Stabilizacje gruntów

Wybrane właściwości fizyczne gruntów cz. 2

6. Wodoprzepuszczalność gruntów

Wskaźnik wodoprzepuszczalności K

10

(kol. 10)

5. Nośność gruntów

Wskaźnik nośność gruntu CBR (kol. 11)
do 10 – nie nośne
10 do 15 – dostatecznie nośne
pow. 15 – dobrze nośne

Właściwości fizyczne gruntów

Wartość graniczna przydatności gruntu na warstwy izolujące przed podsiąkiem kapilarnym

- K

10

3,5*10

-3

cm/s

Żwir piaszczysty – 10 cm/s

Piasek średni – 1*10

-2

cm/s

Pył ilasto piaszczysty – 1*10

-7

cm/s

Ił – 1*10

-9

cm/s

Przydatne

Nieprzydatne

Sprawdzić warunek d

15

<

5d

85

A

C

D

d

85

Właściwości fizyczne gruntów

7. Przydatność gruntów na warstwę odsączającą d

15

< 5d

85

d

15

– średnica oczka sita, przez którą przechodzi 15% gruntu przeznaczonego na warstwę odsączającą

d

85

– średnica oczka sita, przez którą przechodzi 85% gruntu podłoża

Wykres uziarnienia gruntu

ż

wirowa

Frakcje

piaskowa

pyłowa

iłowa

kam.

0

10

20

30

40

ś

ć

ą

ś

re

d

n

ic

y

w

i

ę

k

s

z

e

j

n

i

ż

„

d

”

w

%

(p

o

z

o

s

ta

je

n

a

s

ic

ie

)

100

90

80

70

60

ś

ć

ą

ś

re

d

n

ic

y

m

n

ie

js

z

e

j

n

i

ż

„

d

”

w

%

(p

rz

e

c

h

o

d

z

i

p

rz

e

z

s

it

o

)

d

15

saGr d

15

= 0,3

saclSi 5d

85

= 5*0,45=2,25

→

saGr nie nadaje się na warstwę odsączającą
dla gruntu Cl w podłożu

Cl 5d

85

= 5*0,03=0,15

→

saGr nadaje się na warstwę odsączającą
dla gruntu saclSi w podłożu

0

,0

0

1

0

,0

6

3

0

,0

0

2

0

,0

0

3

0

,0

0

5

0

,0

1

0

,0

2

0

,0

3

0

,0

5

0

,1

1

2

0

,5

0

,3

0

,2

3

5

1

0

2

0

4

0

6

3

40

50

60

70

80

90

100

Z

a

w

a

rt

o

ś

ć

c

z

ą

s

te

k

o

ś

re

d

n

ic

y

w

i

ę

ż

(p

o

z

o

s

ta

je

n

a

s

ic

ie

)

60

50

40

30

20

10

0

Z

a

w

a

rt

o

ś

ć

c

z

ą

s

te

k

o

ś

re

d

n

ic

y

m

n

ie

js

z

e

j

n

i

ż

(p

rz

e

c

h

o

d

z

i

p

rz

e

z

s

it

o

)

Ś

rednice zast

ę

pcze cz

ą

stek „d” w mm

STABILIZACJA GRUNTÓW

Stabilizacja gruntów polega na

ulepszaniu

i utrwaleniu właściwości

gruntów

przez

stosowanie

metod

fizycznych,

fizykochemicznych

i chemicznych. Grunt stabilizowany uzyskuje zwiększoną wytrzymałość

mechaniczną oraz odporność na działanie czynników atmosferycznych,

a zwłaszcza wody i mrozu.

a zwłaszcza wody i mrozu.

STABILIZACJA MECHANICZNA /GRANULOMETRYCZNA/

Stabilizacja mechaniczna zwana inaczej granulometryczną polega na doborze

odpowiedniego uziarnienia mieszanki i zagęszczeniu jej przy wilgotności optymalnej. W

praktyce /w terenie/ pożądane uziarnienie uzyskuje się przez uzupełnienie gruntu

miejscowego tymi składnikami granulometrycznymi, których jest mu brak. Celem jest

dobór takiego uziarnienia mieszanki, aby uzyskać minimum porów oraz aby w mieszance

były odpowiednie proporcje frakcji szkieletowych /żwir, piasek/, fr. wypełniających /pył/

oraz fr. spajających / /ił/.

oraz fr. spajających / /ił/.

Tak dobrana mieszanka nazywa się mieszanką optymalną.

Kryteria tworzenia mieszanki optymalnej

1. Czy istnieje możliwość wytworzenia mieszanki optymalnej z istniejących gruntów

2. Czy uzyskana mieszanka optymalna jest ekonomicznie uzasadniona

3. Czy uzyskana mieszanka optymalna jest technicznie wykonywalna

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

frakcja pyłowa

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

Mieszanek gliniasto – żwirowych (2)

frakcja piaskowa

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

99%

37%

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

B

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

99%

37%

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

B

C

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

99%

37%

D

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

B

C

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

99%

37%

D

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

O

m.opt

O

m.opt

B

C

Stworzenie mieszanki optymalnej jest mo

żliwe pomiędzy gruntami

B i D oraz B i C, nie mo

żna stworzyć mieszanki opt. między gruntami C i D

1. Czy istnieje możliwość wytworzenia mieszanki optymalnej z istniejących gruntów

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

99%

37%

B% =

OC

x 100%

D

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

B% =

BC

OC

x 100%

C% =

BC

BO

x 100%

O

m.opt

O

m.opt

B

C

2. Czy uzyskana mieszanka optymalna jest ekonomicznie uzasadniona

B%=(5,0\7,5)*100=67%

→

grunt B stanowi 67% tworzonej mieszanki optymalnej

C%=(2,5\7,5)*100=33%

→

grunt C stanowi 33% tworzonej mieszanki optymalnej

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

99%

37%

B% =

OD

x 100%

D

Mieszanek gliniasto – piaskowych (1)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

B% =

BD

OD

x 100%

D% =

BD

BO

x 100%

O

m.opt

O

m.opt

B

C

2. Czy uzyskana mieszanka optymalna jest ekonomicznie uzasadniona

B%=(9,0\11,0)*100=82%

→

grunt B stanowi 82% tworzonej mieszanki optymalnej

D%=(2,0\11,0)*100=18%

→

grunt D stanowi 18% tworzonej mieszanki optymalnej

Stworzenie mieszanki optymalnej jest mo

żliwe pomiędzy gruntami

B i D oraz B i C,
nie mo

żna stworzyć mieszanki opt. między gruntami C i D

1. Czy istnieje możliwość wytworzenia mieszanki optymalnej z istniejących gruntów

Kryteria tworzenia mieszanki optymalnej gliniasto-piaskowej

2. Czy uzyskana mieszanka optymalna jest ekonomicznie uzasadniona

Tak pomiędzy gruntami: B i D – gruntu dowożonego 18% (grunt D)

Nie pomiędzy gruntami B i C – gruntu dowożonego 33% (grunt C)

3. Czy uzyskana mieszanka optymalna jest technicznie wykonywalna

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

Nie ma technicznej mo

żliwości wykonania mieszanki optymalnej między gruntami B i D

Technicznie wykonalna jest mieszanka optymalna stworzona miedzy gruntami B i C, ale patrz pkt. 2

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Mieszanek gliniasto – żwirowych (2)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%

9%

63%

A

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

94%

Mieszanek gliniasto – żwirowych (2)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%

9%

63%

A

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

94%

B

Mieszanek gliniasto – żwirowych (2)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%

9%

63%

C

A

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

94%

B

Mieszanek gliniasto – żwirowych (2)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%

9%

63%

C

D

A

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

94%

B

Mieszanek gliniasto – żwirowych (2)

TRÓJKĄT UZIARNIENIA

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%

9%

63%

C

D

A

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

94%

B

Z występujących gruntów nie można
stworzyć mieszanki gliniasto-żwirowej!

STABILIZACJA CEMENTEM

Stabilizacja cementem polega na dodaniu do sypkiego lub małospoistego gruntu rodzimego

niewielkiego dodatku cementu /6-12%/ w wyniku czego dzięki wiążącym siłom cementu
powstaje pajęczynowata, sztywna struktura złożona z powiązanych agregatów szkieletowych
oraz drobniutkich cząsteczek wypełniacza tzw. cementogrunt.

DO STABILIZACJI CEMENTEM NADAJ

Ą SIĘ GRUNTY SYPKIE I MAŁOSPOISTE

/zawierające do 10% frakcji ilastej/.
Zalety – duża nośność, odporność na wysadziny i przełomy, możliwość stosowania na wielu
gruntach, możliwość stosowania jako podbudowy lub jako samodzielnej nawierzchni, możliwa
wysoka mechanizacja prac oraz wykorzystanie prostych maszyn np. rolniczych, jako
podbudowa jest dużo tańsza niż użycie tłucznia.

Wady – duże zapotrzebowanie cementu, konieczność wstrzymania ruchu w czasie dojrzewania
cementogruntu, duża ścieralność /konieczność przykrycia dywanikiem bitumicznym /kat.I/, lub
smołą drogową /kat.II/.

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

Obliczenie dodatku cementu oraz wody do stabilizacji cementem

a – maksymalny ciężar (gęstość) objętościowy

ρ

ds (w kg\m

3

)

C

cem

= a*b*h [kg\m

2

]

b – dodatek cementu (w wartości niemianowanej)

c – głębokość na jaką wykonujemy stabilizację (w metrach)

C

cem

= 1900 kg\m

3

* 0,06 * 0,15 m = 17,1 [kg\m

2

]

saGr

C

wody

= a*(wilg

opt

– wilg

nat

)*h [l\m

2

]

C

wody

= 1900 kg\m3 * (0,08 – 0,04) * 0,15 m

= 11,4 [kg\m

2

] = 11,4 [l\m2]

STABILIZACJA WAPNEM

Stabilizacja wapnem polega na dodaniu do spoistego gruntu rodzimego niewielkiego

dodatku wapna /do 8 – max 9%/ w wyniku czego dzięki reakcjom chemicznym między wapnem
a kompleksem ilastym grunt spoisty min: traci swoją spoistość, staje się makroporowaty,
przepuszczalny oraz odporny na działanie wody i mrozu.

DO STAB. WAPNEM NADAJ

Ą SIĘ WSZELKIE GRUNTY SPOISTE

/zawierające pow.

10% fr. ilastej/.
Zalety – ze względu na swoje właściwości warstwa gruntu stab. wapnem może być podbudową
pod nawierzchnie, eliminującą konieczność stosowania warstwy odsączającej; stab. wapnem może
umacniać podłoże eliminując podsiąkanie, może być środkiem przygotowawczym do stabilizacji
innymi metodami, jest tańsza od zastosowania tradycyjnej warstwy odsączającej,
Wady – pewne zapotrzebowanie wapna, w zasadzie nie nadaje si

ę na samodzielną nawierzchnię.

Podobne działanie do stab. wapnem ma zastosowanie popiołów lotnych z w

ęgla brunatnego

/z elektrowni, zawierają pewną ilość tlenku wapna/.

Grunt A- saGr

Ż

wirowej 57%

Piaskowej 34%
Pyłowej 7%
Iłowej 2%

Grunt B – Sa

Ż

wirowej 7%

Piaskowej 92%
Pyłowej 1%

Grunt C - saclSi

Ż

wirowej 2%

Piaskowej 35%
Pyłowej 51%
Iłowej 12%

Grunt D - Cl

Piaskowej 6%
Pyłowej 53%
Iłowej 41%

Obliczenie dodatku wapna oraz wody do stabilizacji wapnem

a – maksymalny ciężar (gęstość) objętościowy

ρ

ds (w kg\m

3

)

C

wap

= a*b*h [kg\m

2

]

b – dodatek wapna (w wartości niemianowanej)

c – głębokość na jaką wykonujemy stabilizację (w metrach)

C

wap

= 1800 kg\m

3

* 0,09 * 0,15 m = 24,3 [kg\m

2

]

Cl

C

wody

= a*(wilg

opt

– wilg

nat

)*h [l\m

2

]

C

wody

= 1800 kg\m3 * (0,16 –

0,22

) * 0,15 m = ? [l\m

2

]

!!!

C

wody

= 1800 kg\m3 * (0,16 – 0,14) * 0,15 m = 5,4 [l\m

2

]

Inne materiały dodawane w celu stabilizacji gruntów

Stab. żużlem granulowanym /żużel pohutniczy, wielkopiecowy/, gr. syp. i m.sp./

Stab. lepiszczami bitumicznymi np. asfaltem aug /gr. syp. i m. sp./

Stab. żywicami syntetycznymi /drogie, wykorzystywane w kopalniach i przy nasypach
zbiorników wodnych/

Jezdnia

Pobocze

Pobocze

Korona drogi

Rów

Skarpa

Pas
ochronny

Pas
ochronny

Oś drogi

+ 1m

+ 1m

Typowe elementy przekroju drogi leśnej

(Przekrój pionowy prostopadły do osi projektowanej drogi.)

Dno rowu

Korpus drogowy

Torowisko robót ziemnych

Pas drogowy

Skarpa
nasypu

Oś drogi

Koryto