PLAC BUDOWY

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Plac
budowy

Przykładowe
technologie
wykonywania prac

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

RODZAJE BUDOWLI ZIEMNYCH

Klasyfikacja ze względu na rodzaj budownictwa:

Stałe budowle ziemne:

•Podtorze ziemne dla kolei i dróg kołowych.
•Kanały żeglowne, kanały nawadniające oraz roboty z

zakresu regulacji rzek i potoków.

•Zapory wodne ziemne, obwałowania rzek itp..
•Roboty niwelacyjne dla zakładów przemysłowych i osiedli

mieszkaniowych, dla lotnisk, stadionów itp.

Czasowe budowle ziemne:

•Wykopy pod budynki mieszkalne, przemysłowe, mosty,
zapory wodne, śluzy, nadbrzeża itp..
•Rowy dla instalacji kanalizacyjnych, wodociągowych, dla
kabli, sieci gazowej itp.

RODZAJE BUDOWLI ZIEMNYCH

Klasyfikacja ze względu na wielkość wykopu:

•Wykopy szerokoprzestrzenne

szerokość dna > 1.5 [m]
długość nieograniczona.

•Wykopy wąskoprzestrzenne

długość nieograniczona.
szerokość dna < 1.5 [m]

•Wykopy jamiste

szerokość i długość dna < 1.5 [m]

PLAC BUDOWY

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Nasypy i wykopy

Zasada bilansu objętości gruntu

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Wykonanie wykopu pod fundamenty
Schemat organizacji prac

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Schemat ruchu zgarniarek przy wykonywaniu
nasypu drogowego z ukopów bocznych

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Schemat ruchu zgarniarek przy wykonywaniu
wykopu pod budynek

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Schemat zasypywania rowów instalacyjnych
spycharkami

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Schemat ruchu koparki podczas wykonywania
wykopu pod fundamenty pod budynek

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Rozkop przelotowy -

czołowy

Schemat przebiegu pracy spycharki podczas

zdejmowania górnej warstwy gruntu

Plac budowy

Przykładowe technologie wykonywania prac

Plac budowy

ZASADY POSTEPOWANIA
• Dobór właściwych maszyn
• Dobór właściwej wielkości maszyn
• Dobór zestawu maszyn (wydajność i

ilość)

• Analiza wydajności eksploatacyjnej
• Analiza kosztów

PODSTAWY
URABIANIA
GRUNTÓW

GRUNTY

Czym jest ośrodek gruntowy?

Ośrodek nieciągły
Trójfazowy

20

w

h

s

0

100

200

300

400

500

0

1000

2000

3000

w

=

6

5

m

m

w

=

1

3

0

m

m

w

=

1

9

5

m

m

w

=

2

6

0

m

m

w

=

3

2

5

m

m

w

=

3

9

0

m

m

w

=

6

0

0

m

m

(

r

i

g

i

d

w

a

l

l

)

F

x

[

N

]

d

i

s

p

l

a

c

e

m

e

n

t

x

[

m

m

]

V

Typowe oddziaływanie narzędzia na ośrodek spoisty z progresywną deformacją

GRUNTY -

ośrodek trójfazowy

W gruncie wyróżnia się:

fazę stałą

(ziarna i cząstki),

fazę ciekłą

(woda) i

fazę gazową

(powietrze, para wodna i gazy).

Fazy w ośrodku gruntowym:
1 –pęcherzyki powietrza,
2 –woda wolna,
3 –cząstki stałe,
4 –woda błonkowata.

Uziarnienie i Charakterystyki Uziarnienia

Metoda sitowa PN-86/B-02480

Wyróżniamy pięć następujących frakcji:

kamienista o ziarnach

d > 40 mm (25 mm)

żwirowa o ziarnach

d = 40

–2 mm (25-2)

piaskowa o ziarnach

d = 2

–0,05 mm

pyłowa o cząstkach

d = 0,05

–0,002 mm

iłowa o cząstkach

d < 0,002 mm

Uziarnienie gruntu (skład granulometryczny) określa się procentową
zawartością poszczególnych frakcji w stosunku do ciężaru całej próbki
badanego gruntu.

Ziarna i cząstki gruntu dzielone są wg wielkości na grupy zwane frakcjami.

Komplet dziesięciu sit o wymiarach oczek siatki kwadratowej:

40, 25, 10, 2, 1, 0.5, 0.25, 0.10, 0.071 (lub 0.063) [mm]

Suszenie temp 105-110 C -> Wibracyjne przesiewanie

t

i

i

m

m

f

GRUNTY - Krzywe uziarnienia

Kruszarki - Krzywe uziarnienia

Kruszarki - Krzywe uziarnienia

Z wykresów krzywych uziarnienia można wyznaczyć:

procentowe zawartości poszczególnych frakcji (niezbędne do określenia
rodzaju gruntu),

średnice cząstek d

10

, d

30

, d

60

(niezbędne do określenia wskaźników

uziarnienia gruntu) oznaczające średnice cząstek, które wraz z mniejszymi
stanowią 10, 30, 60 %.

Uziarnienie gruntu charakteryzują dwa wskaźniki:

wskaźnik krzywizny uziarnienia

:

wskaźnik różnoziarnistości

(uziarnienia gruntu)

Krzywe uziarnienia

60

10

2

30

d

d

d

C

10

60

d

d

U

Podział gruntów zależnie od

wskaźnika różnoziarnistości:

•równoziarniste gdy

1 ≤ U ≤ 5 (np. piaski wydmowe, lessy),

•różnoziarniste gdy

5 ≤U ≤15 (np. gliny holoceńskie),

•bardzo różnoziarniste gdy

U > 15

(np. gliny zwałowe, pospółki).

Grunt jest dobrze uziarniony, jeżeli:
C= 1

÷3, a U> 4 dla żwirów lub U> 6 dla piasków

(przydatne na nasypy)

Znajomość wskaźnika różnoziarnistości i krzywizny uziarnienia pozwala
na określenie łatwości ich zgęszczania. Grunty niespoiste o U>15 należą
do gruntów łatwo zagęszczalnych

Podział gruntów zależnie od frakcji,

Trójkąt Fereta

• f

k

+f

z

<10% - grunty drobnoziarniste

• f

k

+f

z

≥10% - grunty gruboziarniste: 10% < fk+fz<50% - pospółki, fk+fz>10% - żwiry

Dla gruntów drobnoziarnistych
obliczana jest frakcja zredukowana:

100

)

(

100

100

)

(

100

100

)

(

100

'

'

'

z

k

i

i

z

k

z

k

p

p

f

f

f

f

f

f

f

f

f

f

f

f

Podział gruntów spoistych ze względu na uziarnienia (Trójkąt Fereta)

Podział gruntów

gruboziarnistych

ze względu na uziarnienie

Nazwa gruntu

Symbol

Uziarnienie

Żwir

Ż

f

i

’

≤2%

f

k

+f

z

>50%

Żwir gliniasty

Ż

g

f

i

’

>2%

Pospółka

P

o

f

i

’

≤2%

50%

≥f

k

+f

z

>10%

Pospółka

gliniasta

P

og

f

i

’

>2%

PN-86/B-02481

Podział gruntów niespoistych ze

względu na uziarnienie

Parametry Opisujące własności

Fizyczne

Cechy fizyczne gruntu można podzielić na podstawowe i od nich pochodne.

Do podstawowych cech fizycznych gruntów zalicza się:

• wilgotność w
• gęstość właściwą ρ

s

• gęstość objętościową ρ

cechy te oznaczane są na podstawie badań laboratoryjnych

Do pochodnych cech fizycznych gruntu zalicza:

• stopień zagęszczania ID i wskaźnik zagęszczania Is
• gęstość objętościową szkieletu gruntowego ρd
• porowatość n i wskaźnik porowatości e
• wilgotność całkowitą w i stopień wilgotności Sr
• wskaźnik plastyczności IP i stopień plastyczności IL

Podstawowe cechy fizyczne

gruntu

Wilgotność gruntu

Wilgotnością gruntu w

nazywamy procentowy stosunek masy

wody m

w

zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego m

s

:

Wilgotnością naturalną w

n

nazywamy wilgotność, jaką ma grunt

w stanie naturalnym.

s

m

w

s

w

m

m

m

m

m

w

[%],

100

m

m

– masa przed suszeniem

m

s

- masa szkieletu (po suszeniu105-110 C)

gęstość objętościowa gruntu ρ

g

V

m

m

Gęstość objętościowa gruntu ρ

jest to stosunek masy próbki

gruntu do objętości tej próbki łącznie z porami

m

m

–masa próbki , V objętość próbki

- ciężar objętościowy

Gęstością właściwą gruntu ρ

s

(gęstość właściwa szkieletu

gruntowego)

nazywa się stosunek masy szkieletu gruntowego m

s

do jej objętości V

s

.

s

s

s

V

m

Wielkości pochodne

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρ

d

jest to stosunek

masy szkieletu gruntu (masa ziaren i cząstek) w danej próbce do jej
objętości pierwotnej (razem z porami).

n

s

d

w

V

m

100

100

m

s

-masa próbki wysuszonej w temperaturze 105 ÷110 °C

V -objętość próbki gruntu przed wysuszeniem
ρ – gęstość objętościowa gruntu
w

n

–wilgotność naturalna gruntu

Wielkości pochodne

s

d

p

V

V

n

1

Porowatość n jest to stosunek objętości porów do całej objętości
próbki.

Wskaźnikiem porowatości gruntu e nazywamy stosunek
objętości porów Vp do objętości cząstek gruntu (szkieletu
gruntowego) Vs

1

1

e

e

n

V

V

e

d

s

s

p

Wskaźnik porowatości e gruntów niespoistych
waha sięw granicach 0,3 ÷1,0, a w gruntach
spoistych może byćznacznie większy

Stopień wilgotności S

r

e

W

V

V

S

w

s

p

w

r

100

Stopień wilgotności

jest to stosunek objętości wody zawartej w próbce gruntu do

objętości porów

Stopień wilgotności określa się dla gruntów niespoistych

Stan wilgotności

Symbol

Stopień wilgotności S

r

Grunt suchy

su

S

r

=0

Grunt mało wilgotny

mw

0 0.4

Grunt wilgotny

w

0.4 0.8

Grunt nawodniony

nw

0.8 1.0

Wilgotność całkowita

jest to wilgotność jaką ma grunt przy całkowitym

wypełłnieniu poró wodą (S

r

=1)

Granice konsystencji, wskaźnik i stopień plastyczności,

stany gruntów spoistych

Rozróżnia się trzy konsystenje gruntów spoistych :
płynną, plastyczną i zwartą.

Granicznymi wilgotnościami, rozdzielającymi poszczególne

konsystencj, są granice konsystencji (granice Atterberga):

 W

L

-

granica płynności (wilgotność graniczna pomiędzy

konsystencją płynną a plastyczną)

 W

p

-

granica plastyczności (wilgotność graniczna pomiędzy

konsystencją plastyczną a zwartą)

 W

S

-

granica skurczalności (wilgotność jaką ma grunt na granicy

stanu półzwartego i zwartego, po osiągnięciu której pomimo
dalszego wysychania nie zmienia już swojej objętości )

Plastyczność, Wskaźnik

plastyczności I

p

Plastycznością nazywa się zdolność gruntu do poddawania się
trwałym (nieodwracalnym) odkształceniom

przy stałej objętości,

bez pęknięć i kruszenia się. Cechę tę wykazują tylko te grunty,
które zawierają w swoim składzie cząstki minerałów ilastych

.

definicja
geoinżynierii

Wskaźnik plastyczności I

P

jest to różnica pomiędzy granicą płynności i granicą

plastyczności (zakres wilgotności wyznaczony granicami), oznacza ile wody w
procentach (w stosunku do masy szkieletu) wchłania dany grunt przy przejściu ze
stanu półzwartego w półpłynny.

I

p

=W

L

-W

p

gdzie:
w

P

-

granica plastyczności,

w

L

-

granica płynności.

Stopień plastyczności I

L

p

L

p

n

L

W

W

W

W

I

Podział na stany i konsystencję gruntów w zależności od wartości stopnia
plastycznośći i wilgotności naturalnej

Stan gruntu

Symbol

Stopień plastyczności

Wilgotność gruntu w

stosunku do granic

konsystencji

Zwarty

zw

I

L

<0

W

n

≤ W

S

Półzwarty

pzw

I

L

<0

W

S

< W

n

≤W

p

Twardoplastyczny

tpl

0<I

L

≤0.25

Plastyczny

pl

0.25<I

L

≤0.5

W

p

< W

n

≤ W

L

Miękkoplastyczny

mpl

0.5<I

L

≤1.0

Płynny

pl

1.0<I

L

W

L

< W

n

Stopień zagęszczenia i stany

gruntów

Parametry Zagęszczania Gruntów

Wilgotność optymalna wopt to taka, przy której uzyskuje
się największe zagęszczenie w przypadku gruntów
spoistych i niektórych gruntów niespoistych.

Zależność Proctora: gęstość objętościowa szkieletu
gruntowego ρ

d

zależy od wilgotności (przy stałej energii

zagęszczania).
Maksymalne zagęszczenie jest tym większe, im większa
jest energia zagęszczania. Wartości w

opt

i ρ

d

zależą od

rodzaju gruntu.

Zagęszczalność gruntów

Wpływ wilgotności na zagęszczenie gruntu:
1 –krzywa zagęszczenia,
2 –krzywa całkowitego nasycenia (teoretycznie
maksymalne zagęszczenie)

GRUNTY

Mamy, więc takie cechy jak:

• Gęstość właściwa
• Ziarnistość
• Porowatość
• Stopień zagęszczenia
• Wilgotność
• Plastyczność

• Spójność
• Tarcie wewnętrzne
• Tarcie zewnętrzne

GRUNTY

I cały szereg innych cech:

• Geneza powstania
• Warstwowość budowy
• Różne kształty cząstek stałych
• Różne struktury budowy
• Anizotropowość
• Przyczepność
• Kąt usypowy

…..

Wytrzymałość gruntów

na ścinanie

Mechanizm ścięcia

Głównym mechanizmem zniszczenia

ośrodków gruntowych jest ścinanie

posadowienie
fundamentu

stateczność
skarpy

Przy obciążeniu krytycznym , naprężenia ścinające

wzdłuż powierzchni zniszczenia osiągają wartości

graniczne wytrzymałości na ścinanie

powierzchnia
zniszczenia

obszar nieruchomy

(bez deformacji)

Powierzchnia ścięcia

Ziarna ośrodka

przemieszczają się po

sobie wzdłuż powierzchni

zniszczenia

Nie występuje kruszenie poszczególnych ziaren

powierzchnia zniszczenia

Graniczny stan naprężenia

Na powierzchni zniszczenia , naprężenia

ścinające ( ) osiągają wartość graniczną (

f

).

Warunek Coulomba-Mohra

tan

n

n

c

c

spójność

kąt tarcia

n

jest maksymalnym naprężeniem ścinającym jakie

może przenieść ośrodek bez ziszczenia pod
działaniem naprężenia normalnego

n

.

n

n

Warunek Coulomba

tan

n

n

c

Naprężenie ścinające ma dwie składowe:
spójność i tarcia

n

n

c

f

tan

c

skłądowa

tarcia

Koła Mohra i obwiednia

(powierzchnia graniczna)

X

Y

Ośrodek w
różnych
położeniach

X

Y

X

Y

~ zniszczenie

~ stateczność

Koła Mohra i obwiednia

(powierzchnia graniczna)

Y

Początkowo Koło Mohra jest
punktem

c

c

c

c

+

Ośrodek nie osiąga stanu
granicznego jeżeli Koło
mMohra znajduje się wewnątrz
obwiedni

GL

Koła Mohra i powierzchnia graniczna

Y

c

c

c

GL

Wraz ze wzrostem
obciążenia koła Mohra są
coraz większe

…

..

i zniszczenie następuje

kiedy koło Mohra dotknie
obwiedni

Kierunek powierzchni zniszczenia

Y

c

c

c

GL

c

+

90+

45 + /2

Powierzchnia graniczna
zorientowana jest pod
kątem 45 + /2 po
poziomu

45 + /2

Y

Mechanizm zniszczenia

Warunek Coulomba

jest kątem pomiędzy normalną do

płaszczyzny ścinania, a kierunkiem

.

2

sin

2

1

2

cos

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

n

n

0

tan

)

,

(

tan

n

n

n

n

n

n

c

F

c

0

cos

sin

)

(

)

(

2

1

2

1

2

1

2

1

c

c spójność

kąt tarcia wewnętrznego

n

n

2

1

1

2

P - biegun naprężenia

n

O

n

1+ 2

)

A

1

1

2

2

n

n

n

n

n

Badania wytrzymałości

gruntów i skał

Do najważniejszych metod badania doświadczalnego
skał należą:

• badanie wytrzymałości na ścinanie
• próba trójosiowego ściskania,
• próba jednoosiowego ściskania- skały
• próba poprzecznego ściskania (test brazylijski) - skały
.

Aparat bezpośredniego ścinania

P

n

P

t

P

n

t

u

przemieszczenie u

ośrodek w stanie
zagęszczonym

ośrodek w stanie
luźnym

t

A

B

C

c

n

1

n

2

n

2

n

1

n

2

n

3

n

n

Aparat trójosiowego ściskania

Badania ośrodków gruntowych- edometr