WYKŁAD II - 19.10.2010

1. Geologia inżynierska:

1. Obserwacje makroskopowe

2. Analizy granulometryczne

3. Sposoby prezentacji wyników

4. Interpretacje geologiczno-inżynierskie i geotechniczne

5. Interpretacje hydrogeologiczne

6. Interpretacje środowiskowe

2. Czołowe nazwiska w światowej geologii inżynierskiej

1. K. Terzaghi: 1883 (Praga) - 1963 (Winchester), uznawany za twórcę mechaniki gruntów, wykładał geologię inżynierską na Harvardzie, uzyskał 8 tytułów doktora honoris causa w 8 państwach. Jego prace przyczyniły się do rozwoju teorii konsolidacji, fundamentowania, badania zapór ziemnych i osuwisk

2. A. Casagrande - rozpoczął pracę naukową w MIT pod kierunkiem Terzaghiego. Zajmował się klasyfikacją gruntów, ścinaniem, przemarzaniem. Zapoczątkował program mechaniki gruntów na Uniwersytecie Harvarda

3. R. B. Peck - współpracownik Terzaghiego, kierował pracami laboratoryjnymi i terenowymi przy budowie metra w Chicago. Jeden z najwybitniejszych w świecei geotechników i wykładowców. Główna praca to mechanika gruntów w praktyce inżynierskiej.

4. D. W. Taylor - Wydział inżynierii Lądowej i Wodnej, główne prace: podstawy mechaniki gruntów, stateczność zboczy.

5. Skempton - mechanika gruntów, naprężenia, nośność, stateczność zboczy.

6. W. C. Kowalski - twórca tzw. Warszawskiej/Polskiej Szkoły Geologii Inżynierskiej.

7. B. Grabowska - Olszewska - gruntoznawstwo.

8. Z. Wiłun - geotechnika.

9. Z. Glazer - mechanika gruntów.

10. J. Liszkowski - geolog, geolog inżynierski

3. Grunt, ewolucja pojęcia:

1. Zbiór dowolnych rozdrobnionych okruchów skalnych, powstałych ze skał litych na skutek działania destrukcyjnych procesów geologicznych, takich jak: wietrzenie, erozja, transport itp. (Rossiński '66)

2. Tworzywo zewnętrznych warstw skorupy ziemskiej, znajdujących się w zasięgu wpływu obciążeń nowo wznoszonych budynków lub używanych do budowy obiektów inżynierskich (Z. Wiłun '69)

3. Dowolne skały i gleby, badane jako ewentualny obiekt inżynierskiej działalności człowieka (Siergiejew '73)

4. Skała występująca w podłożu lub otoczeniu obiektu działalności ludzkiej (budowlanego lub górniczego), która współdziała lub będzie w przyszłości zgodnie z projektem współdziałać z tym obiektem (Kowalski '75)

Oddziaływanie na grunt nie ogranicza się wyłącznie do tej strefy gruntu bezpośrednio pod obiektem budowlanym, ale również w pewnej strefie wokół obiektu (rys. 1)

4. Ostateczna definicja: grunt to system trójfazowy, złożony w ogólnym przypadku z fazy stałej (szkieletu gruntowego), ciekłej (wód zawartych w porach) i gazowej.

5. Faza - (w fizyce) zbiór jednakowych pod względem właściwości fizycznych części układu termodynamicznego.

6. Klasyfikacja gruntów uwzględnia nie tylko cechy lito-genetyczne fazy stałej (tak jak w skałach), lecz także cechy wynikające z jej współdziałania z pozostałymi fazami.

7. Trójfazowość gruntów (rys. 2)

8. Struktura gruntu - wymiary, kształt, charakter powierzchni, ilościowe stosunki jego elementów (oddzielnych cząstek, agregatów, substancji cementującej) oraz charakter wzajemnych powiązań tych elementów gruntu (niezależnie od ich rozmiarów) - wg Grabowska-Olszewska

9. Tekstura gruntu - rozmieszczenie i układ w/w elementów w przestrzeni. Przykładowe tekstury - ziarnista, komórkowa, kłaczkowa.

10. Obserwacje: gołym okiem - makrostruktura i tekstura,

mikroskop optyczny - mezostruktura i tekstura,

mikroskop elektronowy - mikrostruktura i tekstura

11. Typy tekstur w gruntach. Schemat przestrzenny tekstury gruntu:

1. Anizotropowe - cechy strukturalno-teksturalne w różnych kierunkach są zmienne

2. Izotropowe - cechy strukturalno-teksturalne w różnych kierunkach są takie same

12. Wybrane cechy geologiczno-inżynierskie granitu: zmienność cech w zależności od stopnia zwietrzenia i głębokości występowania, m.in. dochodzi do zmniejszenia porowatości wraz z głębokością.

13. Rezultaty badań geologiczno-inżynierskich:

1. Modele geologiczno-inżynierskie: od całkowicie hipotetycznych do całkowicie wiarygodnych

14. Podstawowe teorie badań na tle głównych kierunków zainteresowań różnych nauk geologicznych.

Geologia inżynierska koncentruje się głównie na aktualnym stanie środowiska geologicznego oraz w pewnym stopniu zajmuje się przewidzeniem, w jaki sposób zachowa się dane środowisko geologiczne w przyszłości, kiedy posadowi się na nim dany obiekt budowlany.

15. Dwie metody prognozowania:

1. Statyczno-przestrzenny - wykorzystuje się informacje inwestycji podobnych do wykonywanej (wykonane ileś lat wcześniej), czyli zachodzi ekstrapolacja wyników wcześniejszych na sytuację obecną. Warunkiem tej prognozy jest dokładnie znana geologia obszaru

2. Czasowo-dynamiczne - już przy konstrukcji, którą aktualnie wykonujemy obserwujemy pewne zjawiska i próbujemy je przewidywać (np. jeżeli budynek pęka, to możemy założyć tensjometry i obserwować zmiany naprężeń i spróbować przewidzieć ten proces, tym samym możemy spróbować wymodelować przyszłość tego budynku na takim terenie)

16. Działalność inżyniersko-geologiczna:

1. Okres przedprojektowy

1. Badania aktualnego stanu środowiska:

1. Geologicznego - w nawiązaniu do badań podstawowych geologicznych i inżyniersko-geologicznych

2. Inżyniersko-geologicznego - dla konkretnego obiektu wraz ze stopniowo uściślaną prognozą inżyniersko-geologiczną i podaniem niezbędnych zabiegów technicznych (geotechnicznych)

2. Okres projektowania (założenia techniczno-ekonomiczne, projekt techniczny)

3. Okres realizacji

1. Kontrola i aktualna korekta prognoz:

1. Dla konkretnego obiektu wraz z podaniem metod interwencyjnych

2. Dla teoretycznych badań inżyniersko-geologicznych oraz dla podania wskazań sposobów późniejszego zagospodarowania terenu.

4. Okres eksploatacji

5. Okres poeksploatacyjny

17. Głębokość i sposoby posada wiania budowli:

1. Posadawianie bezpośrednie - kiedy obciążenia od konstrukcji są bezpośrednio przenoszone na warstwę nośną (głębokość do ok. 5 m)

2. Posadawianie pośrednie - kiedy bezpośrednio pod budynkiem znajduje się warstwa nie przenosząca obciążeń obiektu, przez co trzeba dotrzeć do warstwy zdolną do takie przenoszenia.

18. Podstawowe typy świdrów :

1. 1,2 - świdry rurowe jedno- i dwu-nożowe

2. 3 - świder spiralno-rurowy (okienko, szapa)

3. 4 - spiralny - określamy nim zasięg nawodnionej warstwy wodonośnej, strop warstwy gliniastej

4. Szlamówki

5. Świdry hydrauliczne montowane na samochodach

6. Samobieżne laboratorium geotechniczne

19. Przykłady próbek do badań laboratoryjnych. Próbki pobieramy z szurfów (wkop badawczy niezabudowany), wkopów badawczych (są zabudowane) i wierceń.

1. Próbki NW (na wilgotność) - próbki zachowują swoją wilgotność i uziarnienie, pobierane do słoików, prezerwatyw

2. Próbki NNS (o nienaruszonej strukturze) - w zależności od tego, czy mamy do czynienia z nawierceniem czy odsłonięciem, pobieramy do cylindrów lub jako monolit - są niezbędne m.in. do badania cech wytrzymałościowych i odkształceniowych gruntu. Próby takie powinny być dokładnie orientowane w terenie (należy wiedzieć, gdzie jest strop i spąg i tak samo umieszczać próbki w urządzeniach np. edometrach)

20. Kryteria lokalizacji budowli - rozpoznawanie rejonu inwestycji musi zapewnić projektantowi znajomość wszystkich elementów niezbędnych do wyboru najlepszej lokalizacji budowli ziemnej. Musi ona spełniać warunki wynikające z :

1. Ekonomii budowli i jej stateczności,

2. Bezpieczeństwa publicznego,

3. Właściwego działania w przewidywanym okresie eksploatacji,

4. Spełniać wymagania wynikające z ochrony środowiska

O miejscu wykonania budowli ziemnej decydują zatem warunki topograficzne i geotechniczne w podłożu budowli.

21. Kryteria topograficzne - czynniki topograficzne opracowuje się na podstawie:

1. Analizy aktualnych map topograficznych (skala 1:2000 lub dokładniejsza, chyba, że inwestycja jest np. drogą krajową)

2. Studiów materiałów archiwalnych,

3. Wizji terenowej (w celu sprawdzenia aktualności map z terenu)

Praca geologiczna - ogół czynności geologicznych wykonywanych (tak w terenie jak i przy biurku)

Robota geologiczna - wszelkie czynności wykonywane poniżej powierzchni ziemi

22. Najważniejsze obserwacje makroskopowe:

1. Odczytywanie rzeźby i morfologii terenu (dolina rzeczna i jej tarasy, stok górski, stożek napływowy itp.)

2. Rozwój sieci hydrograficznej, ocena drenowania terenu przez płynące cieki, ustalenie objętości odpływu podziemnego, obecności źródeł i pomiar ich wydajności,

3. Ustalenie głębokości zwierciadła wód podziemnych, wyznaczenie zasięgu wód powodziowych, ustalenie obecności wód w piwnicach

4. Stwierdzenie procesów geologicznych: erozji rzecznej, ablacji, osiadania zapadowego w obrębie gruntów makroporowatych (w lessach), przejawów osuwisk, procesów krasowych itp.,

5. Określenie stanu zagospodarowania terenu: istniejącej zabudowy, dróg, rurociągów, rodzajów upraw rolniczo-leśnych

BARDZO WAŻNY JEST „WYWIAD ŚRODOWISKOWY” WŚRÓD AUTOCHTONÓW

MAPY NALEŻY CZYTAĆ - NIE OGLĄDAĆ! (Liszkowska 2010)

---