1
WYKŁAD 1
1. Etapy rozpoznania podłoża gruntowego:
wstępne badanie mające na celu ustalenie optymalnej lokalizacja inwestycji i
przygotowania do badań zasadniczych
zasadnicze badania podłoża gruntowego celem ustalenia charakterystycznego podłoża
oraz jego cech niezbędnych w opracowaniach projektowych(praktycznie to się tylko
znajduje w opracowaniach geotechnicznych i są niepełne
badania wykonywane w trakcie i po zrealizowaniu inwestycji, wykonywane w celu
sprawdzenia zgodności przyjętych założeń oraz służące kontroli i monitorowaniu
inwestycji
2. Zalecenia odnośnie rozstawu otworów i głębokości rozpoznania
o
Głębokość rozpoznawania wg EC 7
budowle i konstrukcje inż. Nie mniej niż 6 m oraz min 3br – szerokość
fundamentu) poniżej posadowienia
dla fundamentów płytowych – nie mniej niż 1,5 b
b
– (b
b
– szerokość fundamentu)
poniżej posadowienia
dla fundamentów palowych – nie mniej niż 1b
g
(b
g
– szerokość grupy pali), min
3D
f
(D
f
– średnica podstawy pala) i nie mniej niż 5 m poniżej poziomu
posadowienia
dla dróg i lotnisk – nie mniej niż 2 m poniżej warstw konstrukcyjnych drogi
dla nasypów – 0,8h – 1,2h (h – max. Wysokość nasypu) i nie mniej niż 6 m
dla wykopów – nie mniej niż 0,4h (h – max. Wysokość wykopu) i nie mniej niż 2
m.
o
rozmieszczenie punktów badawczych wg EC7
dla budowli wysokich i przemysłowych siatka o rozstawie 15m – 40 m
dla budowli wielko powierzchniowych – siatka o rostawie max 60m
dla budowli liniowych – rozstaw 20m -200m
dla budowli specjalnych (np. mosty) 2 -6 punktów na fundament
W praktyce na rozstaw i głębokość otworów badawczych powinno mieć wpływ n.in.:
ukształtowanie terenu, wyniki badań uzyskanych z sąsiednich otworów, oddziaływanie
dynamiczne związane z ruchem drogowym.
W przypadku badania terenów osuwiskowych ilość, rozmieszczenie i głębokość otworów
badawczych powinna zapewniać dokładne rozpoznanie zasięgu, morfologii osuwiska,
położenia powierzchni poślizgu oraz umożliwić ustalenie jego przyczyn.
3. Rodzaje badań gruntu:
makroskopowe – mają na celu jakościowe określenie niektórych cech gruntu w
terenie bez użycia aparatury badawczej
badania polowe- wykonywane w terenie, badania In situ gruntu zalegającego w złożu
badania laboratoryjne – badania pobranych próbek gruntu przy pomocy aparatury
laboratoryjnej
geofizyczne – geotechniczne
metoda georadarowa GPR (Nadajnik systemu generuje impulsowy sygnał fali
elektromagnetycznej o określonych częstotliwościach radarowych, a odbiornik
rejestruje jego echo i czas jego przyjśćia)
profilowanie eletrooporowe PE (pomiar oporności przez układ elektrod przesuwany
wzdłuż profilu przy zachowaniu stałej odległości między elektrodami)
2
sondowanie elektrooporowe SE (to pomiary, w których zamienia się odległości
między elektrodami, a stały pozostaje punkt odniesienia układu elektroid)
polaryzacja samoistna PS (polega na pomiarze tzw. Polaryzacji samoistnej, czyli
potencjału filtracyjno – dyfuzyjnego (elektrokinetycznego lub elektrochemicznego)
profilowanie refrakcyjne, profilowanie refleksyjne, prześwietlanie sejsmiczne
(metody te polegają na wzbudzaniu fal sejsmicznych, które przechodząc przez badany
ośrodek gruntowy, natrafiają w nim na różne niejednorodności (pustki, uskoki,
płaszczyzny poślizgu, wody gruntowe itp.) przez co ulegają różnym zjawiskom
(przechodzenia, odbicia, załamania, dyfrakcji, rozproszenia)
metoda mikrograwimetryczna (polega na względnym powierzchniowym pomiarze
siły ciężkości, która opisuje objętościowe zróżnicowanie gęstości ośrodka
gruntowego).
metoda gradientu pionowego (polega na powierzchniowym pomiarze gradientów
pionowych pola magnetycznego Ziemi, co pozwala zlokalizować zakłócenia pola
magnetycznego)
5. Badania polowe podłoża gruntowego
a) badania statyczną sondą stożkową bez pomiaru (CPT) lub z pomiarem (CPTU)
ciśnienia wody w porach
Mierzone wielkości:
Dla badań CPT
o
Opór stożka - q
c
o
Opór tarcia tulei ciernej - f
s
o
Współczynnik tarcia - R
f
o
Wskaźnik tarcia I
f
Dla badań CPTU dodatkowo:
o
Ciśnienie wody porowej – u
o
Całkowity skorygowany opór stożka - q
t
o
współczynnik ciśnienia wody w porach - B
q
Interpretacja wyników badań:
określenie rodzaju gruntu
określenie stopnia zagęszczenia
określenie stopnia plastyczności
określenie parametrów wytrzymałościowych (kąt tarcia wewnętrznego i spójność)
b) Badania presjo metryczne PMT
Mierzone wielkości:
Zmiany objętości komory V
Wartość przyłożonego ciśnienia – p
Rezultaty badania:
Moduł presjometryczny - E
m
Naprężenia graniczne – p
LM
Przy pomocy powyższych parametrów możliwe jest określenie nośności fundamentów
bezpośrednich oraz pali fundamentowych
c) Badanie sondą cylindryczną SPT
Uzyskiwane wielkości:
3
o Liczba uderzeń potrzebna do zagłębienia końcówki sondy na głębokość 300
mm – N
30
o
Liczba uderzeń odpowiadająca współczynnikowi energi ER
r
= 60% - N
60
o
Liczba uderzeń odpowiadająca współczynnikowu energi ER
r
= 60% i
naprężeniu pionowemu ?=100 kPa (N
i
)
60
Interpretacja wyników:
Określenie stopnia plastycznoći
Określenie stopnia zagęszczenia
d) Badanie sondą dynamiczną z kńcówką stożkową DP
Mierzone wielkości:
Liczba uderzeń potrzebną do wbicia sondy na wymaganą głębokość (10 cm lub 20
cm) – N
10
, N
20
Na podstawie wyników badania określić można stopień zagęszczenia gruntów niespoistych
e) Badania sondą wkręcaną WST
Pomiary dotyczą ilości półobrotów sondy potrzebnych do zagłębienia sondy na głębokość 20
cm.
f) Badanie sondą krzyżakową FVT
Odczytane wielkości:
o Maksymalny moment obrotowy - M
max
o Maksymalny moment obroty dla gruntu o zniszczonej strukturze M
rmax
o
Czas do ścięcia gruntu
Parametry obliczane:
Wytrzymałość na ścinanie gruntu o nienaruszonej strukturze - t
max
Wytrzymałość na ścinanie gruntu o nienaruszonej strukturze - t
min
Wskaźnik wrażliwości strukturalnej gruntu - I
r
Na podstawie wytrzymałości na ścinanie można określić stopień plastyczności gruntu, a na
podstawie wskaźnika I
r
stopień wrażliwości.
g) Badania dylatometryczne DMT
Wielkości mierzone:
o
Ciśnienie potrzebne do wychylenia środka membrany o 0,05 mm - P
A
o
Cisniene potrzebne do wychylenia środka membrany o 2,20 mm - P
B
h) Próbne obciążenia płytą PLT
Pomiary dotyczą wartości:
Przykładanych naprężeń – p
Osiadania płyty – s
Rezultaty pozwalają na określenie :
Wytrzymałość gruntu na ścinanie bez odpływu - c
u
Modul osiadania płyty - E
PLT
Współczynnik podatności podłoża - k
s
Osiadań fundamentu bezpośredniego – s
i) Wiercenia badawcze:
Cel wykonywania wierceń
4
rozpoznanie budowy geologicznej, ustalenie położenia warstw gruntu i poziomu
wody gruntowej
pobieranie próbek do wykonywania badań laboratoryjnych
wykonywanie sondowań lub innych badań w dnie otworu
wykonywanie badań uzupełniających np. próbne pompowanie
Sposób wykonywania wiercenia:
nie może naruszyć stosunków wodnych ani uruchomić procesów
geologicznych(osuwiska, sufozja itd.)
powinien zapewnić zamknięcie wszystkich poziomów wody
likwidacja otworów powinna zapewnić przywrócenie właściwości gruntu w podłożu
7. Pobierania próbek do badań laboratoryjnych
Rodzaje próbek gruntu:
o naturalnym uziarnieniu – NU
o naturalnej wilgotności – NW
o naturalnej nienaruszonej strukturze – NNS
Sposoby pobierania próbek:
poprzez wciskanie, wbijanie próbników
obrotowo – rdzeniowe próbnikiem rurowym z ostrzem tnącym
wiercenie świdrem (urobek świdra)
bloki (prostopadłościenny) wycinanie w gruncie
8. Pomiary wody gruntowej
Pomiary związane z występowaniem wody gruntowej:
określenie poziomu zwierciadła wody (nawiercone, ustabilizowane) oraz pobieranie
próbek wody w otworach badawczych lub piezometrach
określenie ciśnienia porowego za pomocą rejestratorów
określenie współczynnika filtracji gruntu na odstawie próbnego pompowania
badania składu chemicznego i agresywności wody gruntowej w laboratorium
9. Badania makroskopowe gruntów:
Określane cechy gruntu:
rodzaj, stan gruntów spoistych, wilgotność, barwa, zawartość węglanu wapnia
Wykonywanie analizy:
próba wałeczkowania, próba rozcierania w wodzie, próba rozmakania
10. Badania laboratoryjne gruntów
W laboratorium można określać:
cechy fizyczne gruntu – najczęściej wyznaczane to:
o
wilgotność
o
gęstość objętościowa
o
wskaźnik porowatości – celem określenia stopnia zageszczenia gruntu
o
granica plastyczności i granica płynności – celem okreśnienia stopnia
plastyczności lub wskaźnika konsystencji
5
o uziarnienie
o
współczynnik filtracji
o
wilgotność optymalna i wskaźnik zagęszczenia
parametry wytrzymałościowe – przeważnie są to:
o
kąt tarcia wewnętrznego i spójnośc gruntu
o
enometryczne moduły ściśliwości
o
wskaźnik pęcznienia
a) badanie wilgotności – suszenie gruntu
b) badanie gęstości – w pierścieniu
c) badanie wskaźnika porowatośći – w cylindrze – określenie stopnia zagęszczenia
d) badanie granicy plastyczności – wałeczkowanie
e) badanie granicy płynności – penetrometr stożkowy Casagrande
f) Badanie uziarnenienia – analiza sitowa (grunty niespoiste) i analiza areometryczna
(grunty spoiste)
g) Badanie współczynnika – edometr (grunty spoiste) i aparat ZW-K2 (grunty niespoiste)
h) Badanie ściśliwości gruntu (enometryczny moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej
gruntu, enometryczny moduł odprężenia gruntu) – edometr
𝑀
0
=
∆𝜎
𝜀
=
∆𝜎
𝑖
∗ ℎ
𝑖−1
∆ℎ
𝑖
i) Badanie pęcznienia gruntu (wskaźnik pęcznienia E
p
i ciśnienie pęcznienia p
c
) –
edometr i aparat Wasiliewa
j) Badanie wytrzymałość gruntu (kąt tarcia i spójność ) – aparat bezpośredniego ścinania
(ABS, aparat skrzynkowy ) i aparat trójosiowego ściskania (ATS)
6
WYKŁAD 2 Fundamenty bezpośrednie
1. Fundamenty bezpośrednie:
płyty (budynki punktowe słabe podłoże)
ławy fundamentowe (pod ścianami nośnymi bądź rzędem słupów)
stopy fundamentowe (pod słupami nośnymi,np. budynki szkieletowe)
ruszt fundamentowy(kombinacja innych fundamentów, usztywnia całą konstrukcję,
mniejsze osiadania)
skrzynia fundamentowe(składa się z dwóch płyt, które są powiązane ścianami
fundamentowymi, zmniejszony ciężar fundamentów)
3. Sprawdzanie fundamentów bezpośrednich (wg. PN-81/B-03020)
Zasady ogólne
metody wyznaczania parametrów podłoża (metoda A.B.C)
czynniki mające wpływ na rozwiązania fundamentów
budowa podłoża gruntowego, głębokość zalegania warstw nośnych
warunki wodne, położenie zwierciadła wody gruntowej i możliwe zmiany jego
poziomu, ciśnienie spływowe
występowanie w podłożu gruntów pęczniejących, zapadowych i wysadzi nowych
Głębokość przemarzania, poziom terenu istniejącego i projektowanego, położenie
pomieszczeń podziemnych, możliwe rozmycie dna rzeki itp.
Przewidywane zabezpieczenie przed zmianami warunków gruntowo-wodnymi,
izolacja
Założenia odnośnie rozkładu naprężeń pod fundamentem
Sprawdzenie SGN(jeśli Qfnb jest spełnione to Qfnl też)
Fundament zastępczy – warstwa słabsza na głębokości h≤2B
Sprawdzenie SGU, S<S
dop
Jako przemieszczenia S mające wpływ na użytkowanie obiektu należy rozumieć:
Średnie osiadania – s
sr
Przechylenie budowli – O
Strzałkę wygięcia – f
0
Względną różnice osiadań –
s/l
4. Rozkład naprężeń w podłożu:
naprężenie pierwotne
Odprężenie gruntu
Naprężenie od obciążenia zewnętrznego
naprężenia wtórne
naprężenia dodatkowe
naprężenia całkowite
7
5. Rozkład naprężeń Bousinesqa.
Naprężenia w podłożu gruntowym rozkładają się jak w półprzestrzeni sprężystej w oparciu o
następujące założeniach:
a. Podłoże gruntowe stanowi półprzestrzeń ograniczone od góry płaszczyzną, a nie
ograniczoną w pozostałych kierunkach,
b. Grunt jest materiałem izotropowym, a więc mającym jednakowe własności we wszystkich
kierunkach oraz materiałem nieważkim (γ = 0),
c. Przyjmuje się w praktyce zależność liniową między naprężeniami i odkształceniami, a
więc obowiązuje prawo Hooka,
d. Obowiązuje zasada superpozycji, a zatem sumują się naprężenia od działania różnych
obciążeń,
e. Sposób przyłożenia obciążenia zgodnie z zasadą Saint-Venanta wpływa na rozkład
naprężeń tylko w bliskim sąsiedztwie w miejscu przyłożenia obciążenia.
8
Rozkład naprężeń w gruncie od pionowej siły skupionej. Zagadnienie to zostało rozwiązane
przez Boussinesqa dla przestrzenia sprężystej jednorodnej izotropowej, bez uwzględnienia
ciężaru własnego ośrodka(y=0) przy założeniu prostoliniowego, radialnego rozkładu
naprężenia.
6. Rzeczywisty rozkład naprężeń
7. Projektowanie wg EC7
Warunki gruntowe
proste - w podłożu występują warstwy gruntów jednorodnych genetycznie i
litologicznie, równoległe do powierzchni terenu i nieobejmujące gruntów
słabonośnych. Zwierciadło wody gruntowej znajduje się poniżej projektowanego
poziomu posadowienia. Nie występują niekorzystne zjawiska geologiczne.
złożone - w podłożu występują warstwy gruntów niejednorodnych, nieciągłych,
zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmujących grunty słabonośne. Zwierciadło
wody gruntowej znajduje się w poziomie projektowanego posadowienia lub wyżej.
Nie występują niekorzystne zjawiska geologiczne
skomplikowane - na powierzchni terenu i w podłożu projektowanego obiektu
budowlanego występują niekorzystne zjawiska geologiczne, takie, jak: zjawiska
krasowe, ruchy osuwiskowe, zjawiska sufozyjne, kurzawkowe, glacitektoniczne.
Budowa projektowana jest na obszarach szkód górniczych, przy możliwych
nieciągłych deformacjach górotworu oraz w centralnych obszarach delt rzek.
Kategorie geotechniczne
9
Pierwsza kategoria geotechniczna – niewielkie obiekty budowlane o statycznie
wyznaczalnym schemacie obliczeniowym, w prostych warunkach gruntowych, dla
których wystacza jakościowe określnenie właściwości gruntów
Druga kategoria geotechniczna – obiekty budowlane w prostych i złożonych
warunkach gruntowych, wymagające ilościowej oceny danych geotechnicznych i ich
analizy
Trzecia kategoria geotechniczna – nietypowe obiekty budowlane niezależne od
stopnia uch skomplikowanych warunków gruntowych, obiekty zabytkowe i
monumentalne
Stany graniczne nośności:
utrata stateczności ogólnej stateczności:
wyczerpanie nośności, zniszczenie na skutek przebicia lub wyparcia
utrata stateczności na skutek przesunięcia(poślizgu)
łączna utrata stateczności podłoża i zniszczenie konstrukcji
Zniszczenie konstrukcji na skutek przemieszczenia fundamentu
Stany graniczne użytkowalności
nadmierne osiadania
nadmierne wypiętrzenie spowodowane pęcznieniem, przemarzaniem lub innymi
przyczynami
niedopuszczalne drgania
8. Fundamenty bezpośrednie – zasady obliczeń: (WZORY TRZEBA WSZYTKO)
SGN:
;
/
;
1, 4
d
d
d
k
f
f
E
R
R
R
Warunki bez odpływu(faza przejściowa), warunki z odpływem(faza stała)
SGU:
d
d
E
C
W obliczeniach należy uwzględnić
osiadania natychmiastowe wynikające z odkształceń postaciowych i doraźnych zmian
objętości
osiadania wynikające z konsolidacji
osiadania wynikające z pełzania
Metody obliczeń:
sumowania odkształceń warstw podłoża
uproszczona – ośrodka sprężystego s = p *b*f/E
m
Rodzaje przemieszczeń fundamentów:
osiadanie maksymalne p
max
różnice osiadań δ
max
obrót θ
max
odkształcenie kątowe α
max
względne ugięcie ∆
max
wskaźnik wygięcia ∆
max
\l
przechylenie ω
względny obrót(przemieszczenie kątowe) β
max
przemieszczenie poziome
amplituda drgań
10
Fundamenty pośrednie
1. Rodzaje fundamentów pośrednich
pale fundamentowe
ściany fundamentowe
ścianki szczelne
studnie
kesony
2. Sposoby umieszczania fundamentów głębokich w gruncie:
wiercenie
wbijanie
wciskanie
wwibrowywanie
Wkopywanie
wpłukiwanie
3. Pale fundamentowe:
Podział ze względu na sposób wykonania:
Prefabrykowane
Drewniane
Stalowe
Żelbetowe
Monolityczne – wykonywane w otworach w gruncie na budowie
Podział ze względu na charakter pracy
Wyciągane
Wciskane
Normalne
Stojące (słupy)
Wiszące (zawieszone)
4. Nośność pali wg PN-83/B-02482: WZORY
m N
r
Q
- pale wyciąganie lub wciskane – inne wzory
- osiadanie pali(często się pomija)
- tarcie negatywne – wywołane osiadaniem gruntu wokół pobocznicy
5. Wymagania minimalnego zagłębienie w gruncie nośnym:
co najmniej 1,0 dla gruntów zagęszczonych i zwartych oraz 2,0 dla gruntów
średniozagęszczonych oraz półzwartych i twardoplastycznych
jeżeli
( )
q
A > 0,5 N
r
p
p
t
S
to zagłębienie co najmniej na 1,5m w warstwie dla której
określone q, nie dotyczy podłoża skalnego
dla gruntów uwarstwionych, na przemian niespoistych i spoistych, należy dążyć do
tego aby podstawa pala znajdowała się w gruncie niespoistym co najmniej 2,5D ponad
stropem warstwy gruntu spoistego
jeżeli pod warstwami nośnymi gruntu występują grunty dużej miąższości w stanie
miękkoplastycznym lub grunty organiczne, których przekroczenie …
11
6. Projektowanie wg EC:
SGN
utrata stateczności ogólnej
wyczerpanie nośności fundamentu
wyciągnięcie albo niedostateczna nośność na wyciąganie
wyczerpanie nośności gruntu wskutek bocznego obciążenia fundamentu palowego
zniszczenie konstrukcyjne pala
łączne wyczerpanie nośności podłoża i fundamentu palowego
łączne wyczerpanie nośności podłoża i konstrukcji
SGU(podobnie jak wcześniej)
nadmierne osiadanie
nadmierne przemieszczenie
nadmierne przemieszczenie boczne
niedopuszczalne drgania
NOŚNOŚĆ PALI WZORY !1!
7. Technologia wykonywania pali:
pale wbijane lub wwibrowywane z rur stalowych otwartych
pale wbijane z rur stalowych zamkniętych
pale wbijane prefabrykowane(głowica jest skuwana)
pale wkręcane Tubek
pale wbijane Vibro(rura stalowa jest wyciągana)
pale wciskane Vibrex(j.w. z tym, że kilka razy trwa proces wyciągania i wbijania rury)
pale wciskane i wkręcane Fundex
pale wbijane Franki
pale wiercone Wolfsholza(dziś już rzadko spotykane)
pale wiercone w rurze obsadowej
pale wiercone w gruncie bez rury obsadowej w zawiesinie iłowej i bez
zawiesiny(betonowanie polega na metodzie contractor, rura betonowania jest niżej niż
zawiesiny)
pale wiercone CFA(ograniczenie średnicy, gruntu ze względu na technologiczność
sprzętu)
pale wkręcane Atlas
pale wkręcane Omega
mikrofale iniekcyjne(często są wykorzystywane do wzmacniania istniejących
fundamentów)
pale rzeszowskie
kolumny jet-crouting (materiałem jest betogrunt)
8. Wzmacnianie pali poprzez iniekcję (ZDJĘCIA -> WYKŁAD 4) (głównie podstawę,
bardzo rzadko spotyka się wzmacnianie pobocznicy ze względu na trudności technologiczne –
osłonięcie rur iniekcyjnych), ma bardzo korzystny wpływ na osiadanie pali
9. Próbne obciążenie pali – co najmniej od 1,5 razy nośności pala, a czasami nawet do
zniszczenia
12
PARCIE GRUNTU
1. Parcie gruntu – naprężenia poziome w ośrodku gruntowym. Wartości naprężeń
poziomych w ośrodku gruntowym są pochodną naprężeń pionowych. Stosunek tych naprężeń
określa współczynnik:
/
n
V
K
Współczynnik K zależy od od właściwości gruntu: rodzaju ośrodka gruntowego, porowatości,
uziarnienia, struktury gruntu, właściwości filtrującej cieczy – lepkości.
parcie spoczynkowe(jest to wypadkowa siła działająca od strony ośrodka
gruntowego, gdy nie istnieje możliwość przesunięcia konstrukcji lub jej elementu)
parcie pośrednie(jest to wypadkowa sił działających od strony ośrodka gruntowego,
spowodowana przemieszczeniem konstrukcji mniejszym od przemieszczenie
powodującego wystąpnie parcia granicznego)
parcie graniczne
parcie czynne(jest to wypadkowa siła działająca od strony ośrodka gruntowego,
spowodowana przemieszczeniem konstrukcji lub jej elementu w kierunku od gruntu o
wartości dostatecznej do uzyskania najmniejszej wartości parcia gruntu)
parcie bierne(odpór) – (jest to reakcja podłoża gruntowego spowodowana
przemieszczeniem konstrukcji lub jej elementu w kierunku gruntu, o wartości
wystarczającej do osiągnięcia przez odpór wartości największej.
13
2. Zależność parcia od kształtu konstrukcji oporowej.
3. Wartości współczynników parcia czynnego i biernego
2
2
tan 45
2
tan 45
2
a
p
K
K
4. Układ sił działających na konstrukcję oporową.
14
5. Wpływ obciążenia naziomu na wartość parcia.
6. Wpływ spójności na wartość parcia.
Spójność powoduje, że parcie w gruncie spoistym jest mniejsze niż w gruncie niespoistym
natomiast odpór jest większy.
Wpływ spójności gruntu na parcie graniczne. Można przyjąć, że błąd powstały na skutek
niespełnienia w gruntach spoistych wszystkich założeń Coulomba ma nieznaczny wpływ na
uzyskane wyniki.
Wpływ spójności gruntu na odpór graniczny. Można przyjąć, że błąd powstały na skutek
niespełnienia w gruntach spoistych wszystkich warunków Coulomba jest redukowany za
pomocą współczynnika korekcyjnego h.
Spójność gruntu uwzględniamy we wzorze na parcie oraz odpór:
zw
a
a
z
a
K
c
K
e
2
]
2
[
zw
p
p
z
p
K
c
K
e
7. Parcie gruntu uwarstwionego i w przypadku występowania wody gruntowej
Wykresy parcia czynnego w gruncie niespoistym, uwarstwionym:
Wykresy parcia biernego w gruncie niespoistym, uwarstwionym:
Wykresy jednostkowego parcia biernego w gruncie spoistym, uwarstwionym:
15
8. Sposoby redukcji parcia gruntu.
9. Warunki SGN:
sprawdzenie nośności podłoża bezpośrednio pod warstwą fundamentu
sprawdzenie stateczności na obrót
sprawdzenie stateczności na przesunięcie
sprawdzenie stateczności ogólnej uskoku naziomu
10. Metody sprawdzania stateczności ogólnej:
Felleniusa(szwedzka)
Bishopa
Taylora
Janbu?
11. Wyznaczenie najniekorzystniejszego punktu obrotu powierzchni poślizgu.
12. Sprawdzenie stateczności ogólnej skarpy w gruntach niespoistych.
16
13. Rodzaje ścian oporowych – kształty
Masywne:
Półmasywne:
Lekkie:
14. Ważne aspekty wykonywania ścian oporowych:
właściwy dobór materiałów, ukształtowania i grubości elementów
przerwy dylatacyjne
izolacje przeciwwilgociowe
zasypka(grunty niespoiste)
odwodnienie
15. Przykłady odwodnień ścian oporowych
17
ROBOTY ZIEMNE
1. Rodzaje robót:
wykopy
nasypy
2. Kategorie odspajania gruntów
3. Urządzenia i sprzęt do robót ziemnych
4. Tyczenie wykopów i nasypów:
położenie osi geometrycznej korony nasypu i podstawy wykopu
szerokość korony nasypu i podstawy
wysokość/głębokość
nachylenie(za pomocą trójkąta skarpiarskiego)
5. Wykopy:
jamiste
wąsko przestrzenne
szerokoprzestrzenne
6. Etapy wykonywania wykopu:
- odspojenie gruntu
- wydobycie
- przerzut i wywóz rozluźnionego gruntu
7. Metody wykonywania wykopów:
- z boku
- od czoła
- mieszana
8. Wykonywanie skarp pionowych bez zabezpieczenia
9. Zabezpieczenie skarp wykopów jest konieczne(grunty o małej spoistości, brak miejsca na
odpowiednie nachylenie, nachylenia warstw gruntowych w kierunku wykopu, gdy poziom
wody gruntowej jest wyższy niż poziom posadowienia).
10. Odległości wykopu bez zabezpieczeń
11. Zabezpieczenie skarp wykopów:
- deskowania
- ścianki szczelne
- ścianki szczelinowe
Można też dodatkowo wzmocnić przez:
- podparcie
- rozparcie
- zakotwienie
12. Zalecane nachylenie skarp wykopów tymczasowych
- w gruntach niespoistych 1:1
18
- w gruntach mało i średnio spoistych: 1:0,67
- w gruntach zwięzło i bardzo spoistych 1:0,33
- w gruntach skalistych: 1:0,25
Stateczność skarp zwiększa się poprzez wykonanie ławek poziomych
13. Nasypy – etap wykonania:
- ułożenie i uformowanie gruntu
- zagęszczenie
- zabezpieczenie skarp
14. Metody wykonania wykopu:
- z boku
- od czoła
- mieszana
15. Umocnienie skarp nasypów:
- obsianie trawą
- darniowanie
- wzmacnianie za pomocą płotków i siatek
- wzmacnianie brukiem i drobnymi prefabrykatami
- konstrukcje oporowe
16. Zagęszczanie
- ubijanie
- wałowanie
- zagęszczanie dynamiczne
17. Wartość wskaźnika zagęszczenia dla nasypów drogowych(im wyższy tym lepszy)
18. Odwodnienie terenu
powierzchniowe
- systemy rowów, ukształtowanie terenu
wgłębne
- studnie depresyjne
- drenaże
- igłofiltry
- elektroosmoza
19. Usytuowanie rowów.
20. Projektowanie odwodnienia terenu metodą zastępczej wielkiej studni – etapy.
19
Ścianki szczelne
1. Użycie
- obudowy głębokich wykopów
- nadbrzeża portowe
- grodze
- regulacja rzek i kanałów
- ochrona budowli i fundamentów przed działaniem wody
- inne zastosowania(np. tunele)
2. Podział ze względu na materiał:
- stalowe
- żelbetowe
- drewniane
3. Podział ze względu na schemat pracy i sposób podparcia:
- ścianki wspornikowe
- ścianki rozpierane jedno- lub wielokrotnie
- ścianki kotwione jedno- lub wielokrotnie
4. Rodzaje zakotwień:
- zakotwienie płytowe
- zakotwienie blokowe
- zakotwienie do kozłów palowych
- zakotwienie iniektowane
5. Parcie gruntu:
6. Obliczanie ścianki szczelnej wspornikowej:
- określenie wypadkowej parcia czynnego i jej położenie h’
E
- z równania równowagi momentów względem F określenie odległości x
F
- zwiększenie zagłębienia o ∆x przyjmowane jako 0,2-0,6*(a+x
F
)
- określenie wartości Mmax w miejscu zerowania sił poprzecznych
- dobór profilu ścianki (M/W)
20
7. Obliczanie statyczne ścianki jednokrotnie zakotwionej, dołem swobodnie podpartej
- określenie wypadkowej parcia czynnego i jej położenie h
E
- z równania równowagi momentów względem A określenie odległości x
t
- obliczenie siły w ściagu S z równowagi sił poziomych
- zwiększenie zagłębienia o t o 20%
- określenie wartości Mmax w miejscu zerowania sił poprzecznych
- dobór profilu ścianki (M/W)
8. Obliczanie statyczne ścianki jednokrotnie zakotwionej, dołem swobodnie utwierdzonej:
- określenie wypadkowej parcia czynnego i jej położenie h
E
i h
E’
- podział ścianki na 2 belki
- z rozwiązania górnej belki określenie wartości siły w ściągu S, momentu M1 oraz reakcji R
E
- obliczenie x
t
z równowagi momentów względem C
- określenie wartości M2 dla belki dolnej
- zwiększenie zagłębienia o t o 20%
- dobór profilu ścianki (M/W)
21
9. Obliczenia zakotwień
zakotwienia płytowe
UWAGI:
- odpór E
ph
wyznacza się jako składową poziomą wypadkowej działającej pod kątem δ=--ϕ/2
- szerokość stref oddziaływania odporu zwiększa się jako
(
)
z
z
b
b
b
a
- warunek nośności:
0,8
1, 2
ph
a
S
E
E
zakotwienia blokowe
UWAGI:
- nośność bloku
1
2
3
4
5
2
c
Q
q
q
q
q
q
- warunek nośności
0,8
c
S
Q
zakotwienia palowe
22
UWAGI:
- należy z zachowaniem równowagi sił określić wartości sił osiowych w palach ustawionych
kozłowo(pal wciskany N1 oraz pal wyciągany N2)
- warunek nośności:
1
2
t
w
N
m N
N
m N
jak dla pali fundamentowych
10. Zakotwienie w gruncie(uwagi ogólne)
Mając rozpoznane podłoże gruntowe oraz ustalone wstępnie rozmieszczenie elementów
kotwiących, proces projektowania można sprowadzić do następujących czynności:
- określenie obciążeń
- określenie odpowiedniej wewnętrznej elementów – dobór prętów?
- określenie odpowiedniej zewnętrznej elementów – dobór wymiarów(średnicy i długości)
buławy
- umiejscowienie poszczególnych elementów kotwy lub mikrofala w gruncie
11. Kotwy czynne – zalecenie ogólne
12. Kotwy bierne – zalecenie ogólne
13. Mikropale – zalecenie ogólne:
w gruntach słabych, nienośnych mikrofal powinien znajdować się w rurze osłonowej
Podobnie jak przy projektowaniu kotew gruntowych prawidłowe zaprojektowanie
mikrofala polega na właściwym doborze zbrojenia, w zależności od jego
projektowanej nośności. Należy przy tym korzystać z tych samych wzorów jak dla
kotew gruntowych. Przy obliczaniu wymaganej długości buławy iniekcyjnej oraz
ustalaniu całkowitej długości mikropala, należy zwrócić uwagę, aby jego długość
zapewniała posadowienie w gruntach nośnych, gdyż całą nośność mikropala
uzyskuje się właśnie z tej warstwy. W miejscach płytko występujących skał należy na
tyle przegłębić otwór, aby pal osadzić 0,5 metra w podłożu skalistym. W czasie
23
prowadzenia prac w ośrodkach spoistych, szczególnie miękkoplastycznych i
plastycznych, należy uważać na możliwość wyboczenia mikropala.
24
WYKŁAD 6GEOSYNTETYKI
1. Geosyntetyki – przeważnie płaskie wyroby wykonane z tworzyw sztucznych(polimerów)
mających zastosowanie w budownictwie, w konstrukcjach i robotach związanych z gruntem.
2. Rodzaje wyrobów geosyntetycznych:
geowłókniny – w postaci runa, uporządkowanych lub nie- włókien połączonych
mechaniczne, chemicznie lub termicznie
geotkaniny – wytwarzane z włókien lub taśm tkanych o uporządkowanej strukturze
geosiatki(georuszty) – jedno- lub dwukierunkowe, otwarte struktury utworzone z
wąskich pasm(taśm) połączonych w węzłach
geokraty(geomaty) – połączone równolegle panele tworzące przestrzenną strukturę
komórkową
geomembrany – płaskie nieprzepuszczalne arkusze(pasma), niekiedy z
wykorzystaniem materiałów mineralnych(maty bentonitowe)
geokompozyty - materiały złożone z materiałów geotekstylnych i mineralnych
Podstawowe surowce – polimery w procesie produkcji są modyfikowane co powoduje zmiany
ich właściwości w gotowym wyrobie.
3. Funkcje:
wzmocnienie nawierzchnie drogowych – zbrojenie mas bitumicznych
geosytetykami, również ulepszenie nawierzchnie dróg gruntowych
wzmocnienie gruntu – poprawa własności mechanicznych gruntu, warstw
konstrukcyjnych
separacja – oddzielenie podłoża gruntowego od warstw konstrukcyjnych lub warstw
o różnych parametrach
filtracja – zapewnienie swobodnego przepływu wody na granicy warstw gruntu, przy
zachowaniu nienaruszonej struktury szkieletu gruntowego
drenaż – zdolność do odprowadzania płynów w płaszczyźnie materiału
zabezpieczenie przeciwerozyjne – zabezpieczenie przed powierzchniową erozja
wodną(deszcz) i wiatrową, także przed erozją wód powierzchniowych i gruntowych
uszczelnienie – stworzenie bariery nieprzepuszczalnej dla płynów
ochrona – zabezpieczenie innych geosyntetyków przed uszkodzeniem
mechanicznym, dodatkowe mocowanie innych geosyntetyków, ochrona przed
spadającymi odłamkami skalnymi
rozwój roślinności - oddziaływanie na rozwój roślinności poprzez utrzymanie
humusu, wilgoci, nasion lub sadzonek, nawożenie przez rozkład materiałów
biodegradalnych
4. Ważniejsze zastosowania:
do stabilizacji i wzmocnienia podłoża, ograniczenia i wyrównania osiadań
usprawnienie odsączania i odprowadzenie wody, od osuszania gruntu, drenaży
do budowy i zapewnienia stateczności skarp nasypów, ograniczenia erozji
do oddzielenia gruntów o różnym uziarnieniu, warstw podbudowy
do uszczelnienia zbiorników i składowisk
do regulacji i ograniczenia erozji cieków wodnych, rzek
przy rekultywacji hałd i składowisk, przy obsiewaniu skarp
w budownictwie drogowym, do wzmocnienia nawierzchni
25
5. Podstawowe własności fizyko-mechaniczne:
wytrzymałość i odkształcenie
odporność na przebicie9statyczne i dynamiczne)
wytrzymałość szwów i połączeń
pełzanie
6. Wytrzymałość długoterminowa:
1
2
3
4
k
d
F
F
A A A A
[kN/m]
F
k
– wytrzymałość doraźna
A
1
– współczynnik redukcyjny uwzględniający wpływ pełzania (5,0 dla PE,PP , 2,3 dla PET,
PA)
A
2
– współczynnik redukcyjny uwzględniający wpływ uszkodzeń podczas transportu,
wbudowania i zagęszczenia gruntu (1,5 dla gruntu drobnoziarnistych, 2,0 dla gruntu
gruboziarnistych)
A
3
– współczynnik redukcyjny uwzględniający wpływ agresywności środowiska (1,0 przy
braku czynników szkodliwych)
g – współczynnik bezpieczeństwa
Wytrzymałość długoterminowa
dla funkcji zbrojenia (WYKRES WYKŁAD 6 MÓJ)
Wytrzymałość długoterminowa
dla funkcji rozdzielenia (wykres)
7. Zbrojenie nasypów:
główne zadania:
zbrojenie skarp
ochrona powierzchni skarp
zapobieganie odkształceniom
zapobieganie utracie stateczności podstawy
nasypy na słabym podłożu- sprawdzeniu podlega:
stateczność wewnętrzna
stateczność ogólna
stateczność słabego podłoża
ogólna nośność podłoża
STATECZNOŚĆ NASYPÓW WZORY
wewnętrzna – poślizg po wierzchu zbrojenia
stateczność podłoża wypychanie w bok przez nacisk z góry
8. Skarpy zbrojone geosyntetykami
nośność zewnętrzna – sprawdzana metodami nośności i stateczności konstrukcji
oporowych(poślizg, wywrócenie, utrata stateczności podłoża, stateczność ogólna)
nośność wewnętrzna (wytrzymałość geosyntetyku, poślizg geosyntetyku)
1
2
3
4
k
d
F
F
A A A A
- wytrzymałość geosyntetyku
26
𝑇
𝑑
= 2 ∗ 𝜎
𝑘,ś𝑟
∗ 𝐿
𝑏
∗
𝜇
𝑘
𝛾
𝑞
- poślizg geosyntetyku
ZBROJENIE SKRAP – WZORY ZDJECIA
Obliczanie stateczności wewnętrznej skarp zbrojonych geosyntetykami – określenie
rozmieszczenia i długości geosyntetyków
wzory
9. Drenaż z geosyntetyków:
drenaż pozimy
drenaż powierzchniowy
dreny żebrowe
10. Funkcje geosyntetyku w drenażu:
zapobieganie erozji wewnętrznej chronionego gruntu
zachowanie przepuszczalności układu
Charakterystyczne wielkości:
charakterystyczny wymiar porów 0
90
– 90-120μm
współczynnik wodoprzepuszczalności w płaszczyźnie materiału k
H
≥ 0,001 m/s(przy
nacisku 2kPa)
współczynnik wodoprzepuszczalności prostopadłej k
v
>0,0001 m/s (przy nacisku 2
kPa) – zalecane k
v
>0,01 m/s
12. Projektowanie drenaży(dreny francuskie):
określenie prędkości przepływu wody w drenie
określenie potrzebnej średnicy kolektora
Proces projektowania tych drenów:
określenie głębokości drenu
WZORY WYKŁAD
określenie poziomej warstwy drenującej
WZORY WYKŁAD
13. Geowłókniny - PODSUMOWANIE
Podstawowy podział –ze względu na funkcję:
Filtracyjne
separacyjno-filtracyjne
ochronne
Technologia wbudowania
przygotowanie podłoża – usunąć wszelkie przedmioty mogące spowodować
uszkodzenie
rozwiniecie geowłókniny
połączenie pasm – nakładanie min. 0,3m lub zgrzewani 0,1-0,2m
naprawa ewentualnych uszkodzeń – dziury pokryć tym samym materiałem z zakładką
0,5m
27
formowanie nasypu – bezpośrednio po geowłókninie nie można się poruszać sprzęt
budowlany, rozkładanie gruntu sprzętem gąsienicowym, zagęszczanie
powierzchniowe, ewentualne koleiny wypełnić dodatkowym gruntem
14. Geotkaniny – podsumowanie
podział
separacyjno-wzmacniające
wzmacniające
Technologia wbudowania
przygotowanie podłoża – usunąć wszelkie przedmioty mogące spowodować
uszkodzenie
rozkładanie – zasady powinny być określone w projekcie
połączenie pasm – nakładanie 0,3m-1,0m lub zszywanie 0,2m
formowanie nasypu – bezpośrednio po geotkaniniee nie można się poruszać sprzęt
budowlany, rozkładanie gruntu sprzętem gąsienicowym, rozkładanie przeciwne do
ułożonych pasm, ewentualnie stosować tkaniny amortyzujące
15. Geosiatki – podsumowanie
Podział ze względu na zastosowanie
jednokierunkowe (budowa skarp)
dwukierunkowe (wzmacnianie podłoża)
Technologia wbudowania
przygotowanie podłoża – usunąć wszelkie przedmioty mogące spowodować
uszkodzenie
rozkładanie – zasady powinny być określone w projekcie, prostopadle do osi nasypu
połączenie pasm – 0,5m
formowanie nasypu – bezpośrednio po geosiatce nie można się poruszać sprzęt
budowlany, rozkładanie gruntu sprzętem gąsienicowym
16. Geokraty– podsumowanie
Zastosowanie:
budowa skarp
wzmacnianie podłoż
Technologia wbudowania
przygotowanie podłoża – usunąć wszelkie przedmioty mogące spowodować
uszkodzenie
rozkładanie – rozciągnięcie i przytwierdzenie kotwami do podłoża
połączenie sekcji – za pomocą opasek samozaciskowych lub zszywek
formowanie nasypu – rozkładanie od czoła, bezpośrednio po geokracie nie można się
poruszać sprzęt budowlany, rozkładanie gruntu sprzętem gąsienicowym
17. Geomembrany – podsumowanie
Podział ze względu na surowiec, strukturę
28
płaskie – PEHD, PCV
płaskie EPDM(guma syntetyczna)
wytłaczane PEHD
Technologia wbudowania
przygotowanie podłoża – usunąć wszelkie przedmioty mogące spowodować
uszkodzenie
rozkładanie – bardzo ostrożnie
połączenie pasm – zgrzewanie lub klejenie
formowanie nasypu – rozkładanie od czoła, bezpośrednio po geomembranie nie
można się poruszać sprzęt budowlany, rozkładanie gruntu sprzętem gąsienicowym
18. Geokompozyty – podsumowanie
Rodzaje
maty bentonitowe – uszczelniające
maty z rozwiniętą roślinnością – przeciwerozyjne
biowłókniny z nasionami – zazielenienie
kombinacje różnych geosyntetyków
Technologia wbudowania
przygotowanie podłoża – usunąć wszelkie przedmioty mogące spowodować
uszkodzenie
rozkładanie – zależnie od rodzaju
połączenie pasm – zgrzewanie lub klejenie
formowanie nasypu – rozkładanie od czoła, bezpośrednio po geokompozycie nie
można się poruszać sprzęt budowlany, rozkładanie gruntu sprzętem gąsienicowym
Składowiska odpadów:
1. Nie można ich lokalizować:
- w strefach zasilania zbiorników podziemnych
- w obszarach otulin parków narodowych i rezerwatów przyrody, lasów ochronnych
- w dolinach rzek, wód śródlądowych, na terenach źródliskowych, bagiennych, podmokłych
- w strefach osuwisk i zapadlisk terenu
- na terenach o pochyleniu >18%
- na terenach wrażliwych tektonicznie
- na terenach wychodni skał zwięzłych porowatych, skrsowiałych i skawernowanych
- na glebach klas bonifikacji I-II
- na terenach gdzie mogą być szkody górnicze
2. Szkodliwość wysypiska odpadów dla środowiska zależy od:
- właściwości odpadów(fizycznych, chemicznych, biologicznych)
- jakości gruntu(podłoża)
- sposobu zagospodarowania środowiska przyległego do wysypiska oraz jego eksploatacji
- sposobu rekultywacji i docelowego zagospodarowania terenu wysypiska
Odległości składowiska odpadów od innych obiektów jest ustalana w oparciu na
specjalnie sporządzone raporty oddziaływania na środowisko.
29
3. Rodzaje:
- niezorganizowane(dzikie, których nie powinno być)
- półzorganizowane
- zorganizowane
4. Zabezpieczenia:
- denne
- powierzchniowe
- boczne – przesłony filtracyjne
5. Składowisko odpadów powinno posiadać naturalną barierę geologiczną, uszczelniającą
podłoże i ściany boczne, a jej parametry powinny być nie gorsze niż:
dla składowska odpadów niebezpiecznych – miższość nie mniejsza niż 5 m,
współczynnik filtracji k<1,0 x 10
-9
dla składowiska odpadów innych niż niebezpieczne – miąższość nie mniejsza niż 1 m,
współczynnik filtracji k<1,0 x 10
-9
Najwyższy piezometryczny poziom wód podziemnych powinien być co najmniej 1 m poniżej
poziomu projektowanego wykopu dna składowsika.
W miejscach, gdzie naturalną barierę geologiczna nie spełnia warunków określonych powyżej
stosuje się sztucznie wykonaną barierę geotechniczną o minimalnej miąższości 0,5 m,
zapewniającą szczelności nie mniejszą niż określoną powyżej.
6. Kryteria przydatności gruntów do budowy składowisk odpadów:
- kryterium granulometryczne
- kryterium mineralogiczne (minerały ilaste >20% ; CaCO
3
<15% ; I
cm
<5%
- kryterium formowania(wilgotność formowania oraz stan formowania)
- kryterium plastyczności
- kryterium odkształcenia
- kryterium wytrzymałościowe
- kryterium dotyczące wpływu wody na zachowanie się gruntu(aktywność koloidalna A>0,4,
skurcz liniowy L
s
<16%, ciśnienie pęcznienia P
c
<5 kPa oraz wskaźnik pęcznienia E
p
<4%)
- kryterium sorpcji(wybieramy grunt najlepiej sorbujący jony zanieczyszczeń zagrażających
środowisku)
- kryterium szczelności(współczynnik filtracji, efektywny współczynnik dyfuzji)
7. Ocena przydatności gruntów do budowy składowisk odpadów:
i
i
P
a x
, gdzie:
a – ranga, x – punkty(zależne od klasy I, II, III)
bardzo przydatne – 80-100, przydatne 40-80, nie przydatne bez uzdatniania 0-40.
Współczynnik filtracji jest decydującym czynnikiem!.
8. System uszczelniania składa się z następujących elementów:
- warstwy nośnej lub warstwy podłoża
- uszczelnienie właściwe
- warstwy odsączającej(drenażowej) z układu drenów
- warstwy ochronnej(zabezpieczającej)
9. Zadania uszczelnienia podstawy wysypiska:
- stworzenie warstwy uszczelniającej
30
- zebranie i odprowadzenie wód filtracyjnych przez wysypisko, odcieków oraz powstających
gazów
- niedopuszczenie do przenikania w podłoże wód i odcieków z wysypiska
- absorpcja szkodliwych związków chemicznych
- utworzenie pod składowiskiem wyrównanego i statecznego podłoża o dobrej nośności i
odpowiednich właściwościach odkształceniowych
10. Wymagania stawiane warstwom podstawy składowiska:
Warstwa mineralna
- ograniczenie filtracji i dyfuzji
- odporność na erozję i oddziaływanie wody
- odporność na odcieki
- zdolność absorpcji ciężkich metali
- brak podatności na osiadanie
Geomembrany(1,5-5,0 mm, kwaso- i olejoodporna)
- brak podatności na osiadanie i odkształcenie
- ochrona przed odciekami
- ochrona chemiczna
11. Warstwy ułożone pod geomembraną
- warstwa zabezpieczająca, rozkłada równomierne naprężenia działające na geomembranę
- system drenażowy umożliwiający zbieranie i usuwanie odcieków z odpadów
- warstwa przejściowa
12. System drenażu wód odciekowych powinien zapewniać sprawne funkcjonowanie nie
krótsze niż 30 lat po zamknięciu wysypiska.Warstwa drenażowa żwirowo – piaszczysta lub z
innych materiałów o podobnych właściwościach powinna mieć wartość współczynnika
filtracji k większą niż 1 x 10
-4
m/s
13. Dobór geomembran:
- przepuszczalność(przenikalność pary wodnej)
- materiał odporny na działania szkodliwych związków chemicznych zdeponowanych w
składowisku
- trwałość – zależna od warunków składowania, transportu i wbudowania, znaczący wpływ
temperatury
Sprawdzeniu podlegająca następujące parametry:
- grubość geomembrany(ze względu na obciążenia, osiadanie, geometrię składowiska)
- zakotwienie geomembrany na koronie skarpy
- stateczność warstw geosyntetycznych na skarpie – poślizg sprawdza się np. metodą
Felleniusa
- stateczność obsypki filtracyjnej – zsuw sprawdzamy metodą równowagi ił na zboczu
WZORY WYKŁAD 8
14. Zadaniem powierzchniowego uszczelnienia składowiska jest:
- niedopuszczenie do infiltracji wód opadowych w głąb korpusu wysypiska
- odprowadzenie wód opadowych poza obręb wysypiska
31
- zapobieganie wydostawaniu się gazów pochodzących z procesów fermentacyjnych poza
obręb składowiska
- zapobieganie pyleniu i roznoszeniu przez wiatr lekkich frakcji odpadów
- stworzenie bariery biologicznej dla korzeni roślin oraz dla gryzoni
- zapobieganie erozji powierzchni składowiska
Parametry warstw uszczelnienia górnego(powierzchniowego)
- warstwa ekranująca złożona z warstwy mineralnej o współczynniku filtracji k=1*10
-9
- warstwa drenażowa
- wierzchnia warstwa ziemna o miąższości nie mniejszej niż 0,5m
15. Zadaniem uszczelnienia bocznego jest:
- zabezpieczenie wód gruntowych przed poziomą migracją skażonych wycieków ze
składowiska
- utworzenie wokół konturów składowiska zamkniętego i szczelnego koryta
- gromadzenie wód skażonych w korycie, a następnie ich odprowadzenie i oczyszczenie
16. Pionowe przesłony filtracyjne składowisk odpadów:
- ścianki szczelne
- iniekcja ciśnieniowa jet-crouting
- przesłony wąskoszczelinowe
- ekrany z zachodzących na siebie pali wierconych
- ściany szczelinowe(niekiedy z dodatkową osłoną z HDPE)
Wzmacnianie fundamentów:
1. Historia(na egzem to raczej nie potrzebne :D)
początki
- nie są znane zasady służace określaniu nosności podłoża, ani wykonywania fundamentów,
wiedza na ten temat opierała się na domysłach i doświadczeniu
- na gruntach nośnych – kamienny rumosz, wrzucany do wykopu i niekiedy zalewany
zaprawą gipsową lub glinianą
- na gruntach słabych – pale drewniane długości 2-3m lub podkład z belek drewna dębowego,
modrzewiowego itp.
- wiele obiektów wznoszono w wykopach bez wyodrębnionych fundamentów
Okres romański(XI-XIIIw.)
- zaczęto poszerzać fundamenty
- segregowano i układano kamienie, większe na zewnątrz, mniejsze wewnątrz fundamentu,
fundamenty wznoszono warstwowo
- zaczęto wzmacniać podłoże poprzez zagęszczanie palami drewnianymi
Okres gotycki(XIII-XVw.)
- fundamenty zaczeto wykonywać z warstw regularnych kamieni, często ciosanymi
- w słabych gruntach wykonywano podkład z kamieni, tłucznia, żwiru itp. z zaprawą
wapienną pod właściwy fundament
- stosowano kombinację różnych rodzajów fundamentów, np. na słabym, podmokłym podłożu
połączenie rusztu i pali drewnianych
- pojawiły się pierwsze zalecenie dotyczące wznoszenia fundamentów(schodkowanie
poziomu posadowienia na zboczu itp.)
32
Renesans(XV-XVIIw..)
- oprócz ław kamiennych zaczęto stosować fundamenty ceglane
- długość pali zwiększyła się do 6m
- wiele pisanych traktatów dotyczących fundamentowania(np. B.Albert – opis różnych
rodzajów gruntów i wymagane badania, Palladio – głębokość fundamentu 1/6 wysokości
budynku, szerokość 2razy większa od grubości ściany, długość pali 1/8razy wysokości ściany,
a średnica 1/12, V. Seamozzi – zalecał posadowienie nieobciążonych fundamentów przed
wzniesieniem ścian na kilka miesięcy, Ł. Opaliński – zalecał zwężanie ław ku górze do
szerokości ściany)
Barok(XVII-XVIIIw.)
Dominujące fundamenty to ławy kamienne i ceglane
- zapoczątkowano fundamenty na opuszczonych studniach murowanych
- wiele pisanych dzieł na temat fundamentowania, dotyczących prostych klasyfikacji podłoża,
metoda oznaczania nośności gruntu, doboru wymiarów fundamentów a także samej
technologii ich wykonywania.
Neoklasycyzm(XVIII-XIXw.)
- poszerzenie wiedzy na temat zależności głębokości i szerokości fundamentów od rodzaju
podłoża oraz wielkości obciążeń
- rozwój metod wzmacniania gruntu(zagęszczanie poprzez ubijanie, wbijanie pali, dodawanie
kruszywa)
- początek stosowania nowych materiałów w budownictwie(cement, beton, pale żeliwne i
stalowe)
2. Konieczność wzmocnienia fundamentów może wynikać z czynników przewidywalnych:
- zwiększenie obciążeń istniejących budowli(nadbudowa, przebudowa, zmiana układu
statycznego)
- zmiana niwelety terenu(ulic), wykonanie lub pogłębienie pomieszczeń podziemnych w
istniejących budynkach, w wyniku, czego zmienia się głębokość nakładu gruntu lub naraża
się grunt pod fundamentem na przemarzanie
- wykonywanie w sąsiedztwie głębokich wykopów pod nowe budowle
Inne czynniki:
- korozja materiału, z którego wykonywane są fundamenty
- zmiana poziomu wody gruntowej
- zmiana struktury podłoża wynikające ze wzrostu zawilgocenia
- erozyjne działanie na grunt przepływającej wody
- błędne określenie nośności podłoża
- błędne rozwiązanie projektowe
- błędy powstałe na etapie wykonawstwa
3. Przed wyborem metody wzmacniania konstrukcji fundamentu(ewentualnie wzmocnienia
podłoża gruntowego) należy bezwzględnie określić przyczyny powstałych uszkodzeń.
Podstawą określenia przyczyn uszkodzeń jest:
- opis powstałych uszkodzeń i ich obserwacja w czasie
- opis dodatkowych czynników zewnętrznych i określenie ich wpływu na uszkodzenia
powstałe w budowli(powódź, pożar)
- określenie właściwości i parametrów gruntu oraz nośności podłoża
- określenie wartości i dystrybucji obciążeń w konstrukcji
- określenie stopnia zużycia materiałów(zmiana ich właściwości w czasie)
33
4. Przed przystąpieniem do robót budowlanych mających na celu przebudowę lub
wzmocnienie konstrukcji należy odciążyć elementy nośne, przy których prowadzone będą
roboty, a także zabezpieczyć obiekt i jego elementy przed wpływem zmienionego sposobu
przekazywania obciążeń. Wymaga to analizy obecnego, przejściowego i docelowego sposobu
dystrybucji obciążeń.
Wartości okresowego przeciążenia podłoża uprzednio skonsolidowanego mogą dochodzić do
20-30% w gruntach spoistych i do 40-60% w gruntach niespoistych
Sposoby zabezpieczenia:
- Stemplowanie stropów
- Podparcie konstrukcji murowych
- Poszerzenie fundamentów bezpośrednich.
- Wzmacnianie konstrukcjami palowymi
5. Wzmocnienie fundamentu pod maszyny ma na celu głównie ograniczenie wibracji.
Realizacja tego celu może się odbywać poprzez:
- zwiększenie masy i sztywności fundamentu lub jego części
- zwiększenie sztywności podłoża
- stosowanie płyt tłumiących ułożonych w górnej warstwie podłoża
- połączenie bloków sąsiadujących maszyn
- zastosowanie mechanicznych tłumików drgań(w połączeniu ze zmianą wielkości i kształtu
fundamentu)
Należy oczywiście obliczyć jak wpłynie to wzmocnienia, czyli o ile obniży amplitudę drgań.
6. Wzmocnienie podłoża budowlanego ma na celu:
- zwiększenie jego nośności
- zmniejszenie osiadania gruntu
- zmniejszenie wodoprzepuszczalności
- zmianę odporności gruntu na obciążenia dynamiczne
34
7. Wzmocnienie(stabilizacja) gruntów polega na polepszeniu inżyniersko-geologicznych
własności struktury przez zmianę cech:
- struktury i tekstury
- składu chemicznego
- składu mineralnego
- struktury siatki krystalicznej
- charakteru wiązań między cząsteczkami
8. Podział:
Ze względu na sposób oddziaływania wyróżniamy metody:
- fizyczne i mechaniczne – rozdrobnienie, mieszane, zagęszczane,
- fizyko-chemiczne – peptyzacja(przejście żelu w żel), agregacja(łączenie cząstek),
hydrofobizacja
- chemiczne – wytworzenie cząstek nierozpuszczalnych w wodzie
Ze względu na czas
- długotrwałe(długoterminowe)
- okresowe
9. Zastosowanie konkretnego rozwiązania uzależnione jest od:
- rodzaju gruntu
- warunków gruntowo-wodnych
- głębokości wzmocnienia
- możliwości techniczne
- kosztowności metody
- wymagania, jakie musi spełniać grunt po wzmocnieniu
10. Metody wzmacniania – powierzchniowe:
Wymiana gruntu – usunięcie gruntu słabego, nienośnego i przywożony jest grunt o
lepszych parametrach, przeważnie grunty niespoisty(żwiry, piaski), bo łatwiej
zagęszczać. Szerokość, na której grunt ma być zagęszczony musi być większa od
szerokości ławy(zakłada się, że w piasku nienawodnionym obciążenie rozkłada się
pod kątem α=40, a w piaskach nasyconych α=20)
Wstępne obciążenie gruntu- polega na usypaniu na miejscu przyszłej budowy nasypu
ziemnego lub innego materiału, w celu zagęszczenia gruntu i odsączenia wody.
Stosowane dla gruntów spoistych i niespoistych w stanie luźnym(czyli
nieskonsolidowanych). Przeciążenie gruntu 1,2-1,5 razy większe od obciążenia
projektowanego obiektu
Dreny piaskowe(pale piaskowe, drenaż pionowy) – (stosowana wraz z
prekonsolidacją w gruntach organicznych lub spoistych) metoda polega na
wykonaniu w podłożu pionowych sączków skracających drogę przepływu
wypieranej wody. Odstęp sączków(przekroje 30-50cm) w glinach jednorodnych
1,5m a przewarstwionych 2-3m
35
Elektroosmoza – przyśpiesza odpływ wody z gruntu, poprzez zastosowanie prądu
elektrycznego, ruch wody odbywa się od anody do katody. Woda gromadzi się w
igłofiltrach, skąd jest wypompowywana
Wtłaczanie tłucznia – wciskanie w grunt tłucznia przy użyciu ciężkich ubijaków,
wzmocnienie niezbyt grubej warstwy gruntu spoistego bezpośrednio pod
powierzchnią terenu. Można stosować do obiektów mało ważnych
Zagęszczanie gruntu – polepsza cechy mechaniczne i zmniejsza osiadanie budowli
11. Metody wzmacniania wgłębne:
Wibrofiltracje – w gruntach sypkich zagęszczanie wibratorami wgłębnymi. W
utworzony wokół pogrążającego się wibrofiltra lej, wsypuje się kruszywo o
odpowiednich parametrach – granulacji
Wibrowymiana – w gruntach spoistych polega na formowaniu kolumn z kruszywa
które przejmuje obciążenie w słabych gruntach spoistych nie poddających się
zagęszczeni biernemu. Wibrator przy popłukiwaniu formuj w gruncie otwór, który
wypełnia się projektowo dobranym kamieniem/kruszywem(rzadziej zaczynem)
Wgłębne mieszanie gruntu(DSM) – wprowadznie w podłoże mieszadła, po
osiągnięciu głębokości obraca się i podciąga do góry, zapewnie to równomierne
wymieszanie zaczynu wypływającego z tzw. Monitora z gruntem. Podobne do
wibrowymiany, tylko, że tu jest używany zaczyn
Mieszanie gruntu ze stabilizatorem(mieszanki optymalne) – podłoże pod place i
drogi. Powierzchniowe mieszanie różnych rodzajów gruntów w celu uzyskania
najkorzystniejszego uziarnienia, lub mieszanina gruntu ze spoiwem
Zamrażanie gruntu – okresowe wzmocnienie, w obrębie wykonywanych głębokich
wykopów. Wprowadza się chlorek wapnia lub płynny dwutlenek węgla
Spiekanie gruntu – wprowadza się gorące powietrze(700-800) lub paliwo, które jest
później podpalane. Przy gruntach niespoistych o dużej porowatości i
nienawodnionych(przeważnie lessy, rzadziej grunty iłłowe)
Zbrojenie gruntu – umieszcza się w gruntach dodatkowe wytrzymałe elementy,
takich jak geosyntetyki, kotwy gruntowe itd., zazwyczaj stosowane do stateczności
skarp
Stosowanie zastrzyków iniekcyjnych – wprowadza się w podłoże pod ciśnieniem
odpowiednią ciecz, która po pewnym czasie zmienia swoje właściwości i zwiększa
wytrzymałość gruntu, szczelność itp.
Rozróżnia się zastrzyki:
- zaczynem cementowym(w zależności od gruntu i żądanych efektów, decyduje
uziarnienie gruntu, do spoistych gruntów cementu nie wprowadza się)
- iłowe
- bitumiczne
- silikatyzacja?
36
- partyfikacja?
- żywice polimerowe
Ze względu na ciśnienie:
- iniekcja klasyczna do ok. 6MPa
- rozrywająca
- zagęszczająca(rozpychająca – compaction-grouting)
- wysokociśnieniowa(strumieniowa – jet-grouting, ciśnienie do ok. 80MPa)