Opracowali :

-Dominika Pudełko

-Katarzyna Kafel

-Krzysztof Czarnecki

-Krzysztof Kubik

-Rafał Biel

-Tomasz Wójcik

Kraków lipiec 2014

SPIS TREŚCI

1. Wstęp ………………………………………………………………………………………………………

1.1 Podstawa opracowania ………………………………………………………………..

2. Zakres i metodyka wykonywanych badań …………………………………………………

2.1 Badania terenowe …………………………………………………………………………

2.1.1 Wiercenie ręczne ……………………………………………………………..

2.1.2 Sondowania dynamiczne SLVT ………………………………………….

2.1.3 Sondowanie statyczne CPT……………………………………………….

2.1.4 Pobór prób powierzchniowych kategorii A ………………………

Dane opróbowania kategorii A zostało zamieszczone w załączniku B.4

2.2 Prace geodezyjne ………………………………………………………………………….

2.3 Badania laboratoryjne …………………………………………………………………..

2.3.1 Zakres badań ……………………………………………………………………

2.3.2 Metodyka wykonanych badań laboratoryjnych ………………..

2.3.2.1 Analiza makroskopowa…………………………………………..

2.3.2.2 Analiza granulometryczna……………………………………..

2.3.2.3 Oznaczanie wilgotności naturalnej…………………………..

2.3.2.4 Oznaczenie granic Attebergaw_p i w_L ……………………….

2.3.2.5 Wytrzymałość na ścinanie penetrometrem

stożkowym bez odpływu próbek powierzchniowych

kategorii A……………………………………………………………………………

2.3.2.6 Oznaczanie zawartości części organicznych …………….

2.3.2.7 Oznaczenie gęstości właściwej metodą piknometru…

2.4 Prace kameralne ……………………………………………………………………………….

3. interpretacja wyników badań………………………………………………………………………..

3.1 Interpretacja wyników badań terenowych ……………………………………….

3.1.1 Sondowanie dynamiczne SLVT………….………………………………….

3.1.2 Sondowanie statyczne CPT/CPTU………………………………………..

3.2 Interpretacja wyników badań laboratoryjnych ………………………………..

3.2.1 Analiza granulometryczna

3.2.1.1 Analiza areometryczna

3.2.1.2 Analiza sitowa

3.2.2 Gęstość właściwa- metoda piknometru

3.2.3 Granice Atteberga

3.2.4 Oznaczenie wilgotności naturalnej

3.2.5 Ścinanie

3.2.5.1 Bezpośrednie ścinanie w aparacie skrzynkowym

3.2.5.2 Ścinanie bez odpływu metodą penetrometru stożkowego

3.2.6 Zawartość części organicznych

4. Opis warunków geotechnicznych ……………………………………………………………..

4.1 Przekrój 1 …………………………………………………………………………………….

5. Podsumowanie i wnioski ………………………………………………………………………….

ZAŁĄCZNIKI

ZAŁĄCZNIK A – Lokalizacja terenu badań, mapa szczegółowa, przekroje i zestawienie parametrów warstw geotechnicznych

ZAŁĄCZNIK B – Dokumentacja badań terenowych

ZAŁĄCZNIK C – Wyniki badań laboratoryjnych

ZAŁĄCZNIK D – Zestawienie wyników badań

ZAŁĄCZNIK E – Część archiwalna

1. Wstęp :

Opracowanie badań geotechnicznych zostało wykonane w ramach praktyki geotechnicznej, organizowanej na Politechnice Krakowskiej dla studentów II roku Wydziału Inżynierii Lądowej – kierunek budownictwo, przez zespół w składzie : Dominika Pudełko, Katarzyna Kafel, Krzysztof Czarnecki, Krzysztof Kubik, Rafał Biel, Tomasz Wójcik pod kierownictwem mgr inż. J.S.Pietrasa. Prace terenowe zostały wykonane w byłej kopalni iłu Zesławice w Krakowie. Prace laboratoryjne zostały wykonane w laboratorium Zakładu Współdziałania Budowli z Podłożem.

Celem praktyki było zapoznanie się z metodyką prac terenowych i laboratoryjnych oraz wykonanie opracowania dokumentującego prace geotechniczne. W ramach prac wykonano prace terenowe i prace laboratoryjne. Prace terenowe obejmowały wiercenie, sondowanie sondą dynamiczną SLVT ( sonda lekka z końcówką SLVT ), sondowanie sondą statyczna CPT oraz pobieranie prób kategorii A i B.

Laboratoria objęły szczegółowy opis oznaczeń pobranego gruntu. Dla wydzielonych próbek zostały opracowane podstawowe parametry tj. granice Atterberga w_p, w_{L ,}zawartość części organicznych, analiza granulometryczna, gęstość właściwa oraz wytrzymałość na ścinanie bez odpływu dla próbek kategorii A. Oznaczenie gruntu zostało wykonane na podstawie normy PN ISO 14688-1 oraz PN – 86/B – 02480.

1.1 Podstawa opracowania

Podstawę niniejszego opracowania stanowią :

1.Dokumenty i literatura:

[1.1] Z.Wiłun ,,Zarys geotechniki” wyd. WKŁ rok wydania: 2010

2. Normy :

[2.1] PN – 86/B – 02480. Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów

[2.2] PN - /B-02479:1998. Dokumentowanie geotechniczne. Zasady ogólne.

[2.3] PN – B – 02481:1998. Geotechnika. Terminologia podstawowa symbole literowe i jednostki miar.

[2.4] PN – B – 04452, maj 2002. Geotechnika. Badania polowe.

[2.5] PN – EN ISO 14688:2006. Badania geotechniczne – Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 1 i 2.

[2.6] PN – EN 1997-2:2007. Eurokod 7 -2

[2.7] PN – 88/B – 04481. Grunty Budowlane. Badania próbek gruntu

[2.8] PN – 81/B – 03020. Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli.

[2.9] PN – B – 04482. Grunty budowlane – Badania właściwości fizycznych – Badania makroskopowe

[2.10] PKN – CEN ISO/TS 17892

-rozdział 1 – oznaczenie wilgotności naturalnej

- rozdział 2 – oznaczenie gęstości gruntów drobnoziarnistych

- rozdział 3 – oznaczenie gęstości właściwej – metoda piknometru

- rozdział 4 – oznaczenie składu granulometrycznego

- Załącznik A – analiza granulometryczna

3. Materiały własne:

[3.1] wyniki badań terenowych

- wiercenie ręczne w otworach CzO-1, CzO-2

- sondowanie sondą SLVT CzL2

[3.2] wyniki badań pobranych próbek kategorii A i B

- w_p, w_L,

- granice Atteberga,

- zawartość części organicznych,

- analiza granulometryczna,

- wytrzymałość na ścinanie bez odpływu dla próbek kategorii A,

2. Zakres i metodyka wykonywanych badań

2.1 Badania terenowe :

Podczas badań terenowych wykonaliśmy wiercenie ręczne punktu badawczego CzO-1 oraz CzO-2 wraz z sondowaniem dynamicznym SLVT (CzL-2), sondowanie dynamiczne SLVT otworu CzL-1 i CzL-3, sondowanie statyczne CPT otworu CPT . W trakcie wykonywania wierceń pobierano próby gruntu do badań laboratoryjnych oraz przeprowadzono w terenie wstępne badania makroskopowe. Pobieraliśmy próbki kategorii B podczas wiercenia ręcznego oraz pobraliśmy próbki kategorii A cylindrem w trzech miejscach. Podczas wiercenia prowadziliśmy metrykę otworu zapisując głębokości, marsze i odpowiadające im naczynka, worki strunowe. Pobieraliśmy z każdego marszu 2 próbki do badania wilgotności, robiliśmy badanie makroskopowe dla pobranego gruntu po czym umieszczaliśmy go w workach strunowych. Podczas sondowania prowadziliśmy zapisy w których umieszczaliśmy głębokość, liczbę uderzeń na 10cm ( N₁₀ ), oraz po 30 cm wykonywaliśmy ścinanie za pomocą klucza dynamometrycznego przy nienaruszonej strukturze gruntu oraz przy zniszczonej strukturze gruntu po 10 krotnym obróceniu kluczem.

2.1.1 Wiercenie ręczne :

Wiercenie ręczne rozpoczęliśmy dnia 7 lipca 2014 roku o godzinie 13:00 w miejscowości Zesławice ( była kopalnia iłu ). W dniu 7 lipca 2014 roku wyznaczyliśmy punkt badawczy CzO-1 i pogłębiliśmy go na głębokość 1,8m(głębokość na żerdziach) koniec prac o godzinie 16:25 . Następnego dnia, tj. 8 lipca 2014 roku, rozpoczęto prace o godzinie 11:16 od głębokości 1,8m i wykonaliśmy punkt badawczy na głębokość 4,8m.Prace zakończyliśmy o godzinie 15:45. Trzeciego dnia, tj. 9 lipca 2014 roku z powodu złej pogody oraz braku sprzętu zaczęliśmy sondowanie w nowym otworze CzL-2. Z powodu brzydkiej pogody prace zaczęliśmy dopiero dnia 13 lipca o 6:31, ale okazało się że w otworze znajduje się około 10 cm wody co uniemożliwiło pogłębienie go. Z tego powodu wyznaczyliśmy nowy otwór badawczy CzO-3 o godz. 7:15 i pogłębiliśmy go do głębokości na żerdziach 5,7m(okołogodz.14:00).Dnia 14 lipca o 13:00 rozpoczęliśmy pracę od głębokości 5,7 a skończyliśmy pogłębiać otwór na głębokości 7,2 m o godz.15:55. Na bieżąco prowadziliśmy metrykę otworu w której zapisywaliśmy głębokość, marsze i odpowiadające im naczynka wagowe oraz worki strunowe. Bezpośrednio po każdym wydobyciu świdra z otworu, określano makroskopowo rodzaj, stan i barwę nawierconego gruntu oraz pobierano do szczelnych naczynek wagowych próbki do oznaczenia wilgotności naturalnej w badaniach laboratoryjnych.

W trakcie prac terenowych ( wierceń ręcznych ) pobrano:

- próby kategorii B o naturalnej wilgotności (NW ) z otworu CzO-1 – 17 sztuk próby.

- próby kategorii B o naturalnej wilgotności (NW ) z otworu CzO-2 – 24 sztuk próby.

Opróbowanie profilu geotechnicznego wykonano zgodnie z wymaganiami odnoszącymi się do pobierania, przechowywania i transportu próbek, które określa norma PN – B – 04452:2002. Geotechnika. Badania polowe [2.4]. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 19 grudnia 2001 roku ‘’ w sprawie gromadzenia i udostępniania próbek i dokumentacji geologicznych

( Dz. U. Nr 153, poz. 1780), wszystkie pobrane próbki kwalifikują się jako materiał czasowego przechowywania.

2.1.2. Sondowania dynamiczne SLVT :

Sondowanie dynamiczne ręczne wykonano sondą dynamiczną SLVT. Sondowanie dynamiczne sondą lekką z końcówką SLVT z rejestracją N₁₀ i momentu ścinającego co 30cm wykonywano z poziomu powierzchni terenu. Końcówkę sondy SLVT wbijano ręcznie. Patrz Zakład Narzędzi Wiertniczych i Geologicznych Waldemar Szkurlat strona internetowa: (www.szkurlat.pl). Grunt ścinano ręcznym kluczem dynamometrycznym o zakresie 200 Nm/2,0 Nm firmy TOHNICHI. Ścinano grunt o strukturze nienaruszonej ( otrzymaliśmy moment ścinający maksymalny) jak i grunt o strukturze zniszczonej po 10 krotnym przekręceniu kluczem ( otrzymaliśmy moment ścinający resztkowy).

Podczas badania mierzone były dwa parametry :

1) N₁₀

2) Moment ścinający : maksymalny i resztkowy

Na podstawie pomierzonych parametrów obliczono parametry : I_D, I_L

Karty sondowań dynamicznych i opracowanych na ich podstawie parametrów gruntowych zostały zamieszczone w Załączniki E.1.3.

Lokalizacja punktów sondowań została określona przez domierzenie geodezyjne do charakterystycznych punktów w terenie ( ustabilizowany reper R0).

Obliczono stopień plastyczności I_L dla gruntów spoistych ( drobnoziarnistych) oraz stopień zagęszczenia I_D dla gruntów niespoistych ( gruboziarnistych ).

2.1.3. Sondowanie statyczne CPT

Sondowanie statyczne wykonano sondą statyczną samojezdną TG 63 - 150 firmy Pagani o maksymalnym nacisku 150kN. Maszyna była kotwiona bezpośrenio w podłożu. Badanie było przeprowadzone po uzyskaniu pełnej nośności kotew.

Sondowanie wykonano sondą z końcówką CPT z elektrycznym pomiarem oporu na stożku i tulei ciernej. Wykorzystano przewodowy system rejestracji danych .

Parametry charakterystyczne sondy CPT :

- średnica stożka : 35,7 mm,

- kąt wierzchołkowy stożka : 60^o

- powierzchnia przekroju stożka : 10 cm²,

- powierzchnia boczna tulei ciernej postępującej za stożkiem : 150 cm²,

Żerdzie o średnicy 36 mm z końcówką CPTU były zagłębiane ze standardową prędkością 2,0 ± 0,5 cm/s.

Podczas badania mierzone były co 1,0 cm zagłębienia następujące parametry :

1) opór na stożku q_c [kPa],

2) tarcie na tuleji ciernej f_s[kPa],

3) inklinację [^o].

Na podstawie pomierzonych parametrów q_ci f_sobliczono parametr znormalizowany R_f [%].

Zastosowano automatyczny system odczytu, wykorzystując oprogramowanie TGSW03 V3.3. Dane zarejestrowano na komputerze przenośnym.

2.1.4 Pobór prób powierzchniowych z wykopu kategorii A:

W trzech punktach badawczych ( po jednym na każdej linii pomiarowej ) wykonano płytkie wykopy i pobrano próby kategorii A (NNS) powierzchniowe do cylindrów cienkościennych stalowych o średnicach zamieszczonych w tabeli. Długości cylindrów jest zróżnicowana i wacha się od 30,2 cm do 30,6cm.

Dane opróbowanie powierzchniowego przedstawiono w tabeli poniżej:

Lp.	Nr próby	Głębokość poboru	Wymiary cylindra	Uwagi
		wzg poziomu repera [m]	wzg poziomu tarasu [m]
1	C1	5,55	0,45	średnica: 7,2cm
				długość: 25,2cm
				masa: 1091,89g
2	C2	9,2	0,6	średnica: 7,18cm
				długość: 25,3cm
				masa: 1093,66g
3	C3	14,5	0,6	średnica: 7,13cm
				długość: 25,2cm
				masa: 1083,1g

2.2 Prace geodezyjne

Zlokalizowano punkt badawczy w oparciu o ustabilizowany reper R0. Poprowadzono węzeł badawczy również w oparciu o reper R0. Względne rzędne punktu ustalono w oparciu o reper R0. Lokalizacje punktu punktu badawczego CzL-2, CzO-1, CzO-2 zaznaczono na mapach w załączniku A.

2.3 Badania laboratoryjne

2.3.1 Zakres badań

Badania laboratoryjne właściwości fizycznych i mechanicznych próbek gruntu wykonano w Laboratorium Politechniki Krakowskiej.

Wykonano następujące oznaczenia cech fizycznych gruntów:

- analiza makroskopowa –43 oznaczenia, po jednym dla każdej próby,

- analiza granulometryczna – 7 (7 analiz areometrycznych, 2 analizy sitowe) oznaczeń,

- oznaczanie wilgotność naturalna – 43 oznaczeń,

- oznaczenie granic plastyczności i płynności – odpowiednio 7 i 7 badania.

- wytrzymałość na ścinanie bez odpływu dla prób powierzchniowych kategorii A – 4

- Oznaczanie zawartość części organicznych – 7 badań

- Oznaczenie gęstości właściwej metodą piknometru – 7 badań

2.3.2 Metodyka wykonywanych badań laboratoryjnych

2.3.2.1 Analiza makroskopowa

Analizę makroskopową prowadziliśmy w oparciu o normy : PN - 88/B - 04481, PN EN ISO 14688 1 oraz 2. Analizę makroskopową wykonywaliśmy na próbkach kategorii B pobranych podczas wiercenia ręcznego.

W analizie makroskopowej określaliśmy :

- frakcje główną oznaczyliśmy na podstawie normy PN - EN ISO 14688 według 4.3.2

- frakcje drugorzędną opis według 4.3.3 tej samej normy co powyżej

- barwa opis według 4.8 z tej samej normy

- struktura opis według 4.8 z tej samej normy

- geneza opis według 4.10

- kształt cząstek według 5.2

Określiliśmy również symbol frakcji głównej, drugorzędnej oraz na podstawie barwy gruntu określiliśmy nr według wzornika.

Dla gruntów drobnoziarnistych ( spoistych ) określaliśmy wytrzymałość w stanie suchym ( na podstawie ściskania między palcami ), plastyczność według 4.4 oraz 5.6 - 5.8 z normy PN EN ISO 14688, konsystencję opis według 5.14. W oznaczeniach dodatkowych określaliśmy zawartość części organicznych opis według 4.5, zawartość węglanów według 5.10, stopień rozłożenia według 5.12 oraz szczątki roślinne według 5.12. Zapisywaliśmy również w rubryce ,, Inne informacje i opis domieszek" zaobserwowane przez nas specyficzne właściwości badanego gruntu.

Analizę makroskopową wykonywaliśmy również według normy PN - 88/B - 04481. Według tej normy określaliśmy próbęwałeczkowania i zapisywaliśmy obserwację ( patrz. załącznik E.2.3). Zapisywaliśmy również liczbę wałeczkowań, spoistość. Wykonywaliśmy próbę rozcierania gruntu w wodzie i na jej podstawie przydzielaliśmy grunt do jednej z trzech grup ( Grupa I, Grupa II, Grupa III ) które dokładnie są opisane w wyżej wymienionej normie. Określaliśmy również czas rozmakania i zapisaliśmy na formularzu. Na podstawie tych badań określiliśmy nazwę gruntu i jego symbol.

2.3.2.2 Analiza granulometryczna

Badanie zostało wykonane i przeprowadzone na podstawie normy:

- PKN-CEN ISO/TS 17892-4 + Załącznik A

Analiza areometryczna jest zalecaną przez normę metodą sedymentacyjną, polegającą na określeniu frakcji gruntu przeprowadzonego w zawiesinę wodną. Wykorzystywana jest tu zasada swobodnego opadania cząstek kulistych w zawiesinie wodnej Metodę sedymentacyjną stosuje się dla cząstek o Średnicy mniejszej niż 0,063mm.

Ziarna większe od 0.063mmnie dadzą się rozdzielić metodą sedymentacyjną, gdyż szybkość ich opadania jest zbyt duża, a ponad to wykonuję w trakcie opadania ruch wirowy, podczas gdy jednym z głównych założeń analiz sedymentacyjnych jest swobodne opadanie cząstek.

Terminy:

- średnica zastępcza: średnica obliczona a z danych sedymentacyjnych na podstawie prawa Stokesa, przy założeniu kulistego kształtu cząstek

- drobne cząstki: cząstki przechodzące przez sito o średnicy oczek 0,063 mm

- D­_90­­: najmniejsza średnica oczek sita, przez które przechodzi 90% lub więcej cząstek gruntu

Procedury oznaczeń:

Areometr powinien być szklany, w kształcie torpedy, powinien zawsze unosić się w cieczy w całym zakresie pomiarowym z nóżką nachyloną od pionu. Średnica cylindrów min. 2x większa niż średnica bańki areometru.

Kalibracja areometru:

Należy wykonać przed pierwszym użyciem, Uwzględnia się poprawki na:

- objętość i kształt, areometr należy zważyć z dokładnością do 0,1g i zapisać jego masę oraz objętość areometru w ml (V_h)

-kalibrację skali, odległość pomiędzy podziałkami 100 ml i 1000ml należy z dokładnością do mm (L)

Odległość najniższej podziałki kalibracyjnej należy zmierzyć na szyjce areometru, do każdej głównej podziałki kalibracyjnej R_h (d₁). Odległość mierzymy od szyjki bańki do najniższej podziałki kalibracyjnej(N). Odległość H, odpowiadająca każdemu odczytowi R_h powinna być sumą odległości zmierzonych powyżej (N + d₁, N + d₂ itp.). Odległość mierzymy od szyjki bańki do dna bański (h).

-na menisk;

- temperaturową, jeśli konieczna;

-odczynnik rozpraszający (dyspergent);

Przygotowanie próbki :

Próbkę nie wysuszonego gruntu dobieramy zgodnie z tablicą:

Rodzaj gruntu	Masa gruntu suchego [g]
Grunty piaszczyste	do 75
Grunty spoiste z małą ilością piasku lub bez	30-50
Plastyczne i miękkoplastyczne iły	10-30

Należy oznaczyć gęstość właściwą oraz wilgotność, stosując oddzielną próbkę, usunąć części organiczne, węglany. Umieścić w kolbie stożkowej lub w wirówkowym naczyniu, jeśli stosuję się wirówkę w badaniach. Dodać 100ml odczynnika rozpraszającego (pirofosforan sodu). Wstrząsać mechanicznie lub mieszarką przez okres, który pozwoli na uzyskanie całkowitego rozproszenia cząstek. Przy lekkim wstrząsaniu góra-dół: 4h, inna metoda: ok 20 min.

Przygotowaną zawiesiną przenieść na sito o średnicy oczek 0,063mm, umieszczone w naczyniu zbierającym, a drobne cząstki wymyć przez sito z użyciem strumienia wody (max 800ml).

Zawiesinę przechodzącą przez sito przenosimy do cylindra pomiarowego i uzupełniamy wodą do 1l. Materiał pozostały na sicie umieszczamy w parowniczce i suszymy w suszarce. Zawiesinę pozostawiamy w stanie nienaruszonym na 24h. Przygotowujemy cylinder sedymentacyjny z roztworem odniesienia (100 ml odczynnika rozpraszającego i 900 ml wody).

Wykonanie badania:

Zawiesinę energicznie wstrząsamy, aż do momentu całkowitego zawieszenia cząstek gruntu, obracając cylinder do góry dnem ok 60x/ 2min. Odstawić i rozpocząć mieszenie czasu. Areometr zanurzamy swobodnie w wodzie, aby się unosił.

Odczyt areometru R’_h przeprowadzamy z menisku górnego, po krótkim czasie (np. 0,5min, 1min i 2min) z dokładnością do 0,001g/ml. Areometr wyciągamy wolno i opłukujemy.

Umieszczamy w roztworze odniesienia, a odczytaną wartość z dokładnością do 0,001g/ml zapisujemy jako R₀. Ponownie wkładamy do zawiesiny gruntu, odczytujemy wartość po 15s, ponieważ po takim czasie odczyt jest odpowiedni.

Temperaturę zawiesiny odnotowujemy po pierwszych 15 min, a później po każdym odczycie.

Opracowanie wyników:

Całkowitą masę szkieletu gruntowego należy obliczyć ze wzoru:

Rzeczywisty odczyt areometru obliczamy ze wzoru:

Głębokość efektywną H_r obliczamy ze wzoru na rzeczywisty odczyt areometru używając poprawki na kalibrację skali ze wzoru:

a średnicę zastępczą, odpowiadającą odczytowi R_h obliczamy, stosując Prawo Stokesa, ze wzoru, uwzględniając dynamiczną lepkość wody:

Zmodyfikowany odczyt areometru R_d należy obliczyć ze wzoru:

Frakcje mniejszą niż średnica zastępcza obliczamy ze wzoru:

Nasze sprawozdanie zgodnie z normą PKN-CEN ISO/TS 17892-4 zawiera informacje:

-metody badań;

-dane identyfikacyjne prób do badań (numer otworu, numer próby, numer badania itp.).

-wyniki badań przedstawione na wykresie

-wartości gęstości właściwej stosowanej w obliczeniach oraz czy wartość ta została oznaczona z badań, czy założona;

- metody czynności początkowych

2.3.2.3 Oznaczanie wilgotności naturalnej :

Oznaczono zgodnie z normą PKN – CEN ISO/TS 17892 -1

Próbka została umieszczona w czystym, suchy naczynku wagowym uprzednio zważonym. Następnie była suszona w temperaturze 105+-5 stopni C do stałej masy.

w - wilgotność [%]

m1 - masa pojemnika i próbki w stanie wilgotnym [g]

m2 - masa pojemnika i próbki w stanie suchym [g]

mc - masa pojemnika [g]

mw - masa wody [g]

2.3.2.4 Oznaczenie granic granic Atteberga w_p i w_L:

Badanie zostało wykonane i przeprowadzone na podstawie normy:

- PN-EN ISO/ST 17892-1

- PN-EN ISO/ST 17892-12

- PN-86/B-02480

- PN-EN ISO 14688-2

Oznaczenie wilgotności naturalnej (PN-EN ISO/ST 17892-1):

Z gruntu przeznaczonego do badania pobrano dwie próbki w stanie naturalnym i umieszczono w normowych naczynkach wagowych o masie m_t. Naczynka z próbkami zważono (m_mt) i wysuszono do stałej masy (m_st) w suszarce w temp. 105-110C w celu oznaczenia wilgotności naturalnej. Wszystko zważono z dokładnością 0,01 g.

m_t - masa naczynka wagowego

m_mt - masa naczynka wagowego i gruntu w stanie naturalnym

m_st - masa naczynka wagowego i wysuszonego gruntu

Przygotowanie pasty gruntowej (PN-EN ISO/ST 17892-12):

Grunt w stanie naturalnym umieszczono w szczelnym pojemniku. Dolano wodę destylowaną i wyrobiono jednolitą pastę gruntową. Po 24h wykonano oznaczenie granicy plastyczności i płynności.

Oznaczenie granicy plastyczności (PN-EN ISO/ST 17892-12):

Pobrano 20g pasty gruntowej i umieszczono na szklanej płycie. Odczekano, aż próbka przeschnie i będzie możliwe jej formowanie. Uformowano kulkę, którą podzielono na dwie części. Każdą część powtórnie podzielono na cztery części i uformowano kulki. Każdą kulkę wałeczkowano do średnicy 3mm i formowano kulki. Czynność tą powtarzano, aż wałeczek zaczynał pękać co świadczyło o osiągnięciu granicy plastyczności w_p.

Oznaczenie granicy płynności metodą penetrometru stożkowego (PN-EN ISO/ST 17892-12):

Przygotowaną pastę gruntową umieszczono w suchej i czystej formie tak, aby nie uwięzić pęcherzyków powietrza. Stożek o masie 80g i kącie wierzchołkowym 30° umieszczono nie dotykając powierzchni pasty w formie. Stożek zwalniano na 5s i odczytywaną głębokość penetracji. Aby pomiar uznać za prawidłowy po przeprowadzeniu podwójnej penetracji różnica między dwoma odczytami musiała mieścić się w przedziale 0.5mm. Pobrano dwie próbki ze strefy penetracji do wyznaczenia wilgotności pasty. Po każdym badaniu oczyszczano stożek z pasty i dodawano wody destylowanej w celu zwiększenia wilgotności. Aby obliczyć granicę płynności wyznaczono wilgotność czterech próbek, każda mieszcząca się w zakresie penetracji 15-25mm. Po obliczeniu wilgotności past narysowano wykres punktowy pokazujący zależność penetracji od wilgotności pasty gruntowej. Następnie aproksymowano wyniki do wykresu liniowego w celu wyznaczenia granicy płynności w_l, której odpowiada głębokość penetracji równa 20mm.

Zestawienie wyników:

Z wyznaczonych granic plastyczności i płynności oraz wilgotności naturalnej obliczono:

• wskaźnik plastyczności I_p

w_L- granica płynności

w_{p –} granica plastyczności

PN-86/B-02480

• stopień plastyczności I_L

w_L- granica płynności

w_{p –} granica plastyczności

w_{n –} wilgotność naturalna

PN-86/B-02480

• wskaźnik konsystencji I_C (wg ISO)

w_L- granica płynności

w_{p –} granica plastyczności

w_{n –} wilgotność naturalna

PN-EN ISO 14688-2

2.3.2.5 Badanie wytrzymałości na ścinanie bez odpływu metodą penetrometru stożkowego :

Badanie zostało wykonane i przeprowadzone na podstawie normy:

- PN- EN ISO 17892-1

- PN- EN 1997-2

Wytrzymałość na ścinanie bez odpływu C_utc uzyskujemy za pomocą penetrometru stożkowego.

Terminy:

- wytrzymałość na ścinanie bez odpływu, C_u jest to wytrzymałość na ścinanie nasyconych drobnoziarnistych gruntów, oznaczona w taki sposób, że grunt pozostaje nasycony podczas procesu ścinania.

- wytrzymałość na ścinanie metodą penetrometru stożkowego- C_ufc, wytrzymałość na ścinanie bez odpływu uzyskana za pomocą penetrometru stożkowego

- próbka o nienaruszonej strukturze- próbka klasy 1, w której nie nastąpiła żadna zmiana właściwości gruntu, mająca znaczenie praktyczne

Sprzęt:

- penetrometr stożkowy, używamy stożka 30­­^o, aparatura jest zaopatrzona w skalę i taką podziałkę, że głębokość penetracji, zawiera się w przedziale od 5mm-20 mm. Badanie wykonujemy na aparacie Controls 50020030 1div. / 0.1 mm. Masa stożka to 80 g, wg tabeli:

- naczynia do mieszania dla próbek o naruszonej strukturze, krawędź naczynia jest równoległa do podstawy

-szpatułka

Badanie:

Przygotowanie próbki :

Przeprowadzamy badanie na materiale najbardziej reprezentatywnym dla całej próbki oraz który jest najmniej naruszony, przygotowujemy ją w sposób, aby miała przynajmniej 50 mm średnicy z płaskimi i równoległymi końcami. Powierzchnia próbki pod stożkiem powinna być płaska i gładka. Szczegółowy opis pobrania próbki o nienaruszonej strukturze oraz rozmieszczenie punktów badawczych są opisane w metodyce etapów pobrania prób kat A raz w załączniku A dotyczącego lokalizacji.

Oznaczenie penetracji:

Stożek umieszczamy ze właściwej pozycji. Sprawdzamy położenie zerowe, odnotowujemy z dokładnością 0,1 mm zerowy odczyt początkowy. Obniżamy stożek tak, aby tylko dotknął powierzchni gruntu, uwalniamy go natychmiast, blokujemy po 5 sekundach. Odczytujemy penetrację z dokładnością 0,1 mm i zapisujemy wynik.

Jeżeli penetracji przekracza 20 mm, stosujemy lżejszy lub bardziej tępy stożek, a jeśli jest mniejsza niż 5 mm- cięższy lub ostrzejszy, przeprowadzamy min. 3 badania, jeśli którykolwiek odbiega więcej niż 10% od średniej- przeprowadzamy badanie dodatkowe, a najbardziej odbiegający wynik wykluczamy.

Opracowanie wyników:

Wytrzymałość na ścinanie bez odpływu obliczamy ze wzoru:

Szacowanie wytrzymałości na ścinanie opieramy na doświadczeniu dla poszczególnych rodzajów próbek, techniki ich pobierania i przeprowadzonego badania.

Sprawozdanie z badań

Nasze sprawozdanie zawiera dane identyfikacyjne próby, metodę pobierania próby, masę i kąt końcówki stożka użytego do badania, obliczoną wytrzymałość na ścinanie, oznaczenie makroskopowe, oznaczenie głębokości penetracji.

2.3.2.6 Oznaczenie zawartości części organicznych :

Badanie zostało wykonane i przeprowadzone na podstawie normy:

- PN-EN ISO 14688-1,2

- PN-86/ B-02480

- PN-88/B-04481

Opracowanie wyników:

Oznaczenie zawartości części organicznych metodą utleniania (PN-88/B-04481):

Z próbki przygotowanej jw. zostało odważone w zlewce 10 g gruntu i całość została zważona. Następnie do zlewki zostało dodane ok. 30 cm^3 30% roztworu nadtlenku wodoru. Przykryte było podgrzewane do temp. ok. 60 stopni C, które trwało ok. 3h do momentu, gdy po dodaniu 10 cm^3 30% roztworu nadtlenku wodoru nie wydzielały się pęcherzyki gazu. Następnie całość była gotowana do uzyskania zawiesiny o gęstej konsystencji. Później została wstawiona do suszarki i suszona w temperaturze 105-110 C i ochłodzona w eksykatorze do temperatury pokojowej. Wszystko zważono z dokładnością 0,01 g.

mst - masa zlewki z gruntem wysuszonym do stał ej masy

mt - masa suchej zlewki

mu- masa zlewki po utlenieniu części organicznych i wysuszeniu

2.3.2.7 Oznaczenie gęstości właściwej metodą piknometru :

Oznaczono zgodnie z procedurą w PKN – CEN ISO/TS 17892-2.

Masa szkieletu gruntowego czystego i wysuszonego piknometru została oznaczona z dokładnością 0,01 g. Piknometr i rurka kapilarna została wypełniona płynem kontrolnym do szczytu kapilary. Wysuszona próbka została pobrana o masie ok. 10 g, wcześniej zmielona w moździerzu. Piknometr z gruntem został opukany, po dodaniu 2 cm wody destylowanej ponad poziom wsypanego gruntu, a następnie uzupełniony płynem kontrolnym do szczytu kapilary. Następnie została oznaczona masa całości z dokładnością do 0,01g

ρ s - gęstość właściwa

m0 - masa szkieletu gruntowego piknometru

m1 - masa piknometru całkowicie wypełnionego płynem kontrolnym

m2 - masa szkieletu gruntowego piknometru z suchą próbką

m3 - masa piknometru całkowicie wypełnionego nasyconą próbką i płynem kontrolnym

m4 - masa szkieletu gruntowego próbki

ρ w - gęstość płynu kontrolnego

2.4 Prace kameralne

Wykonane prace kameralne obejmowały :

- analizę materiałów archiwalnych,

- interpretację danych uzyskanych z wykonanych badań terenowych: wierceń ręcznych, sondowań dynamicznych SLVT i sondowania statycznego CPT,

- interpretacje danych uzyskanych z wykonanych badań laboratoryjnych przedstawionych w załączniku C.1

3. Interpretacja wyników badań

3.1 Interpretacja wyników badań terenowych

3.1.1 Sondowanie sonda SLVT

Z ilości uderzeń (N_10L) na 10 cm zagłębienie sondy obliczyliśmy:

-liczbę uderzeń na 10 cm zagłębienia dla sondy ciężkiej(N_10H) oraz opór stożka ze wzoru holenderskiego: (PN B 04452)

Gdzie:

Q_d-opór stożka

Q-ciężar młota[N]

P-ciężar prowadnicy, żerdzi oraz kowadła[N]

H-wysokość swobodnego spadania[m]

A-powierzchnia stożka[m²]

e-zagłębienie stożka pod wpływem 1 uderzenia[m]

-stopień zagęszczenia(PN B 04452):

Dla C_u≤3( PN-EN 1997-2)

Dla C_u≤6( PN-EN 1997-2)

Z badania dynonometrem , maksymalny moment ścinający(M_max) oraz moment ścinający resztkowy (M_min):

-wytrzymałość na ścinanie max i min((informacja od producenta)

-wytrzymałość na ścinanie z poprawką(S_u) (PN B 04452):

S_f=Ʈ_max/min

S_u=S_f*ɥ

ɥ - współczynnik poprawkowy( PN-EN 1997-2)

-wrażliwość(I_R) (PN B 04452)

I_R=

-stopień plastycznośći(I_l) obliczony z interpolacji zależności stopnia plastyczności od maksymalnego momentu ścinającego( PN-EN 1997-2)

3.1.2 Sondowanie sondą statyczną CPTU:

w wyniku badania otrzymujemy:

- opór stożka(qc)

-tarcie na tulei(fs)

-cieśnienie wody(u)

z tych danych możemy obliczyć:

-współczynnik tarcia(Rf) (PN B 04452)

Rf=fs/qc

-wskaźnik tarcia(If) (PN B 04452)

If=qc/fs

-skorygowany opór stożka(qt) (PN B 04452)

qt=Qt/Ac=qc+u(1-a)

-współczynnik powierzchni stożka(PN B 04452)

a=An/Ac

An-powierzchnia netto

Ac-powierzchnia całkowita

-wytrzymałość na ścinanie (Su) (PN B 04452)

$$Su = \frac{q_{c} - \sigma_{\text{vo}}}{\text{Nk}}$$

-pionowe naprężenie efektywne(Ϭvo)

Ϭvo=g_o*h*g_ziem.

nazwa gruntu	gęst. Obj. Wg Wiłuna
pył ilasty (glina pylasta)	2,1 [g/cm3]
pył ilasty (glina pylasta zwięzła)	2,0 [g/cm3]
piasek zailony (piasek gliniasty)	1,75 [g/cm3]
ił pylasty (ił pylasty)	1,9 [ g/cm3]

przyśp. Ziemskie :

9,807

-kąt tarcia wewnętrznego(Ø')( PN-EN 1997-2)

-stopień zagęszczenia(Id)(PN B 04452)

Id=0,709*log(qc)-0,165

-stopień plastycznośći(IL) (PN B 04452)

I_L = A − 0, 5 * log(q_c − σ_vo)

A — wspóáczynnik zależny od rodzaju gruntu, uwzględniający jego regionalność,

A = 0,15÷0,35 (my przyjęliśmy A=0,32 )

-współczynnik prekonsolidacji (OCR)

$$OCR = \frac{0,75*{\sigma^{'}}_{\text{ho}}}{qc^{0,22}*\sigma_{\text{vo}}^{0,69}}$$

gdzie:

σ^′_ho = σ_vo*(3,45+0,002*qc+3,18*fs-0,34*($\frac{\text{fp}}{\text{fc}}) - 0,09*\varphi' + 1,48*Id$

2. Interpretacja wyników badań laboratoryjnych

   1. Analiza granulometryczna

3.2.1.1Analiza areometryczna

Całkowita masa szkieletu gruntowego

-Całkowitą masę szkieletu gruntowego policzyliśmy ze wzoru:

Aby to policzyć potrzebowaliśmy:

- zważyć grunt w stanie wilgotnym (m_w)

- obliczyć wilgotność w

-Rzeczywisty odczyt areometru

Rzeczywisty odczyt areometru obliczyliśmy ze wzoru:

Do obliczeń potrzebowaliśmy:

- zaobserwowany odczyt na areometrze

- uwzględnić poprawkę na menisk C_m

-Głębokość efektywna

Głębokość efektywna została policzona ze wzoru:

Gdzie potrzebowaliśmy:

- wysokości od szyjki bańki do podziałki R_h [mm]

- długości bańki h [mm]

- objętości bańki V_h [ml]

- odległości L między podziałkami 100 i 1000 ml na cylindrze sedymentacyjnym [mm]

- Średnica zastępcza

Średnicę zastępczą, odpowiadającą odczytowi R_h obliczamy, stosując Prawo Stokesa, ze wzoru, uwzględniając dynamiczną lepkość wody:

Potrzebowaliśmy do obliczeń:

- średnicy zastępczej d₁ [mm]

- dynamicznej lepkości wody , którą wzięliśmy z tablicy 5 z odpowiedniej normy

- głębokości efektywnej areometru H_r[mm]

- gęstości właściwej [Mg/m³]

- czasu t [s]

-Zmodyfikowany odczyt areometru

Do jego obliczenia potrzebowaliśmy:

^{- zaobserwowany odczyt na areometrze}

- zaobserwowany odczyt na areometrze w cylindrze odniesienia R_o,

Następnie wszystko podstawiliśmy do wzoru:

-Frakcja mniejsza niż średnica zastępcza

Ten wskaźnik policzyliśmy ze wzoru:

Potrzebowaliśmy następujących zmiennych:

- frakcji K mniejszej niż średnica zastępcza (%)

- gęstości właściwej [Mg/m³]

3.2.1.2 Analiza sitowa

-Frakcja gruntu przechodząca przez poszczególne sita

Frakcję gruntu przechodzącą przez poszczególne sita policzyliśmy ze wzoru:

gdzie potrzebowaliśmy:

- masę gruntu przechodzą przez sito najmniejszych oczkach m₁ [g]

- masę gruntu przechodzącą przez kolejne sita, aż do sita rozważanego m_2,…, m_n [g]

- całkowitą masę suchej próbki m [g]

Wszystkie wartości podstawiliśmy do wzoru na f

3.2.2 Gęstość właściwa – metoda piknometru

Gęstość właściwą liczymy ze wzoru:

(1.1)

Aby to policzyć potrzebowaliśmy:

- masę szkieletu gruntowego piknometru m0,

- masę piknometru, który wypełniliśmy całkowicie płynem kontrolnym. W naszym przypadku była to woda destylowana o gęstości 1 g/cm³ i oznaczyliśmy ją jako m₁

- masę szkieletu gruntowego piknometru z wysuszonym materiałem m2

- masę piknometru całkowicie wypełnionego nasyconą próbką i płynem kontrolnym m2

- masę szkieletu gruntowego próbki m4, która jest różnicą masy m₂ i masy m₀

Wszystkie dane podstawiliśmy do wzoru 1.1, dzięki temu otrzymaliśmy gęstość właściwą próbki.

3.2.3 Granice Atteberga

-Wskaźnik plastyczności

Wskaźnik plastyczności policzyliśmy ze wzoru:

Aby go obliczyć potrzebowaliśmy:

- wyznaczyć granicę płynności w_l

- wyznaczyć granicę plastycznośći w_p

-Stopień plastyczności

Stopień plastyczności policzyliśmy ze wzoru:

Potrzebowaliśmy wyznaczyć:

- granicę płynności w_l

- granicę plastycznośći w_p

- wilgotnośc naturalną w_n

-Wskaźnik konsystencji

Wskaźnik konsystencji policzyliśmy ze wzoru:

Potrzebowaliśmy wyznaczyć:

- granicę płynności w_l

- granicę plastycznośći w_p

- wilgotnośc naturalną w_n

3.2.4 Oznaczenie wilgotności naturalnej

Wilgotność naturalną policzyliśmy ze wzoru:

(1.1)

Potrzebowaliśmy do tego:

- masę naczynka z gruntem mokrym m_mt [g]

- masę naczynka z gruntem wysuszonym przez ok. 24h m_st [g]

- masę naczynka m_t[g]

Wszystkie dane zostały podstawione do wzoru (1.1).

5. Ścinanie

3.2.5.1 Bezpośrednie ścinanie w aparacie skrzynkowym

Wytrzymałość próbek na ścinanie

Wytrzymałość próbek na ścinanie przy odkształceniu względnym policzyliśmy ze wzoru:

Do policzenia potrzebowaliśmy:

- maksymalną siłę ścinającą

- przesunięcie ramki r [mm], które zmierzyliśmy jako odległość do skrzynki w momencie osiągnięcia

- długość boku próbki a [mm], kiedy

Wytrzymałość próbek na ścinanie przy odkształceniu względnym

została policzona wg wzoru:

Do policzenia wyznaczyliśmy następujące parametry:

- maksymalnej siły ścinającej Q₁₀ [N] przy odkształceniu

- długości boku próbki a [mm], kiedy

Spójność C_s

Spójność policzyliśmy wg wzoru:

C_s=b

do tego potrzebowaliśmy:

- policzyć b wg wzoru:

Wyznaczyliśmy:

- naprężenie normalne [kPa]

- wartości wytrzymałości poszczególnych próbek

- liczbę ściętych próbek N w obliczeniach

Kąt tarcia wewnętrznego

Kąt tarcia policzyliśmy ze wzoru:

= arctg a

Do tego potrzebowaliśmy policzyć:

- a wg wzoru:

Wyznaczyliśmy:

- naprężenie normalne [kPa]

- wartości wytrzymałości poszczególnych próbek

- liczbę ściętych próbek N w obliczeniach

3.2.5.2 Ścinanie bez odpływu metodą penetrometru stożkowego

Wytrzymałość na ścinanie bez odpływu

Wytrzymałość na ścinanie bez odpływu policzyliśmy wg wzoru:

Potrzebowaliśmy do obliczeń:

- stałą c, zależną od stanu gruntów. Przyjęliśmy c=0,8 , dla kąta stożka 30 stopni

- przyśpieszenie ziemskie, przyjęliśmy 10 [m/s²]

- masę stożka m [g]

- penetrację stożka i [mm]

Poprawiona wartość wytrzymałości na ścinanie bez odpływu

Policzyliśmy wg wzoru (1.1):

(1.1)

gdzie policzyliśmy ze wzoru (1.2)

(1.2)

-granicę płynności gruntu w_l wyznaczyliśmy metodą penetrometru stożkowego w postaci ułamka

3.2.6 Zawartość części organicznych

Aby policzyć zawartość cząstek organicznych skorzystaliśmy ze wzoru:

(1.1)

gdzie wyznaczyliśmy:

- masę zlewki z próbką gruntu, którą wysuszyliśmy do stałej masy m_st [g]

- masę zlewki z próbką po utlenieniu części organicznych pod wpływem nadtlenku wodoru oraz jej wysuszeniu m_u [g]

- masę suchej zlewki m_t[g]

Wszystkie otrzymane wartości podstawiliśmy do wzoru (1.1) i obliczyliśmy.

4. Opis warunków geotechnicznych

5. Podsumowanie i wnioski