zapory wodne i inne ziemne budowle hydrotech-

niczne o wysokości piętrzenia powyżej 5 m,

– głębokie wykopy niezależnie od stopnia skomplikowania 

warunków gruntowych,

–  nasypy powyżej 8 m.

Kategoria II oraz III wymagają przeprowadzenia obliczeń 

z wykorzystaniem wartości parametrów geotechnicznych wy-
znaczonych z badań laboratoryjnych i polowych, opracowa-
nia dokumentacji badań podłoża gruntowego i projektu geo-
technicznego [1]. Należy przy tym maksymalnie wykorzystać 
dostępne doświadczenia i obserwacje, stosując np. parametry 
ustalone metodami analizy odwrotnej z innych osuwisk w re-
jonie.

W przypadku konieczności zastosowania wzmocnienia pod-

łoża bądź poprawy stateczności istniejących budowli ziemnych 
(np. pionowe inkluzje wzmacniające, zbrojenie i kotwienie 
masywu gruntowego) zaliczanych do drugiej i trzeciej katego-
rii geotechnicznej, zakres badań należy dodatkowo uzupełnić 
o badania:
–  efektów wzmocnienia gruntów,
–  materiałów stosowanych do wzmocnienia gruntów.

Dla kategorii III należy również przeprowadzić stosowne 

obliczenia analityczne i numeryczne dla przyjętego modelu 
geotechnicznego podłoża, w których wartości parametrów 
geotechnicznych winny być określane na podstawie badań, 
a nie wyznaczane metodami pośrednimi np. na podstawie za-
leżności korelacyjnych.

Rekomendowane wartości charakterystyczne pa-

rametrów wytrzymałości na ścinanie

Sprawdzenie stateczności ogólnej budowli ziemnych za-

liczanych do I i II kategorii geotechnicznej w prostych wa-
runkach gruntowych wymaga określenia m.in. charaktery-
stycznych wartości parametrów wytrzymałości na ścinanie 
wyróżnionych warstw gruntowych. Ustalenia wartości takich 
parametrów geotechnicznych dokonuje się na podstawie do-
stępnych źródeł informacji, jakimi mogą być wyniki badań po-
lowych (in situ), wyniki badań laboratoryjnych próbek grun-
tów, dokumentacje archiwalne, zależności korelacyjne podane 
w normach i dane literaturowe.

W dotychczasowej praktyce projektowej dla omawianych 

przypadków budowli ziemnych i nie tylko wykorzystywano 
niemal powszechnie zależności korelacyjne podane w normie 
PN- 81 B/ 03020 [17], przy czym dotyczyły one całkowitych 
parametrów wytrzymałości gruntu na ścinanie wg hipotezy 
Coulomba–Mohra oznaczonych symbolami 

u

 – kąt tarcia 

wewnętrznego i c

u

 – spójność. Parametry te można stosować 

w analizach stateczności dla warstw występujących powyżej 
zwierciadła wód gruntowych, w których ciśnienie wody w po-

rach gruntu jest pomijalne.

Obecnie w zalecanych metodach obliczeniowych wymaga 

się wprowadzenia wartości efektywnego kąta tarcia wewnętrz-
nego  i efektywnej spójności c, odnoszących się do wytrzy-
małości szkieletu gruntowego.

Na rysunkach (rys. 1, rys. 2) podano propozycję sposobu 

ustalenia wyprowadzonych wartości efektywnych parametrów 
wytrzymałości, opracowaną na podstawie danych literaturo-
wych w formie podobnych zależności korelacyjnych, jak ma 
to miejsce w normie [17], przy czym uwzględniono nową kla-
syfikację nazw i stanów gruntu wg standardu ISO [18].

Rys. 1.

 

Rekomendowane wartości charakterystyczne parametrów 
wytrzymałości na ścinanie gruntów gruboziarnistych

Rys. 2.

 

Rekomendowane wartości charakterystyczne parametrów 
wytrzymałości na ścinanie gruntów drobnoziarnistych

1.

2.

background image

36

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

Ocena stateczności skarp budowli ziemnych

Podejście tradycyjne

Tradycyjnie, do oceny stateczności skarp budowli ziemnych 

stosowane były głównie dobrze sprawdzone i ugruntowane 
w praktyce projektowej metody równowagi granicznej, tzw. 
„metody pasków”, czyli uproszczona metoda Bishopa lub 
metoda szwedzka (metoda Felleniusa). W przypadku wystę-
powania uprzywilejowanych powierzchni (płaszczyzn) pośli-
zgu analizowano stan równowagi bryły potencjalnego klina 
odłamu za pomocą metody wielkich brył, metody Kezdy’e-
go, rzadziej Szachunianca. W ostatnich latach ubiegłego wie-
ku z różnym powodzeniem rozpoczęto wdrażanie do oceny 
stateczności programy komputerowe oparte na metodzie ele-
mentów skończonych MES (np. Plaxis, ZSoil) bądź rzadziej 
wykorzystujące metodę różnic skończonych (np. FLAC).

W najbardziej popularnych metodach inżynierskich, zalicza-

nych do grupy metod równowagi granicznej, ocena stateczno-
ści polega na wykazaniu, iż minimalny wskaźnik (współczyn-
nik) stateczności F

min

, zdefiniowany jako stosunek wszystkich 

charakterystycznych oddziaływań przeciwdziałających utracie 
stateczności oraz wszystkich charakterystycznych oddziały-
wań powodujących obrót lub zsuw klina odłamu jest większy 
od dopuszczalnej wartości wskaźnika stateczności F

dop

, który 

wyraża zapas bezpieczeństwa analizowanego masywu grun-
towego. Zatem warunek obliczeniowy w analizie stateczności 
określa formuła:

 

 

 

dop

n

dest

n

stab

F

E

E

F

t

 

¦

¦

,

,

min

 (1)

gdzie:
E

stab,n

 – suma wszystkich charakterystycznych oddziaływań 

przeciwdziałających obrotowi lub zsuwowi klina odłamu,

E

dest,n

 – suma wszystkich charakterystycznych oddziaływań 

powodujących obrót lub zsuw klina odłamu.

Poszczególne metody obliczeniowe różnią się m.in. kształ-

tem powierzchni poślizgu, ilością rozważanych warunków 
równowagi, rodzajem przyjętych oddziaływań, którymi mogą 
być: siły wewnętrzne w klinie odłamu lub na powierzchni po-
ślizgu, momenty sił, parcia i odpory, naprężenia styczne zmo-
bilizowane na powierzchniach poślizgu.

Należy nadmienić, iż w niektórych przypadkach (np. anali-

za stateczności wysokich nasypów drogowych) przedmiotowe 
przepisy wymagają przyjęcia wartości obliczeniowych oddzia-
ływań. Takie podejście dodatkowo zwiększa zapas statecz-
ności, ale jest powszechnie krytykowane przez projektantów 
drogownictwa, gdyż powoduje to konieczność przyjmowania 
bardzo łagodnych nachyleń skarp gruntowych bądź nadmier-
nego przewymiarowania konstrukcji nasypu z gruntu zbrojo-
nego.

Wielkości wymaganego zapasu stateczności regulowane są 

przez różne przepisy właściwe dla poszczególnych działów 
budownictwa ziemnego.

Wymagania dotyczące zapasów stateczności skarp budowli 
ziemnych

Ocena stateczności skarp nasypów, a w jeszcze większym 

stopniu skarp przekopów formowanych w naturalnie zmien-
nym masywie gruntowym, jest zadaniem złożonym i obarczo-
nym dużą dozą niepewności, wynikającej ze znaczącej liczby 

trudnych do ustalenia niewiadomych. Dla niektórych typów 
budowli ziemnych, np. wysokie nasypy komunikacyjne, ziem-
ne zapory hydrotechniczne i wały przeciwpowodziowe, na-
sypy kolejowe, przedmiotowe przepisy podają wymagane 
wartości zapasów stateczności. W wielu przypadkach brakuje 
takich wytycznych. Dotyczy to np. składowisk odpadów, bu-
dowli energetycznych, budowli ziemnych infrastruktury miej-
skiej oraz morskiej, budowli monumentalnych, odkrywkowej 
eksploatacji złóż kopalin użytecznych itd. W tych przypadkach 
branżowe rozporządzenia zawierają jedynie zalecenia oceny 
stateczności skarp zgodnie z Polskimi Normami.

Dla budowli ziemnych, dla których nie ma w przepisach 

krajowych precyzyjnych wytycznych dotyczących wielkości 
wymaganego zapasu stateczności, można przyjąć podejście 
zaproponowane przez L. Wysokińskiego [11, 16], w którym 
rozważane jest prawdopodobieństwo wystąpienia osuwiska:
–  bardzo mało prawdopodobne, gdy F

min

 > 1,5,

–  mało prawdopodobne, gdy 1,3 < F

min

 < 1,5,

–  prawdopodobne, gdy 1,0 < F

min

 < 1,3,

–  bardzo prawdopodobne, gdy F

min

 < 1,0.

Jako wielkość wskaźnika stateczności, przy której widoczne 

są pierwsze oznaki rozwijającego się procesu osuwiskowego, 
przyjmuje F

min

 = 1,05 – 1,10.

Przykłady szczegółowych zaleceń dotyczących zapasów sta-

teczności dla niektórych działów budownictwa ziemnego:

Ziemne budowle drogowe
W rozporządzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Mor-

skiej z 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, 
jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie 
[3], podano w §144 ust. 2 wymagania dotyczące zachowania 
współczynnika stateczności nie mniejszego niż 1,5, przyjmu-
jąc jednocześnie wartości obliczeniowe sił i parametrów geo-
technicznych. Podejście to jest powszechnie krytykowane, np. 
w [13], gdzie określono je jako przyjęte „chyba bez świadomo-
ści skutków, nieracjonalne”. Należy nadmienić, iż wymagania 
takie zdecydowanie odbiegają od postanowień norm krajo-
wych i zagranicznych.

Ziemne budowle hydrotechniczne
W przypadku analizy stateczności skarp zapór ziemnych 

oraz wałów przeciwpowodziowych wytyczne dotyczące m.in. 
oceny stateczności zawiera Rozporządzenie Ministra Środowi-
ska z dnia 20 kwietnia 2007 r. w sprawie warunków technicz-
nych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne 
i ich usytuowanie [4]. Są to najbardziej precyzyjne wytyczne 
w przepisach krajowych, uwzględniają układy obciążenia, ro-
dzaj metod analizy stateczności oraz warunki wodno-grunto-
we podłoża analizowanej budowli ziemnej. Wg rozporządze-
nia [4] wartość współczynnika pewności niezależnie od klasy 
budowli hydrotechnicznej wynosi:

F

dop

 = 1,5 – dla podstawowego układu obciążeń,

F

dop

 = 1,3 – dla wyjątkowego układu obciążeń.

Podane wartości współczynnika pewności dotyczą obli-

czeń wykonywanych dokładnymi metodami, w tym metodami 
Morgensterna-Price’a, GLE (Generalized Limit Equlibrium Me-
thod), Spencera oraz MES, przy przeciętnym rozpoznaniu pod-
łoża. W przypadku dokładnego rozpoznania budowy podłoża 
w układzie warstw geotechnicznych i przeprowadzenia badań 
właściwości gruntów spoistych w poszczególnych warstwach 
podłoża, podane wartości mogą być zmniejszone do wartości:

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

background image

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

37

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

F

dop

 = 1,3 – dla podstawowego układu obciążeń,

F

dop

 =1,15 – dla wyjątkowego układu obciążeń.

Dla budowli hydrotechnicznych klasy III i IV przedmiotowe 

rozporządzenie dopuszcza wykonywanie obliczeń stateczno-
ści metodami uproszczonymi, w tym metodą szwedzką (Felle-
niusa) lub metodą dużych brył. Wówczas wartość współczyn-
nika pewności wynosi:

F

dop

 =1,3 – dla podstawowego układu obciążeń,

F

dop

 = 1,1 – dla wyjątkowego układu obciążeń.

Nasypy kolejowe
Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej 

z 10 września 1998 r. w sprawie warunków technicznych, któ-
rym powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowa-
nie [5], nie precyzuje, jakimi wielkościami zapasów stateczno-
ści winny się charakteryzować skarpy nasypów kolejowych. 
Ten rodzaj budowli ziemnych wymaga szczególnie ostrożne-
go podejścia do projektowania z uwagi na znaczne wielkości 
obciążeń od przejeżdżającego składu kolejowego, które mają 
charakter dynamiczny, destrukcyjnie wpływający na właściwo-
ści fizykomechaniczne niektórych rodzajów gruntów (spoiste 
pylaste, organiczne). Również w najnowszym rozporządzeniu 
w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawia-
nia obiektów budowlanych [1] nie poświęcono uwagi tym 
szczególnym obiektom budowlanym.

Wielkości zapasów stateczności skarp nasypów i przeko-

pów na szlakach kolejowych są sprecyzowane na potrzeby 
kolejowych biur projektowych w „Warunkach technicznych 
utrzymania podtorza kolejowego Id-3” [10] wprowadzonych 
w 2009 r. przez Zarząd PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Mini-

malne wartości wymaganego współczynnika pewności F, do-
tyczącego podtorza i jego elementów wynoszą:

F

dop

 = 2,0 – dla skarp szlaków kolejowych (podtorza) nowo 

budowanego i dobudowywanego,

F

dop

 =1,5 – w eksploatacji.

Podobnie jak w przypadku nasypów drogowych, tak wy-

sokie wymagania budzą określone kontrowersje. W takiej 
sytuacji w grudniu 2011 r. Biuro Dróg Kolejowych PKP jako 
alternatywę dopuściło stosowanie zasad projektowania geo-
technicznego zawartych w Eurokodzie 7 [7, 8] oraz zasad okre-
ślania obciążeń zawartych w Eurokodzie 1 [6], które są zna-
cząco łagodniejsze od zalecanych w krajowych normach [9].

Ocena stateczności według Eurokodu 7

 Podejścia obliczeniowe

Wytyczne Eurokodu 7 [7] dotyczące analizy stateczności 

skarp są zawarte w rozdziale 11 – „Stateczność ogólna”, a za-
lecenia dotyczące projektowania nasypów w rozdziale 12 – 
„Nasypy”.

W celu oceny stateczności skarp nasypów należy sprawdzić 

stany graniczne GEO oraz STR, których osiągnięcie wiąże się 
z utratą stateczności ogólnej masywu gruntowego oraz obiek-
tów towarzyszących (np. elementów konstrukcyjnych jezdni 
i infrastruktury drogowej). Stan graniczny typu GEO wiąże się 
z wystąpieniem zniszczenia w masywie gruntowym, np. w po-
staci osuwiska skarpy wykopu, naturalnego zbocza lub skar-
py nasypu posadowionego na słabonośnym podłożu. Z kolei 
stan graniczny typu STR dotyczy przypadków wystąpienia 
zniszczenia lub dużych przemieszczeń w masywie gruntowym 
wraz z elementami konstrukcyjnymi w nim wykonanymi, np. 

background image

38

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

awarie kotwionych ścian oporowych głębokich wykopów, 
w których powierzchnia zniszczenia przechodzi przez kotwy.

Do analizy stateczności można zastosować jedno z trzech 

(a w zasadzie czterech) wprowadzonych przez Eurokod 7 
podejść obliczeniowych, które różnią się sposobem przyję-
cia wartości poszczególnych współczynników częściowych. 
Współczynniki częściowe zostały ujęte w trzy grupy:
A – współczynniki stosowane do oddziaływań lub ich efek-

tów, obejmujące:

G

 – 

współczynnik częściowy dla oddziaływań stałych 
niekorzystnych (głównie powodowanych cięża-
rem własnym gruntu z tym, że nie jest on tożsamy 
ze współczynnikiem cząstkowym dla ciężaru obję-
tościowego gruntu 



),

G fav

 –  współczynnik częściowy dla oddziaływań stałych 

korzystnych,

Q

 – 

współczynnik częściowy dla oddziaływań zmien-
nych (obciążeń);

M – współczynniki dla parametrów gruntu, obejmujące m.in.:

 – 

współczynnik częściowy dla tangensa kąta tarcia 
wewnętrznego,

c

 – 

współczynnik częściowy dla spójności,

 – 

współczynnik częściowy dla ciężaru objętościowe-
go gruntu;

R – współczynnik 

R;e

 stosowany dla oporów występujących na 

powierzchni poślizgu.

Wartości współczynników częściowych zalecanych przez 

Eurokod 7 do stosowania w analizie stateczności skarp dla 
poszczególnych podejść obliczeniowych zestawiono w tab. 1. 
Zgodnie z załącznikiem krajowym NA [8] do sprawdzania sta-
teczności ogólnej, w tym stateczności skarp, zaleca się stoso-
wanie podejścia obliczeniowego 3, w którym przyjęcie współ-
czynnika częściowego 1,0 do ciężaru objętościowego gruntu, 
traktowanego jako oddziaływanie geotechniczne, znacząco 
ułatwia prowadzenie obliczeń stateczności. Dla pozostałych 
stanów granicznych zalecane jest stosowanie podejścia 2.

 Metody 

inżynierskie w analizie stateczności skarp

Projektowanie geotechniczne zgodnie z Eurokodem 7 wy-

maga wykazania, iż obliczeniowe skutki oddziaływań E

d

 są nie 

większe niż odpowiadający im obliczeniowy opór R

d

:

 

              R

d

  E

d

 lub 

1

t

d

d

E

R

 (2)

Zatem analiza stateczności prowadząca do wyznaczenia 

minimalnej wartości wskaźnika stateczności F

min

 winna być 

wykonywana przy wykorzystaniu obliczeniowych wartości 
parametrów geotechnicznych, oddziaływań i oporów uzyski-
wanych poprzez zastosowanie współczynników częściowych 
w stosunku do odpowiednich charakterystycznych wartości 
powyższych danych wejściowych.

W powszechnie stosowanych, inżynierskich metodach anali-

zy stateczności (tzw. metodach „pasków”) moment obracający 
należy traktować jako skutek oddziaływań M

Ed

, a odpowiada-

jący mu moment utrzymujący jako opór wobec tych oddzia-
ływań M

Rd

. Przykładowo w metodzie szwedzkiej wskaźnik 

stateczności w ujęciu Eurokodu 7 definiuje następujący wzór:

 

       

1

sin

1

,

,

1

,

t



 

 

¦

¦

 

 

n

i

i

i

d

i

d

n

i

i

ed

Ed

Rd

Q

W

R

M

M

F

D

 (3)

gdzie:
R

ed,i

 – obliczeniowy opór gruntu na ścinanie wzdłuż podsta-

wy i-tego bloku (paska),

i

 – kąt nachylenia podstawy i-tego bloku do poziomu,

W

d,i

 – obliczeniowy ciężar i-tego bloku,

Q

d,i

 – obciążenie zewnętrzne przyłożone do i-tego bloku.

Przy takim podejściu minimalny wskaźnik stateczności wi-

nien być nie mniejszy od jedności. Warunek (2) wprowadza 
diametralnie odmienne od tradycyjnie stosowanego podejście 
do obliczeń stateczności, w którym obliczenia wykonywano 
dla charakterystycznych wartości oddziaływań i reakcji gruntu, 
a wymagany zapas stateczności osiągano poprzez odpowied-
nio wysoką wartość dopuszczalną F

dop

, która w zależności od 

rodzaju budowli ziemnej wynosi F

dop

 = 1,1 – 2,0.

Wybrane zagadnienia projektowania geotechnicz-

nego

Projektowanie budowli ziemnych obejmuje bardzo szeroki 

zakres prac, począwszy od rozpoznania i przygotowania pod-
łoża gruntowego, poprzez ustalenie właściwości i przydatności 
materiału gruntowego w złożu lub u dostawcy kwalifikowane-
go materiału gruntowego do formowania nasypów, ustalenie 
technologii wykonawstwa i kryteriów odbioru robót. W dalszej 
części artykułu omówione zostaną wybrane zagadnienia oceny 
stanów granicznych, które występują w złożonych i skompli-
kowanych warunkach gruntowych. W szczególności dotyczy 
to zagadnień posadawiania budowli ziemnych na podłożach 
słabonośnych i w warunkach występowania niekorzystnych ob-
ciążeń, takich jak w przypadku obciążeń nasypów kolejowych 
oraz obciążeń sejsmicznych budowli ziemnych na obszarach 
szkód górniczych lub w zasięgu oddziaływań robót strzałowych 
w zakładach górniczych surowców skalnych (kamieniołomach).

Ocena możliwości wystąpienia stanu granicznego nośności 
podłoża nasypu

W przypadku wystąpienia bezpośrednio pod budowlą ziem-

ną lub na niewielkiej głębokości warstwy gruntu o niskich pa-
rametrach wytrzymałościowych należy sprawdzić stan granicz-
ny nośności tego podłoża.

Obciążenie graniczne na stropie warstwy słabej proponuje 

się ustalić na podstawie dwuwymiarowego, kinematycznie do-
puszczalnego rozwiązania nośności granicznej podłoża grun-
towego według wzoru Terzaghiego [15]:

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

Współczynniki 

częściowe

Podejścia obliczeniowe

1

2

3

Kombinacja 1 Kombinacja 2

A

G

1,35

1,0

1,35

1,0*

G fav

1,0

1,0

1,0

1,0

Q

1,5

1,3

1,5

1,3*

M

1,0

1,25

1,0

1,25

c

1,0

1,25

1,0

1,25

1,0

1,0

1,0

1,0

R

R;e

1,0

1,0

1,1

1,0

*/ oddziaływania te traktuje się jako oddziaływania geotechniczne

Tab. 1.

 

Wartości współczynników częściowych zalecanych do stoso-
wania w analizie stateczności skarp

background image

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

39

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień



gr

  cN

c

  

k

  h

k

  N

q

    B’  

 (4)

gdzie:
, c – parametry wytrzymałości na ścinanie (kąt tarcia we-

wnętrznego , spójność c) warstwy słabej,

 –   ciężar objętościowy warstwy słabej,

k

 –   ciężar objętościowy warstwy przykrywającej między 

powierzchnią terenu a stropem warstwy słabej,

h

k

 –   miąższość warstwy przykrywającej,

N

c

, N

q

, N

 – współczynniki nośności dla rozwiązania Terza-

ghiego zależne od kąta tarcia wewnętrznego.

Niektóre oznaczenia pokazano na schemacie obliczenio-

wym – rys. 3.

Obciążenie graniczne 

gr

 porównuje się ze składową piono-

wą naprężeń 

z

 działających na stropie warstwy słabej, okre-

śloną wzorem:



z

  q  

n

h

n

  

k

h

k

 (5)

gdzie:
q – 

równomiernie rozłożone zastępcze obciążenie ru-

chome, uwzględniające efekty oddziaływań dynamicznych,

n

 – 

ciężar objętościowy gruntu w nasypie,

h

n

 – 

wysokość nasypu,

pozostałe oznaczenia, jak wcześniej i na schemacie oblicze-

niowym (rys. 3).

Jako wskaźnik stanu równowagi (współczynnik pewności) 

przyjmuje się wartość:

 

 

      F

1

 = 

gr

 / 

z

  

(6)

W przypadku uzyskania w obliczeniach wartości wskaźnika 

równowagi F

1

 < 1 należy spodziewać się powstania niekontro-

lowanych deformacji podłoża gruntowego łącznie z wypiera-
niem słabego gruntu spod nasypu.

Ocena możliwości wyciśnięcia warstwy słabego gruntu z pod-
łoża nasypu

Ocenę powstania zjawiska wypierania słabego gruntu spod 

nasypu można przeprowadzić według sposobu, w którym siłą 
czynną jest wypadkowa parć na przekrój pionowy warstwy 
gruntu słabego pomiędzy przekrojami a-a i c-c, zaznaczonymi 
na rys. 3. Różnicę wypadkowych sił składowej poziomej 

x

 

parć geostatycznych E

X

 określa wzór:

 

   

³



 



 

'

hs

XP

XL

XP

XL

X

dz

E

E

E

0

V

V

  

(7)

Wartości naprężeń 

x

 wyznacza się przy założeniu, że upla-

styczniony grunt warstwy słabej zachowuje się jak ciecz, dla 
której można przyjąć współczynnik parcia geostatycznego 
K

0

 = 1. Stąd:



x

 = K

0

z

 = 

z

    

(8)

gdzie:

z

 – składowa pionowa naprężeń wyznaczonych według 

wzoru (5) odpowiednio w przekrojach pionowych a-a i c-c 
(rys. 3).

Natomiast siłą bierną jest opór na ścinanie uplastycznionego 

ośrodka gruntowego wzdłuż stropu i spągu warstwy słabej. 
Wartość siły biernej C określa się przy założeniu, że w ośrod-
ku gruntowym nie występuje tarcie wewnętrzne (kąt tarcia 
wewnętrznego   jest nieznaczny), a opór ścinania pochodzi 
jedynie od składowej kohezji – spójności c. Zatem siłę bierną 
C określa zależność:

 

 

        C = c  L  1 mb 

 (9)

gdzie:
L – odległość pomiędzy przekrojami pionowymi a-a i c-c.

W tym przypadku wskaźnik stanu równowagi (współczyn-

nik pewności) „F2” określa wzór:

 

 

        F

2

 = 2 C / E

x

  

(10)

Spełnienie nierówności F

2

 < 1 oznacza wysokie prawdopo-

dobieństwo wystąpienia zjawiska wypierania słabej warstwy 
z podłoża budowli ziemnej.

Analiza pseudostatyczna oddziaływań dynamicznych (para-
sejsmicznych)

Obciążenie dynamiczne w pseudostatycznej analizie sta-

teczności skarp budowli ziemnych można uwzględnić po-
przez przyjęcie dodatkowego stałego obciążenia, które jest 
proporcjonalne do masy potencjalnie niestatecznej bryły klina 
odłamu. W przypadku trzęsień ziemi praktyka inżynierska naj-
częściej ogranicza się do przyjęcia tylko dodatkowej składo-
wej poziomej, której wielkość w każdym z bloków obliczenio-
wych określa się za pomocą współczynnika dynamicznego. 
W omawianym przypadku przeprowadzono pełną analizę, 
uwzględniając wpływ dodatkowych dwóch sił składowych, 
poziomej i pionowej, zgodnie z rys. 4. Wartości siły poziomej 
F

H

 oraz pionowej F

V

 określają wzory:

 

     

W

k

g

a

W

a

m

F

H

H

H

H

 

˜

 

˜

 

max

 (11a)

 

      

 

W

k

g

a

W

a

m

F

V

V

V

V

 

˜

 

˜

 

max

 (11b)

gdzie:

 

 

o

Ğ   

h

h

h

L

obc 

L

1

#B

1

’ L

2

# B

2

’ 

B’

#L 

V

V

xL 

V

xP 

E

xL 

E

xP 

WARSTWA  S

àABA

 

WARSTWA  PRZYKRYWAJ

ĄCA

 

V

J

J,c,M 

J

h

n,s 

NASYP 

ZIEMNY 

C

C

C

C

Rys. 3.

 

Nośność podłoża i wyparcie warstwy słabej – schemat obli-
czeniowy

background image

40

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

a

Hmax

, a

Vmax

 – maksymalne wartości składowej poziomej 

i pionowej przyspieszenia drgań parasejsmicznych [m/s

2

],

g – przyspieszenie ziemskie [m/s

2

],

k

H

, k

V

 – poziomy, pionowy współczynnik sejsmiczny [-],

W – ciężar osuwającego się bloku gruntowego lub skalnego 

[kN].

Wartość współczynników sejsmicznych zalecanych do ob-

liczeń w świetle danych literaturowych jest bardzo zmienna, 
nie zależy wyłącznie od wartości szczytowej przyspieszenia 
drgań, ale również od m.in. skali wstrząsów, rodzaju obiektu, 
niejednorodności masywu gruntowego lub skalnego itd. Wg 
tych danych współczynnik sejsmiczny opisuje wzór:

 

 

       

g

a

k

max

˜

 

N

 (12)

gdzie:
 – współczynnik redukcyjny, wg literatury  = 0,33 – 1,00.

W przypadku pseudostatycznej analizy stateczności skarp 

w warunkach trzęsień ziemi wartość współczynnika sejsmicz-
nego jest na ogół stała dla całego analizowanego przekroju 
masywu gruntowego lub skalnego. Natomiast w przypadku 
niewielkiego, punktowego źródła, energia wstrząsu szybko 
maleje z odległością.

Dla tak sformułowanego zagadnienia modyfikacja formuły 

wskaźnika stateczności metody szwedzkiej z uwzględnieniem 
obu składowych sił parasejsmicznych wywołanych drganiami 
opisuje wzór:

   

>

@

>

@

i

k

i

k

i

W

i

l

i

c

i

i

k

i

k

i

W

F

H

V

H

V

F

D

D

M

D

D

cos

sin

1

tan

sin

cos

1





6

6







6

 

 (13)

gdzie:
W

i

 – ciężar i-tego bloku klina osuwu,

i

 , c

i

 – parametry wytrzymałości gruntu w podstawie bloku 

i-tego,

l

i

, 

i

 – długość i nachylenie powierzchni poślizgu w i-tym 

bloku.

Schemat obliczeniowy układu sił w klinie odłamu przedsta-

wiono na rys. 4.

Przykłady obliczeniowe

Oceny stateczności nasypu kolejowego

Jako przykład oceny stateczności budowli ziemnej podda-

nej obciążeniom znaczącej wartości wybrano nasyp kolejowy 
linii magistralnej o prędkości rozkładowej 160 km/godz. Dla 
takiego przypadku obciążenia dynamicznego uwzględnia się 
je w metodach inżynierskich oceny stateczności w postaci 
zastępczego obciążenia statycznego. Przykład ten jest o tyle 
interesujący, iż Biuro Dróg Kolejowych PKP dopuszcza sto-
sowanie dwóch podejść obliczeniowych: wg uregulowań kra-
jowych podanych w „Warunkach technicznych … Id-3” [10] 
oraz podejście obliczeniowe wg Eurokodu 7 [7, 8] dla oceny 
stateczności oraz Eurokodu 1 [6] dla określenia wielkości ob-
ciążeń podtorza kolejowego.

Wg podejścia krajowego wielkość obciążeń można określić 

za pomocą procedury podanej w załączniku nr 1 do normy 
BN-88/8932-02 z roku 1988 [9]. Kluczowym parametrem jest tu 
współczynnik dynamiczny, który dla prędkości 160 km/godz. 
jest szacowany na poziomie  =2,6. Pionowe naprężenie od-
działywujące na torowisko o typowej konstrukcji toru wynosi 
zatem 

zdmax

 = 149 kPa.

Zupełnie odmiennie podejście do ustalenia wartości obcią-

żenia pseudostatycznego nasypu kolejowego przyjmuje Eu-
rokod 1, który zaleca, by do oceny efektów globalnych, jako 
równoważne obciążenie pionowe wywołane ruchem kolejo-
wym lub w jego sąsiedztwie, przyjąć odpowiedni model ob-
ciążenia równomiernie rozłożony na szerokości 3 m na po-
ziomie 0,7 m poniżej płaszczyzny jazdy. Ponadto wskazuje, 
iż dla tak ustalonego obciążenia nie trzeba stosować współ-
czynnika dynamicznego ani nadwyżki dynamicznej. W takim 
przypadku, przyjmując typowe parametry linii magistralnej, 
otrzymuje się wartość obciążenia podtorza q = 63 kPa. Za-
lecenia Eurokodu 1 nie uwzględniają zatem ani wpływu 
prędkości rozkładowej na wielkości obciążeń ani wpływu 
oddziaływań dynamicznych. Jak można zauważyć, wartość 
zastępczego pseudostatycznego obciążenia eksploatacyjnego 
ustalona wg zaleceń krajowych 

zdmax

 = 149 kPa jest wyższa 

o 86 kPa, a więc aż o 136% od wartości obciążenia określo-
nego według Eurokodu 1.

Dla ilustracji różnic w ocenie stateczności przeprowadzo-

nych za pomocą podejścia wg Id-3 a podejściem wg norm 
europejskich, obliczenia przeprowadzono dla typowego nasy-
pu kolejowego uformowanego zgodnie z zasadami podanymi 
w „Warunkach technicznych… Id-3” [10] – nasyp o nachyleniu 
skarp 1 : 1,5 został uformowany z gruntów piaszczysto-glinia-
stych (piasków gliniastych) o typowych wartościach parame-
trów geotechnicznych  = 20 kN/m

3

,  = 15, c = 26 kPa. Dla 

ograniczenia analizy stateczności do analizy stateczności skarp 
nasypu, dla podłoża przyjęto wyższe wartości parametrów 
geotechnicznych, tak aby najniebezpieczniejsze powierzch-
nie poślizgu przebiegały głównie w nasypie. W przykładzie 
obliczeniowym analizowano stateczność nasypu o zmiennej 
wysokości 3–6 m. Obliczenia stateczności przeprowadzono 
metodą Bishopa w naprężeniach całkowitych (przyjęto, iż ci-
śnienie wody w porach gruntu nie występuje – nasyp w strefie 
aeracji).

Na rys. 5 porównano wyniki analizy stateczności dla nasypu 

o maksymalnej wysokości 6 m. Na wykresie zamieszczonym 
na rys. 6 zestawiono wyniki uzyskane dla obu podejść oblicze-
niowych wraz ze stosownymi kryteriami oceny stateczności.

Jak można zauważyć na wykresie (rys. 6), przy przyjęciu po-

dejścia zgodnego z krajowymi uregulowaniami, typowy obcią-

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

Rys. 4.

 

Schemat obliczeniowy analizy stateczności skarpy budowli 
ziemnej metodą szwedzką z uwzględnieniem obciążeń para-
sejsmicznych

background image

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

41

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

żony nasyp kolejowy o nachyleniach zgodnych z „Warunkami 
technicznymi…” Id-3 [1] nie spełnia wymogów stosowanych 
przed rokiem 2009 (F

dop

 = 1,5), a tym bardziej znacznie zwięk-

szonych wymogów dotyczących zapasu stateczności, wprowa-
dzonych po 2009 r. (F

dop

 = 2,0).

Całkowicie odmiennie przedstawiają się wyniki oceny sta-

teczności przeprowadzonej na podstawie Eurokodów. W tym 
przypadku wszystkie oceny stateczności są znacznie wyż-
sze od wartości wymaganej F

dop

 = 1,0. Jednakże to podejście 

(wg Eurokodów) winno być stosowane z rozwagą, gdyż nie 
uwzględnia ono wpływu oddziaływań dynamicznych.

Tak znaczące różnice w ocenie stateczności tej samej bu-

dowli ziemnej wynikają z przyjmowanych założeń do oceny 
stateczności ogólnej i są to:
–  przyjęcie znacznie mniejszych obciążeń charakterystycznych 

od przejeżdżającego składu kolejowego niż podane w zale-
ceniach krajowych, uwzględniających potencjalny wpływ 
oddziaływań dynamicznych przy dużych prędkościach roz-
kładowych pociągów;

–  przyjęcie znacznie niższego zapasu stateczności – wg Załączni-

ka Krajowego do Eurokodu 7 [7] do oceny stateczności ogólnej 
stosować należy podejście obliczeniowe 3, w którym zakła-
da się wymaganą wartość wskaźnika stateczności F

dop

 = 1,0, 

a zapas stateczności wynika tylko z zastosowania w analizach 
numerycznych obliczeniowych (obniżonych) wartości parame-
trów wytrzymałości na ścinanie oraz obliczeniowego obciąże-
nia (zwiększonego), których wartości określa się na podstawie 
współczynników częściowych i charakterystycznych wartości 
danych geotechnicznych.
Przyjęcie tych założeń do oceny stateczności moderni-

zowanych nasypów kolejowych może skutkować znacznie 
mniejszym zakresem prac związanych z ich wzmocnieniem. 
Jednakże w praktyce projektowej podejście prezentowane 
w Eurokodzie 7 winno być stosowane z rozwagą, przede 
wszystkim w sytuacjach, w których warunki gruntowe i wod-
ne w nasypach i ich bezpośrednim podłożu nie sprzyjają sil-
nemu tłumieniu niekorzystnych oddziaływań dynamicznych.

Nośność podłoża nasypu kolejowego

Do przykładowej analizy słabonośnego podłoża nasypu 

kolejowego wybrano odcinek modernizowanej linii E-20, 

w którym warunki geotechniczne przedstawia przekrój geolo-
giczno-inżynierski w km 188+400 (rys. 7). Obliczenia dotyczą 
podłoża nasypu od strony toru nr 2. Potrzebne do obliczeń 
analitycznych wielkości geometryczne przyjęto jako warto-
ści średnie w analizowanym przekroju. Podobnie postąpiono 
w przypadku wydzielonych warstw nasypu i jego podłoża. 
Ustalono następujące wielkości:
–  rzut poziomy skarpy nasypu (odległość między przekrojami 

a-a i c-c) B’ = L = 8,6 m,

–  wysokość nasypu h

n

 = 3,7 m,

–  miąższość warstwy przykrywającej h

k

 = 0,5 m,

–  miąższość warstwy słabej (torfu) h = 1,8 m,
–  ciężar objętościowy gruntu w nasypie 

n

 = 16,7 kN/m

3

,

– 

ciężar objętościowy gruntu warstwy przykrywającej 

k

 = 16,2 kN/m

3

,

–  ciężar objętościowy gruntu warstwy słabej  = 11,0 kN/m

3

.

Wartość obciążenia eksploatacyjnego „q” przyjęto zgodnie 

z propozycją M. Krużyńskiego podaną w pracy [14] . Wartości 
obciążenia q = 68 kPa można przyjąć dla przypadku, gdy skład 
pociągu ma postój lub przemieszcza się z niewielką prędko-

Rys. 5.

 

Ocena stateczności skarpy obciążonego nasypu kolejowego o wysokości 6 m
a) podejście według przepisów krajowych,
b) podejście według Eurokodu 1 oraz 7

3

4

5

6

Wysoko

Ğü skarpy [m]

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

Ws

ka

Ĩni

k st

a

teczno

Ğci

 F 

[-

]

Warto

Ğü wymagana wskaĨnika statecznoĞci przez EC7

Warto

Ğü wymagana wskaĨnika statecznoĞci

Warto

Ğü wymagana wskaĨnika statecznoĞci przez przepisy krajowe ( Id3) po 2009 r.

przez przepisy krajowe ( Id3) do 2009 r.

Ocena stateczno

Ğci wg EC7

Ocena stateczno

Ğci wg 

przepisów krajowych (id3)

 

Rys. 6.

 

Porównanie ocen stateczności typowej skarpy nasypu kolejo-
wego

5a.

5b.

background image

42

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

ścią, a wartość q = 149 
kPa jako obciążenie pseu-
dostatyczne generowane 
w czasie przejazdu pocią-
gu z prędkością rozkłado-
wą v = 160 km/godz.

Zasadniczą trudność 

w prowadzonej analizie sta-
teczności nastręcza wybór 
parametrów wytrzymałości 
warstwy słabej – torfu. Na 
rys. 8 zestawiono wyniki 
oceny wytrzymałości torfu 
na podstawie badań w apa-
racie bezpośredniego ścina-
nia wraz z wartością śred-
nią o parametrach  = 9,5 
i c = 11 kPa. Na wykresie 
zaznaczono również oce-
nę tzw. wytrzymałości na 
ścinanie w warunkach bez 

odpływu s

u

, którą ustalono 

na podstawie sondowania statycznego CPT. W tym przypadku 
wartość parametrów wytrzymałości przyjmuje się jako 

u

 = 0 

i c

u

 = s

u

 = 50 kPa. Jak łatwo zauważyć, oceny parametrów wytrzy-

małości warstwy słabej różnią się, dlatego zdecydowano się na 
wykonanie obliczeń dla wszystkich trzech zestawów parametrów 
wytrzymałości warstwy torfu. Wyniki obliczeń wskaźników rów-
nowagi F

1

 i F

2

 dla wybranego przekroju poprzecznego nasypu 

zestawiono w tab. 2.

Podsumowanie

Wprowadzane do praktyki projektowej procedury oblicze-

niowe sprawdzania stanów granicznych wg Eurokodów po-
winny być stosowane z rozwagą szczególnie w przypadkach 
konieczności uwzględnienia oddziaływań dynamicznych i sej-
smicznych, jeśli w podłożu występują warunki nie sprzyjające 
tłumieniu drgań.

Przedstawione przykłady obliczeniowe dowodzą, iż oprócz 

oceny stateczności globalnej projektowanych nasypów i oceny 
ich osiadań, w wielu przypadkach należy sprawdzać możliwość 
utraty stateczności lokalnej skarp, a także wystąpienia utraty 
nośności podłoża tych nasypów, nawet łącznie z wypieraniem 
z tego podłoża warstw gruntów słabych.

Ponadto dotychczasowe doświadczenia autorów w projekto-

waniu geotechnicznym skłaniają do sformułowania wniosków 
o charakterze ogólnym.

Rozważane w artykule przypadki projektowania geotechnicz-

nego niektórych budowli ziemnych w okresie przejściowym, 
odnoszącym się do stosowania zasad projektowania zgodnie 
z przepisami europejskimi, dowodzą, iż najczęściej stosowaną 
metodą jest projektowanie na podstawie obliczeń.

Niezbędny w tej sytuacji model pracy podłoża gruntowego 

to model analityczny, w którym zachowanie podłoża (jego no-
śność i deformacje) może być opisane określonym algorytmem 
obliczeń, który wymaga ustalenia ilościowych danych geotech-
nicznych w postaci charakterystycznych wartości oddziaływań 
i parametrów materiałowych gruntu.

Wprowadzenie do projektowania w szerszym zakresie pół-

empirycznego modelu podłoża, dla którego ustala się parame-
try materiałowe na podstawie wyników badań polowych (bada-
nia in situ) i lokalnych zależności korelacyjnych, jest właściwym 

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

Lp.

Parametry 

wytrzymałości 

warstwy słabej

Wartości wskaźnika równowagi 

Interpretacja 

wyników 

obliczeń

obciążenie 
q = 68 kPa

obciążenie 

q = 149 kPa

-

c

F

1

F

2

F

1

F

2

[stop.]

[kPa]

-

-

-

-

1

4,9

8

0,6

0,4

0,6

0,4

przewidywana 

utrata nośności 

podłoża 

z wypieraniem 

warstwy słabej 

2

9,5

11

1,1

0,7

0,8

0,5

przewidywana 

utrata nośności 

podłoża 

z wypieraniem 

warstwy słabej

3

0

50

2,1

3,7

1,3

2,1

mało praw-

dopodobne 

wystąpienie 

stanu granicz-

nego nośności 

podłoża 

Tab. 2.

 

Zestawienie wyników obliczeń nośności organicznego podło-
ża budowli ziemnej

Rys. 8.

 

Wytrzymałość organicznych gruntów słabonośnych z badań 
w ABŚ 1 – GH/Nm mpl, 2 – T/Nm mpl w

n

 =59%, 3 – T/Nm 

w

n

 =59%, 4 – Nm/T, 5 – T w

n

 =48%, 6 – T w

n

 =62%, 7 – T, 

8 – T wn =62% 

Rys. 7.

 

Przekrój geologiczno-inżynierski na linii E-20 wybrany do przykładu obliczeniowego. Skala rysunku skażona

 

50 

100 

150 

50 

25 

75 

V [kPa] 

W [kPa] 

wytrzyma

áoĞü Ğrednia  

M=9,5q   c=11 kPa 

wytrzyma

áoĞü w warunkach bez odpáywu s

u

 

wg sondowania CPT 

M

u

= 0

q   c

u

= s

u

= 50 kPa 

wytrzyma

áoĞü rekomendowana w dokumentacji projektowej 

dla plastycznych gruntów organicznych  

M

u

= 4,9

q   c

u

= 8 kPa 

background image

Geoinżynieria

drogi mosty tunele

G

EOINŻYNIERIA

43

3 / 2013 [44]

lipiec - wrzesień

kierunkiem w projektowaniu geotechnicznym, ale wymaga 
zdobycia odpowiednich polskich doświadczeń. 

Literatura

[1]   Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Go-

spodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie usta-
lania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów 
budowlanych. Dz. U. rok 2012, poz. 463.

[2]   Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administra-

cji z dnia 24 września 1998 r. w sprawie ustalania geotech-
nicznych warunków posadawiania obiektów budowlanych. 
Dz. U. Nr 126, poz. 839.

[3]   Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej 

z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, 
jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowa-
nie. Dz.U. 1999 nr 43 poz. 430.

[4]   Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 kwietnia 2007 

w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpo-
wiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie. Dz.U. 
Nr 86/2007, poz. 579.

[5]   Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej nr 

987 z dnia 10.09.1998 r. w sprawie warunków technicznych, 
jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytu-
owanie. Dz.U. Nr 151 z dnia 15.12.1998 r.

[6]   PN-EN 1991-2:2007. Eurokod 1. Oddziaływania na konstruk-

cje. Część 2. Obciążenia ruchome mostów.

[7]   PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. 

Część 1: Zasady ogólne

[8]   PN-EN 1997-1:2008/Ap2:2010 Eurokod 7. Projektowanie geo-

techniczne. Część 1: Zasady ogólne. Załącznik krajowy NA.

[9]  Norma branżowa „Podtorze i podłoże kolejowe. Roboty 

ziemne. Wymagania i badania” BN-88/8932-02 z roku 1988.

[10]  Warunki techniczne utrzymania podtorza kolejowego Id-3, 

PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa 2009.

[11]  Posadowienie obiektów budowlanych w sąsiedztwie skarp 

i zboczy. Instrukcja ITB nr 304, Warszawa 1991.

[12]  Ocena stateczności skarp i zboczy. Instrukcja ITB nr 424/2006. 

Warszawa, 2006.

[13]  Kłosiński B., Leśniewski Ł., O wymaganiach dotyczących sta-

teczności zboczy i skarp. Zeszyty Naukowo-Techniczne SITK 
Oddział Kraków, Zeszyt 144, Kraków 2009.

[14]  Krużyński M., Hawrysz M., Batog A., Stateczność skarp nasy-

pów modernizowanych linii magistralnych. III MKN-T Pro-
blemy modernizacji i naprawy podtorza konferencyjnego. 
Materiały konferencyjne. Wrocław – Żmigród, 2006.

[15]  Wiłun Z., Zarys geotechniki, Wyd. KiŁ, Warszawa, 1987, 2000.
[16]  Wysokiński L., Zabezpieczanie stateczności skarp i zboczy, 

XVI Konferencja PZITB „Warsztat Pracy Projektanta Konstruk-
cji”, Ustroń 2001.

[17]  PN 81 – B/03020 Grunty budowlane. Posadowienia bezpo-

średnie budowli.

[18]  Wysokiński L., Kotlicki W., Godlewski T., Projektowanie geo-

techniczne według Eurokodów. Poradnik., ITB, Warszawa 
2011.

[19]  Bzówka J. i inni, Geotechnika komunikacyjna, Wyd. Politech-

niki Śląskiej, Gliwice, 2012.

Referat został wygłoszony podczas XXVIII Ogólnopolskich 

Warsztatów Pracy Projektanta Konstrukcji „GEOTECHNIKA”, 
5–8 marca 2013 r., Wisła