nasze sprawko finito

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOINŻYNIERII

Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

SPRAWOZDANIE Z PRAKTYK GEOTECHNICZNYCH

TERMIN PRAKTYK: 07.07.2014 – 11.07.2014

Autorzy sprawozdania: Łukasz Ładak

Oktawia Majkut

Rok: III

Semestr: VI letni

R.A.: 2013/2014

E-mail: lladak92@gmail.com

oktawia_3@o2.pl

Ocena:

Prowadzący praktyki: mgr inż. Agnieszka Stopkowicz

mgr inż. Malwina Kolano

mgr inż. Michał Kowalski

Kraków, 10 lipca 2014 r.

Lokalizacja i charakterystyka terenu badań

Teren, na którym prowadzone były badania geotechniczne to działka będąca własnością Akademii Górniczo- Hutniczej. Znajduje się ona w dzielnicy Mydlniki w pobliżu stacji kolejowej PKP „Kraków-Mydlniki” oraz Fortu 41a Mydlniki (Twierdza Kraków).

Teren nachylony jest w kierunku południowo-zachodnim. Działka porośnięta jest wysoką trawą oraz pojedynczymi krzewami, natomiast na jej południowych oraz północnych obrzeżach rosną wysokie drzewa.

Punkty badawcze rozmieszczono szeregowo, tworząc w ten sposób prostokąt. Odległości pomiędzy punktami umieszczonymi wzdłuż działki wynosiły 15 m, natomiast w kierunku północ-południe 4m. Wydzielony teren (45m x 8m) obejmował 12 punktów pomiarowych, przy czym tylko na 10 z nich były prowadzone badania.

Punkt badawczy I/3, dla którego zostało sporządzone poniższe opracowanie znajdował się w północno-zachodniej części badanego terenu, na wysokości ok 248,5 m.n.p.m. Dokładna lokalizacja została przedstawiona na załączonej.

  1. Opis oraz wyniki prowadzonych badań

    1. Badania makroskopowe

2.1.1 Opis metody

Metoda makroskopowa jest jedną z najprostszych metod badania rodzaju i stanu gruntów. Polega ona na organoleptycznej ocenie próbek gruntu. Wyniki mają charakter przybliżony, zależny głównie od doświadczenia osoby przeprowadzającej badanie.

Podczas badań makroskopowych pobierane są próbki gruntu z odwiertów geotechnicznych wykonywanych przy wykorzystaniu zestawu składającego się z odpowiedniej końcówki wiercącej oraz zestawu żerdzi. Odwiert wykonuje się po usunięciu warstwy humusu do zadanej głębokości.

W metodzie makroskopowej określane są :

2.1.2 Przedstawienie wyników badań

NAZWA OBSZARU: działka AGH, Kraków - Mydlniki

OZNACZENIE PUNKTU BADAWCZEGO: I/3

RODZAJ BADANIA: badania makroskopowe

DATA BADANIA: 9 lipca 2014r.

POZIOM TERENU: 248,5 m.n.p.m.


Tab.1 Badania makroskopowe wg starej klasyfikacji

Lp. Przelot warstwy [m]

Miąższość warstwy [m]

Badania makroskopowe gruntu
Rodzaj i barwa gruntu
od do
1 2 3 4
1 - - 0,2
2 0,2 0,7 0,5
3 0,7 1,2 0,5
4 1,2 1,65 0,45
5 1,65 2,1 0,45
6 2,1 2,6 0,5
7 2,6 3,1 0,5
8 3,1 3,2 0,1

Tab.2 Badania makroskopowe wg nowej klasyfikacji

Lp. Przelot warstwy [m]

Miąższość warstwy [m]

Badania makroskopowe gruntu

Frakcja główna

od do
1 2 3 4
1 - - 0,2
2 0,2 0,7 0,5
3 0,7 1,2 0,5
4 1,2 1,65 0,45
5 1,65 2,1 0,45
6 2,1 2,6 0,5
7 2,6 3,1 0,5
8 3,1 3,2 0,1

Badanie sondą dynamiczną z końcówką stożkową SD

2.2.1 Opis metody (PN-B-04452:2002)

Sonda DPL to urządzenie służące do wyznaczenia stopnia zagęszczenia piaszczystych gruntów rodzimych lub wskaźnika gruntów nasypowych. Badanie metodą dynamiczną z końcówką stożkową SD polega na określeniu oporu, jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu sondy. Do pogrążania końcówki w grunt służy młot – popularnie zwany babą, którego waga wynosi w przypadku sondy DPL 10 kg. Parametrem geotechnicznym w tej metodzie jest liczba uderzeń młota potrzebna do zagłębienia sondy na głębokość 10cm. W metodzie tej nie pobiera się próbek gruntu w trakcie sondowania.

OPRZYRZĄDOWANIE

Końcówka sondy wykonana ze stali zakończona jest stożkiem o kącie wierzchołkowym 900, a wyżej przybiera wydłużony kształt cylindryczny. Następnie w sposób łagodny łączy się z żerdzią.

Żerdzie wykonano ze stali o wysokiej wytrzymałości, zapewniającej użytkowanie bez nadmiernych odkształceń. Żerdzie zastosowane w badaniu posiadały przekrój rurowy.

Urządzenie wbijające stanowi stalowy młot, którego prowadzenie powinno zapewniać minimalny opór podczas spadania. Swobodne spadanie młota ze stałej wysokości umożliwia automatyczny mechanizm zwalniający.

Parametry oprzyrządowania dla badań sondą lekką DPL przedstawia Tab.2

Tab.3 Parametry oprzyrządowania

oprzyrządowanie jednostka

wartość-

sonda lekka DPL

Młot
masa (m) kg 10
wysokość spadania (h) mm 500
stosunek długości do średnicy (Dh) - ≥1 <2
Kowadło
średnica (d) mm 100<d<0,5xDh
maksymalna masa kg 6
Końcówka o kącie 900
nominalna powierzchnia podstawy (A) cm2 10
średnica podstawy (D) mm 35,7
min. Średnica podstawy po zużyciu mm 34
długość części walcowej mm 35,7
kąt gwintu 0 11
wysokość ostrza końcówki mm 17,9
dopuszczalne zużycie końcówki mm 3
Żerdzie
masa (m) kg/m 3
średnica zewnętrzna (OD) mm 22

wygięcie dla żerdzi:

najniżej położonych 5m

pozostałych

%

%

0,1

0,2

PROCEDURA BADANIA

W trakcie badania zarówno żerdzie, jak i końcówkę sondy należy zagłębiać pionowo, bez wyginania części żerdzi wystającej nad powierzchnię gruntu.

Sondę wbija się w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń powinna być utrzymana w granicach od 15 do 30 uderzeń/min. W przypadku piasków i żwirów częstotliwość może wzrastać do 60 uderzeń/min.

Po zagłębieniu sondy o każdy 1m należy wykonać 1,5 obrotu żerdzi wokół osi. Dla uzyskania wiarygodnych wyników maksymalna zalecana głębokość sondowania dla sondy DPL wynosi od 6m do 10m.

2.2.2 Przedstawienie wyników badań

NAZWA OBSZARU: działka AGH, Kraków- Mydlniki

OZNACZENIE PUNKTU BADAWCZEGO: I/3

RODZAJ BADANIA: sondowanie sondą dynamiczną SD

RODZAJ SONDOWANIA: DPL

DATA BADANIA: 8 lipca 2014r.

POZIOM TERENU: 248,5 m.n.p.m.

Tab.4 Wyniki badań sondą dynamiczną SD

Głębokość [m] Liczba uderzeń na 10cm wpędu sondy Głębokość [m] Liczba uderzeń na 10cm wpędu sondy
0,1 15 2,1 30
0,2 6 2,2 31
0,3 8 2,3 28
0,4 7 2,4 25
0,5 5 2,5 26
0,6 4 2,6 21
0,7 5 2,7 17
0,8 4 2,8 18
0,9 5 2,9 17
1,0 5 3,0 19
1,1 6 3,1 19
1,2 7 3,2 20
1,3 10 3,3 22
1,4 10 3,4 13
1,5 14 3,5 14
1,6 25 3,6 13
1,7 39 3,7 12
1,8 49 3,8 13
1,9 47 3,9 14
2,0 30 4,0 12

GRAFICZNE PRZEDSTAWIENIE OTRZYMANYCH WYNIKÓW:

  1. Badania sondą krzyżakową FVT (sonda skrzydełkowa)

    1. Opis metody (PN-B-04452:2002)

Badanie terenowe sondą krzyżakową jest badaniem „In situ” wykonywanym końcówką krzyżakową składającą się z czterech skrzydełek umocowanych pod kątem 90o względem siebie, zagłębianą na żądaną głębokość w grunt, a następnie obracaną.

Po wykonaniu, ze stałą prędkością, obrotu końcówką sondy, która powoduje ścięcie gruntu wzdłuż powierzchni poślizgu, można pomierzyć wytrzymałość na ścinanie gruntu w stanie nienaruszonym.

OPRZYRZĄDOWANIE

Końcówka sondy składa się z żerdzi z końcówką z prostokątnymi skrzydełkami, połączonymi pod kątem 90o. Skrzydełka te powinny być równoległe do żerdzi i nie mogą być przekrzywione, ani przekręcone. Stosunek wysokości H do średnicy D standardowej końcówki powinien wynosić 2,0. Grubość pojedynczego skrzydełka wynosi od 3 do 0,8mm.

Żerdzie powinny mieć średnicę i wytrzymałość na skręcenie wystarczającą do przeniesienia momentu obrotowego, przekazywanego na końcówkę w czasie trwania badania. Średnica żerdzi wynosi min 20mm. Żerdź powinna być prosta.

Wyposażenie dodatkowe stanowi urządzenie umożliwiające rejestrację wyniku.

PROCEDURA BADANIA

Sondę wciska się, o ile to możliwe, bez uderzeń i wibracji. Nie jest dopuszczalne wkręcanie sondy. Prędkość zagłębiania powinna być stała. Pierwsze badanie należy prowadzić na głębokości co najmniej 0,5m poniżej poziomu terenu.

Podczas wykonywania badania, końcówkę należy obracać ze stałą prędkością. Po zniszczeniu struktury gruntu i zanotowaniu maksymalnego momentu obrotowego należy następnie zbadać stałą wartość momentu obrotowego dla gruntu o strukturze naruszonej.

2.3.2 Przedstawienie wyników badań

NAZWA OBSZARU: działka AGH, Kraków- Mydlniki

OZNACZENIE PUNKTU BADAWCZEGO: I/3

RODZAJ BADANIA: badanie sondą krzyżakową FVT

DATA BADANIA: 9 lipca 2012r.

POZIOM TERENU: 248,5 m.n.p.m.

Badanie prowadzone było jednocześnie z badaniem makroskopowym.

Tab.5 Wyniki badań sondą krzyżakową FVT

Głębokość

[m]

Wytrzymałość na ścinanie gruntu o nienaruszonej strukturze

Τmax [kPa]

Wytrzymałość na ścinanie gruntu w stanie naruszonym

Τmin [kPa]

1,0 68 26
2,0 105 40
3,0 110 70

Opracowanie i interpretacja otrzymanych wyników z badań polowych

3.1 Interpretacja badań makroskopowych

W trakcie badań makroskopowych wykonano ręczny odwiert gruntu do głębokości 3,0 m. Rozpoznanie i badanie właściwości gruntu wykonywano mniej więcej co poł metra oraz za każdym razem, gdy występowała zmiana rodzaju gruntu lub zmiana jego parametrów.

Na podstawie uzyskanych próbek gruntu na badanej głębokości stwierdzono występowanie dwóch warstw. Grunt tworzący pierwszą warstwę zdefiniowano według starej klasyfikacji jako piasek gliniasty o barwie ciemno-brązowym, drugą jako piasek drobny o barwie jasno-brązowej. Ocena barwy gruntu była określona subiektywnie zatem może być ona rozbieżna z wynikami, które by otrzymano ze wzorcowej skali barw. Według nowej klasyfikacji pierwsza warstwa jest utworzona z piasku drobnego z zawartością frakcji drugorzędnej w postaci pyłów, natomiast warstwa druga składa się z czystego piasku drobnego.

Warstwa pierwsza zalega do głębokości 1,65 m.p.p.t a jej miąższość wynosi 1,45 m. Grunt tej warstwy jest gruntem spoistym, określono zatem jego stan – nie można było wykonać kulki, a następnie wałeczka z pobranej próbki gruntu więc stan gruntu określono jako zwarty. Pod względem wilgotności grunt został oceniony jako mało wilgotny.

Warstwa druga zalega do głębokości 3,2 m.p.p.t zatem jej miąższość wynosi 1,55 m. Należy jednak pamiętać, że odwiert został zakończony na głębokości 3,0 m więc rzeczywista miąższość warstwy może być większa. Grunt tworzący tę warstwę uznano również za mało wilgotny. Dodatkowo według nowej klasyfikacji określono stopień obtoczenia ziarn jako obtoczone oraz charakterystykę powierzchni jako chropowatą.

W trakcie prowadzenia badania nie osiągnięto poziomu wody gruntowej, ponieważ odwiert miał za małą głębokość. Korzystając jednak z badań wykonanych dla sąsiedniego otworu nr 2, można przewidywać, że poziom zwierciadła wody gruntowej będzie wynosił około 3,6-3,8 m.p.p.t.

Na podstawie oględzin i obserwacji terenu, a także pobieranych próbek, pochodzenie badanego gruntu określa się, jako grunt naturalny rodzimy. W trakcie wykonywania badań nie zanotowano występowania w gruncie cząstek organicznych – badany grunt jest zatem gruntem mineralnym.

3.2 Interpretacja badań sondą dynamiczną SD

Badania sondą dynamiczną SD były prowadzone do głębokości 4 m (4,2 m).

Wyniki badań wykonanych sondą dynamiczną SD są być wykorzystane do określenia stopnia zagęszczenia gruntów niespoistych. W przypadku gruntów spoistych ocena ich stanu jest trudniejsza ze względu na tarcie pojawiające się na żerdzi urządzenia. Badania sondą są integralne z innymi badaniami „in situ”.

Aby określić rodzaj gruntu należy odpowiednio zweryfikować wyniki badań. Konieczne jest wyeliminowanie stref nagłych wzrostów liczby uderzeń spowodowanych występowaniem lokalnych przeszkód (np. otoczaki, kawałki drewna), a także wydzielenie stref o podobnej, możliwej do uśrednienia liczbie uderzeń, z uwzględnieniem granic zmian rodzajów gruntów.

Po przeanalizowaniu otrzymanych liczb uderzeń, wyeliminowany został pierwszy odczyt, gdyż wartość 15 uderzeń różni się znacznie od pozostałych pomiarów. Rozbieżność ta może być wynikiem występowania humusu jako warstwy przypowierzchniowej. Pozostałe wartości zostały pogrupowane w strefy, mogące stanowić oddzielne warstwy gruntowe, a następnie przypisane zostały im uśrednione liczby uderzeń.

Według pkt. D.1.2 normy PN-B-04452:2002 wyniki sondowania można interpretować po przekroczeniu tzw. głębokości krytycznej, która dla sondy lekkiej wynosi tc=0,6m, dlatego wszystkie wartości liczb uderzeń powyżej tej głębokości zostały pominięte.

Tab.6 Wyniki badania sondą dynamiczną z podziałem na strefy

Warstwa Głębokość [m] Liczba uderzeń na 10cm wpędu sondy Uśredniona liczba uderzeń
0,1 (0,3) 15
0,2 (0,4) 6
0,3 (0,5) 8
0,4 (0,6) 7
0,5 (0,7) 5
I 0,6 (0,8) 4 7
0,7 (0,9) 5
0,8 (1,0) 4
0,9 (1,1) 5
1,0 (1,2) 5
1,1 (1,3) 6
1,2 (1,4) 7
1,3 (1,5) 10
1,4 (1,6) 10
1,5 (1,7) 14
II 1,6 (1,8) 25 40
1,7 (1,9) 39
1,8 (2,0) 49
1,9 (2,1) 47
III 2,0 (2,2) 30 23
2,1 (2,3) 30
2,2 (2,4) 31
2,3 (2,5) 28
2,4 (2,6) 25
2,5 (2,7) 26
2,6 (2,8) 21
2,7 (2,9) 17
2,8 (3,0) 18
2,9 (3,1) 17
3,0 (3,2) 19
3,1 (3,3) 19
3,2 (3,4) 20
3,3 (3,5) 22
IV 3,4 (3,6) 13 13
3,5 (3,7) 14
3,6 (3,8) 13
3,7 (3,9) 12
3,8 (4,0) 13
3,9 (4,1) 14
4,0 (4,2) 12

Określenie stopnia zagęszczenia gruntu ID wykonane zostało na podstawie poniższego wykresu:

Tab.7 Określenie stopnia zagęszczenia wg PN-B-04452:2002

Nr warstwy

Miąższość warstwy

[m]

Uśredniona liczba uderzeń

Stopień zagęszczenia

ID

I 1,0 7 0,44
II 0,4 40 0,76
III 1,4 23 0,66
IV 0,7 13 0,55

Poniższa tabelka przedstawia korelację między liczbą uderzeń a stopniem zagęszczenia wykonaną na podstawie normy EN 1997-2:2007. Grunt został przyjęty jako źle uziarniony piasek (Cu<3) powyżej zwierciadła wody. Dlatego rodzaju gruntu stopień zagęszczenia wyznaczono ze wzoru ID = 0,15 + 0,260 log N10L.

Tab.8 Określenie stopnia zagęszczenia wg PN-EN-1997-2:2009

Nr warstwy Uśredniona liczba uderzeń

Stopień zagęszczenia

ID

I 7 0,37
II 40 0,57
III 23 0,50
IV 13 0,44

3.3 Interpretacja wyników badań sondą krzyżakową FVT

Na podstawie badań sondą obrotową określa się maksymalną wytrzymałość na ścinanie gruntu o strukturze nienaruszonej Τmax i wytrzymałość rezydualną (resztkową) Τmin, tzn. dla gruntu o strukturze naruszonej.

Pomiary te wykonano na głębokościach 1, 2 i 3 m.p.p.t. Pierwszy pomiar został zatem wykonany w piaskach gliniastych i dał on następujące wartości: wytrzymałość maksymalna – 68 kPa, wytrzymałość rezydualna – 26 kPa. Pomiar drugi i trzeci zostały natomiast wykonane w piaskach drobnych, stąd ich wartości są podobne i wynoszą kolejno: wytrzymałość maksymalna –105 kPa i 110 kPa, wytrzymałość rezydualna – 40 kPa i 70 kPa.

Porównanie otrzymanych wyników

Analizując otrzymane wyniki z badań polowych można zauważyć pewne zależności. Warstwy wydzielone w trakcie badań makroskopowych pokrywają się z warstwami określonymi za pomocą badań sondą dynamiczną SD. Do tego uzyskano odpowiednio skorelowane wartości wytrzymałości na ścinanie gruntów poszczególnych warstw.

Według badań makroskopowych warstwa pierwsza, składająca się z piasku gliniastego sięga do głębokości około 1,65 m. Wartości liczby uderzeń dla badania sondą dynamiczną w tym samym zakresie kształtują się na podobnym poziomie. Skok wartości liczby uderzeń obserwujemy właśnie na głębokości 1,5 m. Średnia wartość liczby uderzeń w tej warstwie wynosi 7.

Na granicy warstw obserwujemy natomiast podwyższoną liczbę uderzeń osiągającą średnią wartość 40. Podejrzewamy, że może być to spowodowane różnymi przewarstwieniami w strefie styku warstw.

Wartość liczby uderzeń zaczyna się stabilizować od głębokości około 2,2 m i można powiedzieć, że jest stała do głębokości około 3,6 m. Odpowiada to drugiej warstwie wydzielonej wg badań makroskopowych – warstwy piasków drobnych. Średnia wartość liczby uderzeń w tej warstwie wynosi 23.

Od głębokości 3,6 m do głębokości 4,0 m obserwujemy natomiast równie stałą ilość liczby uderzeń, jednak o mniejszej wartości niż dla poprzedniej strefy. Uważamy, że może to być spowodowane wystąpieniem zwierciadła wody gruntowej. Przewidywania te oparte są na wynikach badań makroskopowych dla sąsiedniego otworu (nr 2), w których wykazano, że poziom wody gruntowej wynosi około 3,8 m.

Podobieństwa wykazują również badania sondą krzyżakową FVT. Pierwszy pomiar wykonany w piaskach gliniastych i dał wartości wytrzymałości maksymalnej – 68 kPa, a wytrzymałości rezydualnej – 26 kPa. Pomiar drugi i trzeci zostały wykonane były natomiast w piaskach drobnych, stąd dały one porównywalne wartości wynoszące kolejno: wytrzymałość maksymalna –105 kPa i 110 kPa, wytrzymałość rezydualna – 40 kPa i 70 kPa.

Podsumowanie oraz wnioski końcowe

Po wykonaniu badań makroskopowych, można stwierdzić, że ogromną rolę w ocenie badanego gruntu ma doświadczenie. Początkowo było to dość skomplikowane zadanie i mieliśmy dużo pytań i wątpliwości, jednak było ich coraz mniej w miarę wykonywania kolejnych otworów.

W trakcie tych badań dowiedzieliśmy się jakie zastosowanie w praktyce mają różne końcówki wiercące do pobierania próbek z otworów i w jakich gruntach się je stosuje.

Niektóre odwierty w ramach oszczędności czasu zostawały zakończone wcześniej albo ze względu na oszczędność czasu albo ze względu natrafienia na jakąś przeszkodę uniemożliwiającą kontynuację wiercenia. W tym drugim przypadku powinniśmy wykonać obok od nowa kolejny otwór, powtarzając całe badanie. Odwiert powinien także być kontynuowany aż do osiągnięcia poziomy zwierciadła wody gruntowej, bowiem jest to dla nas bardzo ważna informacja. Zwierciadło wody zmienia własności gruntu i jego poziom jest wymagany do odpowiedniej interpretacji wyników badania sondą dynamiczną SD.

Badanie profilu gruntowego w naszym otworze (nr 3) zakończyliśmy na głębokości 3,2 m nie osiągając poziomu ZWG. Badanie sondą dynamiczną zakończono na głębokości 4,2 m przy czym na głębokości poniżej 3,6 m widać wyraźną zmianę w ilości liczby uderzeń. Analizując wyniki dla sąsiedniego otworu nr 2 gdzie ZWG wystąpiło na poziomie 3,8 m stwierdzamy, że zmiana ta jest wywołana właśnie wystąpieniem wody gruntowej.

Sonda dynamiczna SD służy do badania stopnia zagęszczenia gruntu. Głębokość badania sondą lekką jest ograniczona do 10 m. W naszych badaniach nie przekroczono tej wartości więc otrzymane wyniki uznajemy za miarodajne. Według instrukcji użycia sondy, po zagłębieniu co każdy 1 metr żerdź powinna być obrócona wokół osi o 2 obroty, co w trakcie naszych badań nie było przestrzegane. Częstotliwość uderzeń natomiast powinna być stała i nie większa niż co 2 sekundy – można uznać, że to zalecenie było przestrzegane.

Nasze badania były przeprowadzone pod teoretyczną budowę nasypu. Dla takiej konstrukcji określamy kategorię geotechniczną według rozporządzenia Ministra transportu i gospodarki wodnej w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych. Ustawa ta definiuje kategorię geotechniczną dla nasypów jako kategorię drugą.

Kategoria geotechniczna definiuje zakres wymaganych badań geotechnicznych, który powinien być zależny od przewidywanego skomplikowania warunków gruntowych i specyfiki projektowanego obiektu, a także określać:

Możemy uznać, że wykonane przez nas badania (badanie makroskopowe, sondowania statyczne i dynamiczne, sondowanie sondą krzyżakową) są wystarczające do określenia powyższych parametrów i spełniają postanowienia w/w rozporządzenia.

W niniejszym sprawozdaniu wykonano również przekrój geotechniczny biegnący przez punkty1-2-3. Do opracowania tego przekroju posłużyły nam karty otworów opracowane przez inne zespoły – karty te zostały dołączone do sprawozdania.


Wyszukiwarka