Ćw. I PODSTAWOWE DEFINICJE I POJĘCIA

BADANIA POLOWE PODŁOŻA GRUNTOWEGO

punkty oznaczone na czerwono są niezbędnym do zaliczenia minimum

Informacja o programie i organizacji ćwiczeń

Szkolenie BHP

A. Wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej

1. Pojęcia i definicje:

• podłoże budowlane,

• kategorie geotechniczne

2. Rodzaje otworów badawczych:

• wiercenia geotechniczne,

• wykopy i doły próbne, szybiki i sztolnie,

• odkrywki fundamentów,

• piezometry

3. Zasady ustalania ilości, rozstawu i głębokości otworów badawczych

4. Metody pobierania prób gruntu i klasy jakości

5. Metody i rodzaje badań polowych podłoża gruntowego:

• sondowania statyczne i dynamiczne,

• badania presjometryczne,

• obciążenia próbne.

Ćw. II ANALIZA MAKROSKOPOWA punkty oznaczone na czerwono są niezbędnym do zaliczenia minimum

A. Wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej

1. Klasyfikacja gruntów budowlanych:

• ogólne zasady podziału gruntów budowlanych,

• szczegółowa klasyfikacja gruntów nieskalistych.

2. Analizy granulometryczne:

• analiza sitowa (zasady wykonywania),

• analiza areometryczna (ogólne informacje),

• analiza pipetowa (ogólne informacje).

3. Pojęcia i definicje:

• średnica zastępcza elementów szkieletu,

• podstawowe funkcje gruntu,

• średnice miarodajne d₁₀, d₅₀, d₆₀,

• współczynnik jednorodności uziarnienia U,

• wskaźnik krzywizny uziarnienia C,

• trójkąt Fereta.

B. Wymagania w zakresie praktycznej umiejętności wykonywania badań:

• Analiza makroskopowa gruntów.

• Umiejętność sporządzenia krzywej uziarnienia.

• Umiejętność ustalenia nazwy gruntu na podstawie krzywej uziarnienia lub znajomości zawartości procentowej poszczególnych frakcji.

Ćw. III PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE punkty oznaczone na czerwono są niezbędnym do zaliczenia minimum

A. Wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej

1. Pojęcia i definicje:

• podstawowe cechy fizyczne (w_n, r, r_s),

• pochodne cechy fizyczne (r_d, n, e, w_r, S_r, r_sr, r')

2. Laboratoryjne metody oznaczania podstawowych cech fizycznych - metody wykonywania badań i interpretacji wyników:

• wilgotność naturalna (metoda suszarkowa),

• gęstość objętościowa gruntu (metoda pierścienia tnącego, cylindra, metody wyporu hydrostatycznego),

• gęstość właściwa szkieletu gruntowego (metoda badania w piknometrze).

3. Wzory przeliczeniowe dla pochodnych cech fizycznych.

B. Wymagania w zakresie praktycznej umiejętności wykonywania badań:

1. Oznaczanie wilgotności naturalnej gruntu metodą „suszarkową”.

2. Oznaczanie gęstości objętościowej gruntu metodą pierścienia tnącego.

Ćw. IV STANY GRUNTÓW NIESPOISTYCH I SPOISTYCH punkty oznaczone na czerwono są niezbędnym do zaliczenia minimum

A. Wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej

1. Pojęcia i definicje:

• minimalna i maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego (r_{d min}, r_{d max}),

• stopień zagęszczenia I_D,

• granice konsystencji gruntu (w_S, w_p, w_L),

• stopień plastyczności I_L,

• wskaźnik plastyczności I_p,

• wskaźnik aktywności koloidalnej A wg Skemptona.

2. Stany zagęszczenia gruntów niespoistych (I_D).

3. Stany plastyczności gruntów spoistych (I_L).

4. Wskaźnik zagęszczenia (I_S).

5. Stany zawilgocenia gruntów niespoistych i spoistych (S_r).

6. Podział gruntów drobnoziarnistych ze względu na spoistość (I_p).

7. Laboratoryjne metody oznaczania i interpretacji wyników:

• granicy plastyczności (metoda wałeczkowania),

• granicy płynności (aparat Cassagrande'a),

• penetrometr stożkowy,

• stożek Wasiliewa.

B. Wymagania w zakresie praktycznej umiejętności wykonywania badań:

1. Oznaczanie granicy plastyczności.

2. Oznaczanie granicy płynności w aparacie Cassagrande'a.

Ćw. I PODSTAWOWE DEFINICJE I POJĘCIA

BADANIA POLOWE PODŁOŻA GRUNTOWEGO

1. Zdefiniować pojęcie podłoża gruntowego (budowlanego).

2. Wyjaśnić pojęcie kategorii geotechnicznej obiektu.

3. Podać przykłady obiektów o różnej kategorii geotechnicznej.

4. Wymienić rodzaje otworów badawczych związanych z rozpoznaniem podłoża budowlanego.

5. Wymienić rodzaje prób gruntu do badań laboratoryjnych, podać klasy jakości prób.

6. Od czego zależy ilość, rozstaw i głębokość otworów badawczych?

7. Wymienić najczęściej spotykane w praktyce inżynierskiej rodzaje badań polowych gruntu.

8. Na czym polega sondowanie gruntu. Wymienić rodzaje sondowań.

9. Przedstawić zakres zastosowania obciążeń próbnych podłoża gruntowego.

10. Wyjaśnić pojęcie wydzielonej warstwy geotechnicznej.

Ćw. II ANALIZA MAKROSKOPOWA

1. Wymień zasadnicze kryteria obowiązującej klasyfikacji gruntów budowlanych.

2. Przedstaw podstawowe zasady wykonywania analizy sitowej gruntów niespoistych.

3. Co to jest analiza sedymentacyjna (areometryczna i pipetowa) gruntów spoistych?

4. Co to jest średnica zastępcza „d” ziarna i cząstki gruntu?

5. Wyjaśnij pojęcie frakcji gruntu według obowiązującej aktualnie klasyfikacji.

6. Omów sposób sporządzania wykresu krzywej uziarnienia badanego gruntu na podstawie wyników analiz granulometrycznych.

7. Narysuj dowolną krzywą uziarnienia, określ zawartość procentową występujących tam frakcji oraz zaznacz na wykresie wielkości średnic zastępczych d₁₀, d₃₀, d₅₀, d₆₀.

8. Wyjaśnij, co to jest trójkąt Fereta oraz sposób korzystania z niego. Co to są frakcje zredukowane?

9. Na podstawie wyników analizy sitowo-areometrycznej przeprowadzonej dla próby gruntu spoistego ustalić zawartość występujących frakcji oraz rodzaj gruntu. Sporządzić wykres krzywej uziarnienia. Wyniki analizy granulometrycznej podano w tabeli 1.

10. W tab. 2 podano wyniki analizy sitowej próby gruntu niespoistego o m_S=200 g (po wysuszeniu). Po sprawdzeniu poprawności oznaczenia należy zweryfikować jego wyniki oraz określić: nazwę gruntu, współczynnik jednorodności uziarnienia U, wskaźnik krzywizny uziarnienia C oraz jego zdolność do zagęszczania się.

11. Określić nazwę gruntu o poniższych zawartościach frakcji gruntowych: f_k = 3%, f_ż = 5%, f_p = 20 %, f_p = 30%, f_i = 42%

12. Wymienić podstawowe testy analizy makroskopowej gruntu spoistego i niespoistego.

13. Omów sposób określania nazwy gruntu spoistego w analizie makroskopowej.

14. Podaj praktyczne zasady rozróżniania rodzaju gruntów niespoistych w analizie makroskopowej.

15. W trakcie badań makroskopowych ustalono, że próba gruntu sypkiego zawiera ok. 20% ziaren o średnicy większej niż 2 mm, a pozostałe ziarna są rozróżnialne z odległości ok. 1 m. Podaj nazwę badanego gruntu?

16. Przedstaw podział (klasyfikację) gruntów spoistych według stanu.

17. Podaj zasady określania stanu gruntu spoistego w analizie makroskopowej.

18. Na podstawie jakich badań testowych (prób) szacuje się zawartość frakcji iłowej i piaskowej w gruncie w analizie makroskopowej?

19. Przedstaw zasady oceny zawilgocenia badanej próby gruntu w analizie makroskopowej.

20. Jak i w jakim celu przeprowadza się oznaczenie w gruncie zawartości węglanu wapnia (CaCO₃) w analizie makroskopowej?

Ćw. III PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE

1. Podać definicje podstawowych cech fizycznych gruntów.

2. Podać definicje i wzory przeliczeniowe następujących pochodnych cech fizycznych: r_d, n, e, w_r, S_r.

3. Wymienić metody wyznaczania gęstości objętościowej oraz podać, dla jakich gruntów są one stosowane.

4. W badaniach laboratoryjnych określano ciężar objętościowy gruntu za pomocą pierścienia metalowego o ciężarze 109.17 [G], średnicy wewnętrznej 4.34 [cm] i wysokości 3.44 [cm]. Dla dwóch badanych próbek NNS stwierdzono odpowiednio: ciężar pierścienia z gruntem G₁ =211.73 [G] i G₂ = 212.67 [G]. Określić wartość ciężaru objętościowego gruntu w [kN/m³] oraz wilgotność w [%] jeżeli po wysuszeniu próbki bez pierścienia ważyły odpowiednio 83.50 [G] i 85.00 [G]. Ocenić poprawność wykonanych oznaczeń.

5. Na podstawie poniższych wartości liczbowych podstawowych cech fizycznych określić porowatość i wskaźnik porowatości gliny morenowej: w_n=14 %, g=20,5 kN/m³, g_s=2,67 kN/m³.

6. Próba gruntu pobrana metodą A (NNS) o masie 2290 g ma objętość V=1,15×10^-3 m³. Po wysuszeniu zmniejszyła swoją masę do m_s=2035 g/cm³. Obliczyć wartości pochodnych cech fizycznych: r_d, n, e, w_r, S_r.

7. Cylinder o ciężarze 200.94 [G] z próbką NNS gruntu niespoistego o objętości 136.09 [cm³] waży 466.32 [G]. Po wysuszeniu próbka ważyła 219.14[G]. Określić ciężar objętościowy i wilgotność badanego gruntu w jednostkach odpowiednio [kN/m³] i [%].

8. W jaki sposób można określić gęstość objętościową gruntu niespoistego?

9. Co to jest powierzchnia graniczna i właściwa gruntu i od czego zależy?

10. Jak można określić gęstość objętościową gruntu w badaniach polowych (in situ)?

Ćw. IV STANY GRUNTÓW NIESPOISTYCH I SPOISTYCH

1. W jakim celu i w jaki sposób określa się r_{d min} oraz r_{d max} ?

2. Podać definicję stopnia zagęszczenia. Do czego ten parametr służy i w jakich zagadnieniach jest wykorzystywany?

3. Podać definicje granic konsystencji oraz wymienić metody ich wyznaczania.

4. Podać metody wyznaczania granicy płynności.

5. Jak oblicza się stopień plastyczności? Podaj klasyfikację stanów gruntów spoistych według wartości stopnia plastyczności.

6. Co to jest wskaźnik plastyczności i co on wyraża? Podać klasyfikację spoistości gruntów na podstawie wartości wskaźnika plastyczności.

7. Wymienić stany zagęszczenia gruntów niespoistych w zależności od wartości stopnia zagęszczenia.

8. Co to jest wskaźnik zagęszczenia, gdzie jest on wykorzystywany?

9. Do czego służy badanie w aparacie Proctora?

10. Podać definicję stopnia wilgotności oraz wymienić stany zawilgocenia gruntów określone na jego podstawie.

11. Przedstawić graficznie sposób ustalania wartości granicy płynności w aparacie Casagrande'a.

12. Określić stan zawilgocenia gruntu niespoistego o następujących parametrach: g_s=26,5kN/m³, g=18,5kN/m³, g_sr=20,1kn/m³.

13. Dla gruntu spoistego wyznaczono następujące wartości granic konsystencji: w_s=8%, w_P=20%, w_L=50%. W jakim stanie jest grunt o wilgotności w_n=15% ? Jaką minimalną ilość wody należy dodać do próbki gruntu o objętości V=240 cm³ i ciężarze objętościowym g=20 kN/m³ by nastąpiło jego przejście w stan płynny?

14. Wał przeciwpowodziowy jest odbudowywany przy użyciu piasku średniego o następujących parametrach: r_S=2,67 g/cm³, minimalny wskaźnik porowatości 0,565, maksymalny wskaźnik porowatości 0,878. Jaką wartość wskaźnika porowatości należy osiągnąć podczas zagęszczania piasku, by stopień zagęszczenia osiągnął wymaganą wartość 0,5 ?

15. Określić konsystencję, stan i spoistość gruntu, dla którego oznaczono następujące wartości wilgotności: naturalna 10 %, granica skurczalności 7 %, plastyczności 12 % i płynności18 %.

16. Dla próbki NNS piasku średniego określono w laboratorium: g=18,5 kN/m³, g_s=26,5 kN/m³, w_n=10 %, e_max=0,850, e_min=0,455. Określić stan zagęszczenia i zawilgocenia tego gruntu.

17. Jakie są rodzaje konsystencji gruntu i jak się je określa?

18. Co to są granice konsystencji i jakie są ich definicje wg których wyznacza się je laboratoryjnie?

19. Co to jest wskaźnik zagęszczenia, jakich gruntów dotyczy oraz jakie jest jego praktyczne znaczenie?

20. Jak w badaniach polowych można określić stan gruntu?

Ćw. V WODOPRZEPUSZCZALNOŚĆ

I ŚCIŚLIWOŚĆ GRUNTÓW

1. Sformułować prawo filtracji Darcy'ego w odniesieniu do gruntów niespoistych i spoistych oraz podać jakie warunki musi spełniać przepływ wody w gruncie by można je zastosować. Prawo zilustrować wykresem zależności przepływu jednostkowego od spadku hydraulicznego.

2. Generalnie, w których gruntach (spoistych czy niespoistych) współczynnik filtracji gruntów jest większy i dlaczego?

3. W badaniu filtracji w rurze Kamieńskiego na próbce gruntu długości 10 [cm] i średnicy 3 [cm] poziom wody na wejściu do układu utrzymywano na wysokości 50 [cm] a przy wyjściu na poziomie 10 [cm]. W tych warunkach stwierdzono, że po 2 [min] przepływu objętość wody, która przepłynęła przez grunt wynosiła 45.0 [cm³]. Oszacować wartość współczynnika filtracji w [cm/s] i podać możliwy rodzaj gruntu.

4. Co to jest piezometr? Jakie są polowe metody badania wodoprzepuszczalności podłoża?

5. Co to jest ściśliwość i konsolidacja gruntu? Podać prawo zagęszczenia gruntu.

6. Przedstaw schemat budowy edometru. Jak stan naprężenia i odkształcenia jest realizowany w edometrze?

7. Co to jest ściśliwość pierwotna i wtórna? Jak definiuje się ciśnienie przekonsolidowania? Jaki grunt określa się jako nieskonsolidowany, normalnie skonsolidowany oraz przekonsolidowany?

8. W laboratoryjnym badaniu ściśliwości gruntu o wilgotności naturalnej 15%, ciężarze objętościowym 20.0 [kN/m³] i ciężarze właściwym szkieletu gruntowego 27.0 [kN/m³] wskaźnik porowatości zmienił się od wartości naturalnej do wartości 0,542 pod wpływem zmiany obciążenia od 10 [kPa] do 100 [kPa]. Obliczyć wartość edometrycznego modułu ściśliwości, wskaźnika ściśliwości oraz współczynnika ściśliwości w tym przedziale obciążeń.

9. Na podstawie poniższych wyników badań edometrycznych określić w przedziale obciążeń 25-100 kPa wszystkie parametry charakteryzujące odkształcalność gruntu o gęstości objętościowej 1.9 t/m³, gęstości właściwej 2.65 t/m³ i wilgotności 20%

10. Jakie są polowe metody badania ściśliwości gruntów?

Ćw. VI WYTRZYMAŁOŚĆ GRUNTÓW NA ŚCINANIE

1. Co to jest wytrzymałość gruntu na ścinanie i jaką postać ma hipoteza Coulomba wytrzymałości gruntu na ścinanie?

2. W jaki sposób ciśnienie porowe wpływa na wytrzymałość gruntu na ścinanie? Jakie są rodzaje parametrów wytrzymałości?

3. Jakie są metody badania wytrzymałości gruntu na ścinanie? Przedstawić konstrukcję (szkic) aparatu bezpośredniego ścinania, sposób prowadzenia badania oraz wyznaczania parametrów wytrzymałości.

4. W aparacie bezpośredniego ścinania przeprowadzono badania gruntu na dwu próbkach o przekroju poprzecznym 36 [cm²]. Ścinanie próbek przeprowadzano przy obciążeniu pionowym wynoszącym 180 [N] i 360 [N] po uprzedniej konsolidacji. Próbki uległy ścięciu przy obciążeniach poziomych wynoszących odpowiednio 72 [N] i 108 [N]. Określić odpowiednie wartości parametrów wytrzymałości gruntu.

5. Wartości całkowite i efektywne kąta tarcia wewnętrznego wynoszą odpowiednio 25 [^o] i 30 [^o] a spójności odpowiednio 30 [kPa] i [25] kPa. Jaka jest wytrzymałość w punkcie podłoża w którym naprężenie normalne wynosi 100 [kPa]. Czy wystąpi ścięcie gruntu w podłożu, jeżeli w tym punkcie naprężenie styczne wynosi 75 [kPa]?

6. Przedstawić schemat obciążenia próbki w aparacie trójosiowego ściskania. Jakie są zależności między naprężeniami głównymi a naprężeniem normalnym i stycznym w dowolnym punkcie ośrodka? Jakie jest położenie powierzchni ścięcia oraz jaką postać ma hipoteza wytrzymałościowa Coulomba-Mohra wyrażona w naprężeniach głównych?

7. Podać podstawowe metodyki badań wytrzymałościowych w aparacie trójosiowego ściskania.

8. Czy w punkcie podłoża gruntowego, w którym wartości całkowite mniejszego i większego naprężenia głównego są odpowiednio 70 kPa i 100 kPa, wystąpi zniszczenie gruntu, jeśli wartości całkowite kąta tarcia wewnętrznego i spójności wynoszą odpowiednio 20⁰ i 20 kPa?

9. Obliczenia wskazują, że planowany budynek spowoduje wzrost większego naprężenia głównego w punkcie podłoża poniżej budynku do wartości 225 kPa, mniejszego do wartości 75 kPa i ciśnienia porowego do wartości 20 kPa. Czy w tym punkcie nastąpi zniszczenie gruntu o efektywnym kącie tarcia wewnętrznego 30⁰ i efektywnej spójności 35 kPa?

10. Ścięcie próbki w aparacie trójosiowego ściskania nastąpiło przy ciśnieniu komorowym 100 kPa i naprężeniu pionowym 300 kPa, przy czym powierzchnia ścięcia była nachylona do poziomu pod kątem 55⁰. Określić parametry wytrzymałościowe badanego gruntu.

Ćw. II STATECZNOŚĆ SKARP I ZBOCZY

punkty oznaczone na czerwono są niezbędnym do zaliczenia minimum

A. Wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej

1. Stany graniczne - model ciała sztywno- idealnie plastycznego

2. Pojęcia i definicje:

• wytrzymałość gruntu na ścinanie

• parametry wytrzymałości gruntu całkowite i efektywne

3. Metody równowagi granicznej oceny stateczności skarp i zboczy

• dla zdeterminowanych powierzchni poślizgu (założenia i definicje wskaźnika stateczności) - metody blokowe

• dla niezdeterminowanych powierzchni poślizgu (założenia i definicje wskaźnika stateczności) - metoda pasków: szwedzka (Felleniusa)

4. Sposoby uwzględniania zewnętrznych obciążeń statycznych i sił hydrodynamicznych w analizie stateczności skarp i zboczy

2. Wymagania w zakresie praktycznej umiejętności wykorzystania wiedzy

• wykonanie ćwiczenia projektowego,

• rozwiązanie nieskomplikowanych zadań inżynierskich.

1

2

---