WPŁYW MROZU NA
WPŁYW MROZU NA
GRUNTY
GRUNTY
(Zarys geotechniki – Z. Wiłun)
(Zarys geotechniki – Z. Wiłun)
WPŁYW MROZU NA
WPŁYW MROZU NA
GRUNTY
GRUNTY
(Zarys geotechniki – Z. Wiłun)
(Zarys geotechniki – Z. Wiłun)
USZKODZENIA NAWIERZCHNI
USZKODZENIA NAWIERZCHNI
DROGOWYCH, KOLEJOWYCH I
DROGOWYCH, KOLEJOWYCH I
BUDYNKÓW
BUDYNKÓW
1.
1.
Przełom nawierzchni
Przełom nawierzchni
drogowych
drogowych
2.
2.
Tworzenie tzw. worków
Tworzenie tzw. worków
i koryt balastowych
i koryt balastowych
pod torowiskiem
pod torowiskiem
3.
3.
Podniesienie płytkich
Podniesienie płytkich
fundamentów
fundamentów
TWORZENIE WYSADZIN
TWORZENIE WYSADZIN
Do końca XIX w. przypuszczano, że
Do końca XIX w. przypuszczano, że
wysadziny
wysadziny
powstają w skutek
powstają w skutek
zwiększenia się objętości zamarzającej wody (ok. 9%), jednocześnie
zwiększenia się objętości zamarzającej wody (ok. 9%), jednocześnie
stwierdzono duży przyrost wilgotności w gruntach wysadzinowych.
stwierdzono duży przyrost wilgotności w gruntach wysadzinowych.
Obecnie wiadomo, że wysadziny powstają w skutek tworzenia się w
Obecnie wiadomo, że wysadziny powstają w skutek tworzenia się w
zamarzającym gruncie soczewek lodu, które rosną wskutek
zamarzającym gruncie soczewek lodu, które rosną wskutek
podciągania wody ze strefy bardziej zawilgoconego lub
podciągania wody ze strefy bardziej zawilgoconego lub
wodonośnego gruntu.
wodonośnego gruntu.
Wysadziny
powstają
tylko
w
Wysadziny
powstają
tylko
w
gruntach
wysadzinowych
gruntach
wysadzinowych
zawierających pewną ilość drobnych
zawierających pewną ilość drobnych
cząstek pyłowych
cząstek pyłowych
i
i
iłowych
iłowych
Warunkiem powstania wysadzin jest długotrwałe i intensywne
Warunkiem powstania wysadzin jest długotrwałe i intensywne
oddziaływanie mrozu.
oddziaływanie mrozu.
TWORZENIE WYSADZIN
TWORZENIE WYSADZIN
PODCIĄGANIE WODY DO STREFY ZAMARZANIA
PODCIĄGANIE WODY DO STREFY ZAMARZANIA
GRUNTU
GRUNTU
Na granicy przemarzania tworzą
Na granicy przemarzania tworzą
się soczewki lodowe, które rosną
się soczewki lodowe, które rosną
wskutek podciągania wody od
wskutek podciągania wody od
dołu (
dołu (
siły adsorpcji
siły adsorpcji
). Nowo
). Nowo
tworzące się soczewki lodowe
tworzące się soczewki lodowe
zwiększają średnią wilgotność
zwiększają średnią wilgotność
zamarzniętego gruntu, natomiast
zamarzniętego gruntu, natomiast
bezpośrednio poniżej strefy
bezpośrednio poniżej strefy
zamarzania obserwuje się
zamarzania obserwuje się
zmniejszenie wilgotności gruntu.
zmniejszenie wilgotności gruntu.
TWORZENIE WYSADZIN
TWORZENIE WYSADZIN
PODCIĄGANIE WODY DO STREFY ZAMARZANIA
PODCIĄGANIE WODY DO STREFY ZAMARZANIA
GRUNTU
GRUNTU
[R
[R
ü
ü
ckli, 1950]:
ckli, 1950]:
Wyznaczył wartość siły przyciągania jako funkcję wodoprzepuszczalności.
Wyznaczył wartość siły przyciągania jako funkcję wodoprzepuszczalności.
W miarę wzrostu nacisku przyrost wysadzin maleje, aby przy pewnym
W miarę wzrostu nacisku przyrost wysadzin maleje, aby przy pewnym
nacisku stać się równym zeru –
nacisku stać się równym zeru –
nacisk krytyczny
nacisk krytyczny
.
.
Siła przyciągania wody występująca przy przemarzaniu gruntu zależy
Siła przyciągania wody występująca przy przemarzaniu gruntu zależy
również od jego wilgotności oraz temperatury powietrza.
również od jego wilgotności oraz temperatury powietrza.
[WNIOSEK]
[WNIOSEK]
Im większy jest mróz, tym szybciej grunt przemarza i mniej wody (na jednostkę
Im większy jest mróz, tym szybciej grunt przemarza i mniej wody (na jednostkę
głębokości) podciągnie.
głębokości) podciągnie.
Głębokość przemarzania gruntu wyznacza się ze wzoru [SN i PII-15-74]
Głębokość przemarzania gruntu wyznacza się ze wzoru [SN i PII-15-74]
gdzie:
gdzie:
- głębokość przemarzania w cm,
- głębokość przemarzania w cm,
W
W
m
m
– suma ujemnych średnich temp. Miesięcznych
– suma ujemnych średnich temp. Miesięcznych
dla piasków głębokość przemarzania należy zwiększyć o 22%, dla żwirów o 30%
dla piasków głębokość przemarzania należy zwiększyć o 22%, dla żwirów o 30%
m
W
23
TWORZENIE WYSADZIN
TWORZENIE WYSADZIN
Kryteria gruntów wysadzinowych
Kryteria gruntów wysadzinowych
Grunty ziarniste nie zawierające frakcji pyłowej i iłowej nawet przy całkowitym
Grunty ziarniste nie zawierające frakcji pyłowej i iłowej nawet przy całkowitym
nasyceniu wodą przy przemarzaniu nie tworzą wysadzin. Grunty spoiste
nasyceniu wodą przy przemarzaniu nie tworzą wysadzin. Grunty spoiste
zawierające cząstki pyłowe i iłowe, są tym bardziej wysadzinowe, im
zawierające cząstki pyłowe i iłowe, są tym bardziej wysadzinowe, im
drobniejsze jest ich uziarnienie i większa ich wilgotność.
drobniejsze jest ich uziarnienie i większa ich wilgotność.
[WNIOSEK]
[WNIOSEK]
Im bardziej drobnoziarnisty jest grunt, tym mniejsze są
Im bardziej drobnoziarnisty jest grunt, tym mniejsze są
wymiary porów, tym więcej porów wypełnionych jest prawie
wymiary porów, tym więcej porów wypełnionych jest prawie
całkowicie wodą adsorbowaną, a więc lepsze są warunki do tworzenia
całkowicie wodą adsorbowaną, a więc lepsze są warunki do tworzenia
się wydzielonych soczewek lodowych i powstawania wysadzin.
się wydzielonych soczewek lodowych i powstawania wysadzin.
Najbardziej popularne kryteria gruntów wysadzinowych:
Najbardziej popularne kryteria gruntów wysadzinowych:
1.
1.
Kryterium Casagrandego
Kryterium Casagrandego
2.
2.
Kryterium Schaiblego
Kryterium Schaiblego
3.
3.
Kryterium Beskowa
Kryterium Beskowa
4.
4.
Kryterium Moosa
Kryterium Moosa
TWORZENIE WYSADZIN
TWORZENIE WYSADZIN
Kryteria gruntów wysadzinowych wg Wiłuna
Kryteria gruntów wysadzinowych wg Wiłuna
Grupa A
Grupa A
– grunty niewysadzinowe o kapilarności biernej < 1m,
– grunty niewysadzinowe o kapilarności biernej < 1m,
bezpieczne w każdych warunkach wodno-gruntowych i
bezpieczne w każdych warunkach wodno-gruntowych i
klimatycznych, czyli
klimatycznych, czyli
czyste żwiry
czyste żwiry
,
,
pospółki
pospółki
i
i
piaski
piaski
Grupa B
Grupa B
– grunty wątpliwe (mało wysadzinowe) o kapilarności <
– grunty wątpliwe (mało wysadzinowe) o kapilarności <
1.3m, tj.
1.3m, tj.
piaski drobne
piaski drobne
,
,
piaski pylaste
piaski pylaste
i
i
piaski próchnicze
piaski próchnicze
Grupa C
Grupa C
– grunty wysadzinowe o kapilarności większej od 1.3m, są to
– grunty wysadzinowe o kapilarności większej od 1.3m, są to
wszystkie grunty
wszystkie grunty
spoiste
spoiste
i
i
namuły organiczne
namuły organiczne
Wysadzinowość wyznacza się ze wzoru:
Wysadzinowość wyznacza się ze wzoru:
W
W
w
w
= S
= S
h
h
S
S
g
g
S
S
m
m
gdzie: S
gdzie: S
h
h
– wsp. charakteryzujący warunki hydrogeologiczne,
– wsp. charakteryzujący warunki hydrogeologiczne,
S
S
g
g
– wsp. charakteryzujący wysadzinowość podłoża gruntowego,
– wsp. charakteryzujący wysadzinowość podłoża gruntowego,
S
S
m
m
– wsp. charakteryzujący warunki mrozowe.
– wsp. charakteryzujący warunki mrozowe.
Zabezpieczenie obiektów przed
Zabezpieczenie obiektów przed
wysadzinami
wysadzinami
Nawierzchnie drogowe:
Nawierzchnie drogowe:
Wzmocnienie konstrukcji poprzez pogrubienie warstw
Wzmocnienie konstrukcji poprzez pogrubienie warstw
ścieralnych
ścieralnych
Odwodnienie podłoża oraz zapewnienie prawidłowego
Odwodnienie podłoża oraz zapewnienie prawidłowego
odwodnienia powierzchniowego
odwodnienia powierzchniowego
Czasowe zamknięcie ruchu
Czasowe zamknięcie ruchu
Budowle:
Budowle:
Posadowienie poniżej głębokości przemarzania
Posadowienie poniżej głębokości przemarzania
Wymiana gruntu wysadzinowego poprzez zastosowanie
Wymiana gruntu wysadzinowego poprzez zastosowanie
poduszki ze żwiru lub piasku
poduszki ze żwiru lub piasku
Użycie jako zasypki za konstrukcjami oporowymi
Użycie jako zasypki za konstrukcjami oporowymi
przepuszczalnych gruntów niewysadzinowych
przepuszczalnych gruntów niewysadzinowych
Zabezpieczenie wysadzinowego podłoża przed przemarzaniem
Zabezpieczenie wysadzinowego podłoża przed przemarzaniem