PODSTAWOWE CECHY GEOLOGICZNO-IN呕YNIERSKIE SKA艁 (GRUNT脫W)
Cechy geologiczno-in偶ynierskie (geotechniczne) ska艂 (grunt贸w) - nazywamy te w艂a艣ciwo艣ci, kt贸re maj膮 wp艂yw na ocen臋 przydatno艣ci pod艂o偶a do posadowienia na nim budowli, wykorzystywania w budowlach ziemnych lub do oblicze艅 stateczno艣ci zboczy i skarp.
Badaniem cech geologiczno-in偶ynierskich (geotechnicznych) ska艂 (grunt贸w) zajmuj膮 si臋 szczeg贸艂owo: gruntoznawstwo, mechanika grunt贸w i mechanika ska艂.
Definicja ska艂y jest znana. Natomiast norma PN-86/B-02480 nazywa gruntami - wszystkie ska艂y, a tak偶e substancje wytwarzane przez cz艂owieka, oraz ska艂y przeniesione ze z艂o偶a na inne miejsce (czasem poddane te偶 procesom technologicznym zmieniaj膮cym ich pierwotny charakter. W normie u偶ywa si臋 okre艣le艅: grunt skalisty i grunt nieskalisty, grunty nasypowe.
GRUNTY SKALISTE - dotyczy wszystkich ska艂 litych, niezale偶nie od ich genezy.
GRUNTY NIESKALISTE - ska艂y okruchowe, sypkie i m艂ode najcz臋艣ciej holoce艅skie ska艂y fitogeniczne (torf).
GRUNTY NASYPOWE - wszystkie rodzaje ska艂, pobrane ze z艂o偶a i przeniesione w inne miejsce, a tak偶e substancje wyprodukowane przez cz艂owieka (np. 偶u偶el).
W IN呕YNIERII BUDOWLANEJ poj臋cie grunty odnosi si臋 do ska艂 okruchowych sypkich i m艂odych ska艂 fitogenicznych (np. torfy), a ska艂a - do wszystkich ska艂 litych.
CECHY GEOLOGICZNO- IN呕YNIERSKIE (GEOTECHNICZNE) SKA艁:
cechy fizyczne,
cechy mechaniczne.
Podstawowe cechy fizyczne ska艂 (grunt贸w)
Cechy fizyczne okre艣laj膮 stan fizyczny ska艂y :
porowato艣膰 (n),
g臋sto艣膰 w艂a艣ciwa (蟻s),
g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa (蟻), najwa偶niejsze cechy fizyczne
wilgotno艣膰,
wodoprzepuszczalno艣膰.
POROWATO艢膯
W teksturze ska艂y wyr贸偶niamy przestrze艅 wype艂nion膮 przez jej sk艂adniki mineralne (szkielet mineralny) i pory znajduj膮ce si臋 mi臋dzy nimi - przestrzenie wype艂nione gazem (np. powietrzem) lub ciecz膮 (np. wod膮).
POROWATO艢膯 (n) - stosunek obj臋to艣ci por贸w do obj臋to艣ci ca艂ej ska艂y [%].
Porowato艣膰 integranularna (mi臋dzyziarnowa), szczelinowato艣膰, krasowato艣膰.
Porowato艣膰 intergranularna wyst臋puje prawie we wszystkich typach ska艂, najcz臋艣ciej spotykany rodzaj porowato艣ci.
Szczelinowato艣膰 jest charakterystyczna niemal wy艂膮cznie dla ska艂 litych, w kt贸rych wyst臋puj膮 sp臋kania (szczeliny) r贸偶nego pochodzenia.
Krasowato艣膰 - puste przestrzenie w skale, powstaj膮ce w wyniku procesu krasu.
W ska艂ach litych wyst臋puj膮 niekiedy dwa lub trzy rodzaje porowato艣ci.
W praktyce in偶ynierskiej spotykamy si臋 z porowato艣ci膮 intergranularn膮.
呕WIRY, RUMOSZE - porowato艣膰 podw贸jna , sk艂adaj膮ca si臋 z por贸w, wewn膮trz ska艂 tworz膮cych rumosz lub 偶wir.
Najbardziej porowate s膮 ska艂y okruchowe niescementowane. Na porowato艣膰 ska艂 okruchowych niescementowanych (np. piaski) maj膮 wp艂yw nast臋puj膮ce czynniki :
stopie艅 selekcji ziarn,
kszta艂t ziarn,
spos贸b u艂o偶enia ziarn,
stopie艅 obtoczenia ziarn.
Porowato艣膰 ska艂 okruchowych sypkich i spoistych, gdy maj膮 one wysoki stopie艅 selekcji (s膮 r贸wnoziarniste) nie zale偶y, od frakcji. Porowato艣膰 wyra偶on膮 tak膮 sam膮 liczb膮 maj膮 mie膰 piasek, py艂, 偶wir. Istotny jest tak偶e wymiar por贸w. Przy wymiarze por贸w < ni偶 0,0002 mm w przypadku porowato艣ci otwartej, kiedy poszczeg贸lne pory 艂膮cz膮 si臋 w kanaliki, przep艂yw wody przez nie jest niemo偶liwy ze wzgl臋du na jej lepko艣膰, a tak偶e inne zjawiska. Np. i艂y wykazuj膮ce czasami wysok膮 porowato艣膰 s膮 ska艂ami (gruntami) praktycznie wodoszczelnymi. Porowato艣膰 otwarta i zamkni臋ta.
Przyk艂ady porowato艣ci ska艂 skalistych : granity 0,2 - 2,2 [%], bazalty 0,2 - 3,0 [%], kwarcyty 0,008 - 3,5 [%], marmury 0,1 - 0,6 [%], wapienie i dolomity 0,2 - 7,0 [%].
Przyk艂ady porowato艣ci ska艂 nieskalistych : 偶wiry i posp贸艂ki 20 - 55 [%], piaski 20 - 48 [%], lessy Wy偶yny Sandomierskiej 37 -46 [%], i艂y warwowe 34 - 52 [%], i艂y pstre (Pliocen) 32 - 50 [%], gliny zwa艂owe (Mazowsze, zlodowacenie 艣rodkowo-polskie) 24 -37 [%], torfy ok. Gda艅ska 75 - 90 [%].
G臉STO艢膯 W艁A艢CIWA SKA艁
G臋sto艣膰 w艂a艣ciwa ska艂 蟻 - stosunek masy sk艂adnik贸w ska艂y do ich obj臋to艣ci. Oblicza si臋 j膮 w g/cm3. G臋sto艣膰 w艂a艣ciwa ska艂y zale偶y od jej sk艂adu mineralnego, gdy偶 poszczeg贸lne minera艂y ska艂otw贸rcze r贸偶ni膮 si臋 g臋sto艣ciami. Warto艣膰 g臋sto艣ci w艂a艣ciwej wykorzystuje si臋 przy obliczaniu porowato艣ci ska艂y.
Przyk艂ady g臋sto艣ciami (wg. Z.Wi艂una)
montmoryllonet - 2,34;
kaolinit - 2,67;
kwarc - 2,65;
kalcyt - 2,7;
muskowit - 2,8 - 2,9 ;
biotyt - 2,7 - 3,1.
G臉STO艢膯 OBJ臉TO艢CIOWA SKA艁
Stosunek masy ska艂y (gruntu) do jej obj臋to艣ci - jest to g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa (蟻). G臉STO艢膯 OBJ臉TO艢CIOWA SKA艁Y zale偶y od :
sk艂adu mineralnego,
porowato艣ci,
wilgotno艣ci.
Wraz ze wzrostem porowato艣ci maleje g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa. G臉STO艢膯 OBJ臉TO艢CIOWA pozwala obliczy膰, jakiemu naciskowi s膮 poddawane ska艂y na okre艣lonej g艂臋boko艣ci przez ska艂y nadleg艂e. Dzi臋ki temu mo偶na stwierdzi膰, i偶 na tej g艂臋boko艣ci mo偶na zast膮pi膰 do okre艣lonej wielko艣ci - mas臋 zdj臋tej ska艂y - konstrukcj膮, bez wywo艂ywania odkszta艂ce艅 pod艂o偶a.
Parametr ten (dla ska艂) jest te偶 niezb臋dny przy6 obliczaniu stateczno艣ci zboczy, jak r贸wnie偶 przy projektowaniu konstrukcji zabezpieczaj膮cych zbocze przed powierzchniowymi ruchami masowymi.
WILGOTNO艢膯
Sk艂ad mineralny, porowato艣膰 ska艂y w pewnym do艣膰 d艂ugim okresie mo偶na przyj膮膰 za warto艣ci sta艂e. WILGOTNO艢膯, zw艂aszcza w strefie przypowierzchniowej, mo偶e ulega膰 do艣膰 cz臋stym zmianom, np. sezonowym lub wieloletnim. Wraz ze zmian膮 wilgotno艣ci zmienia si臋 g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa ska艂y. W ska艂ach litych i sypkich - g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa b臋dzie wzrasta膰 wraz z wilgotno艣ci膮. W ska艂ach spoistych g臋sto艣膰 obj臋to艣ciowa nieznacznie maleje przy wzro艣cie wilgotno艣ci. Cz膮stki najdrobniejszych frakcji odsuwaj膮 si臋 od siebie przez wciskaj膮ce si臋 pomi臋dzy nie - drobiny H2O. Wilgotno艣膰 (w) ska艂y (gruntu) wyznacza si臋 ze stosunku masy wody zawartej w skale (gruncie) do masy ca艂ej ska艂y (badanej pr贸bki). Okre艣la si臋 ja w %.
WILGOTNO艢CI膭 NATURALN膭 SKA艁Y (GRUNTU) - nazywa si臋 WILGOTNO艢膯, jaka ma ska艂a w warunkach naturalnych (w z艂o偶u, g贸rotworze). Wilgotno艣膰 ska艂 ma istotny wp艂yw na ich cechy mechaniczne, co jest szczeg贸lnie zauwa偶alne, w przypadku ska艂 spoistych.
CECHY MECHANICZNE SKA艁
Do najwa偶niejszych cech nale偶膮 :
wytrzyma艂o艣膰,
艣ci艣liwo艣膰 (w przypadku ska艂 okruchowych niescementowanych, m艂odych fitogenicznych - tzw. grunty nieskaliste).
WYTRZYMA艁O艢膯 SKA艁
Powszechnie stosowan膮 miar膮 wytrzyma艂o艣ci ska艂 jest WYTRZYMA艁O艢膯 NA 艢CINANIE. Podczas 艣cinania ujawnia si臋 tarcie wewn臋trzne wynikaj膮ce z wzajemnego ocierania si臋 o siebie cz膮stek mineralnych. Si艂a 艣cinaj膮ca musi pokona膰 op贸r tarcia wewn臋trznego oraz wewn臋trzne si艂y wi膮偶膮ce cz膮stki mineralne nazywane sp贸jno艣ci膮 (kohezj膮).
MIAR膭 WYTRZYMA艁O艢CI NA 艢CINANIE jest k膮t tarcia wewn臋trznego 蠁. Im wi臋ksza jest warto艣膰 蠁, tym wi臋ksza jest wytrzyma艂o艣膰 ska艂y. Warto艣膰 蠁 zale偶y od wielko艣ci ziarn (kryszta艂k贸w) buduj膮cych ska艂臋, porowato艣ci, kszta艂tu i stopnia obtoczenia ziarn (dla ska艂 okruchowych), sk艂adu mineralnego i wilgotno艣ci (wa偶nej dla ska艂 spoistych). Warto艣膰 蠁 jest najwi臋ksza dla ska艂 litych, za艣 dla ska艂 spoistych w stanie mi臋kkoplastycznym - jego warto艣膰 jest bliska 0o. K膭T TARCIA WEWN臉TRZNEGO 蠁 jest jedn膮 z podstawowych warto艣ci stosowanych przy obliczeniach no艣no艣ci pod艂o偶a budowlanego.
Dla ska艂 litych - wymiarem wytrzyma艂o艣ci jest WYTRZYMA艁O艢膯 NA 艢CISKANIE Rc. T臋 cech臋 bada si臋 w laboratorium, zgniataj膮c w prasie - pr贸bk臋 o wymiarach okre艣lonych odpowiedni膮 norm膮. Ska艂y o tej samej genezie posiadaj膮 wi臋ksz膮 wytrzyma艂o艣膰 przy stosunkowo mniejszych ziarnach (np. piaskowce drobnoziarniste maj膮 wi臋ksz膮 wytrzyma艂o艣膰 od gruboziarnistych) lub kryszta艂ach (bazalty maj膮 wy偶sz膮 Rc ni偶 granity). Wielko艣膰 wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie (Rc) rz膮dz膮 te same czynniki co wytrzyma艂o艣ci膮 na 艣cinanie (蠁).
W budownictwie powszechnym stosowane s膮 naciski na pod艂o偶e, nie przekraczaj膮ce 0,8 MPa. Por贸wnuj膮 t臋 liczb臋 z warto艣ciami Rc dla ska艂 litych, mo偶na doj艣膰 do wniosku, 偶e s膮 one pod艂o偶em praktycznie sztywnym (nieodkszta艂calnym). Faktyczna wytrzyma艂o艣膰 pod艂o偶a mo偶e by膰 cz臋sto znacznie mniejsza, ni偶 wynika艂oby to z zbadanej w laboratorium wytrzyma艂o艣ci na 艣ciskanie stosunkowo ma艂ej pr贸bki ska艂y. Dla wa偶nych budowli (np. zapory wodne, ci臋偶kie obiekty przemys艂owe) wykonuje si臋 badania terenowe (ich siyu) fragment贸w masyw贸w skalnych.
艢CI艢LIWO艢膯 SKA艁
Badania 艣ci艣liwo艣ci wykonuje si臋 dla ska艂 okruchowych niescementowanych (sypkich i spoistych) i m艂odych ska艂 fitogenicznych (np. torfy). Stanowi膮 one o艣rodki praktycznie niespr臋偶yste, 艂atwo odkszta艂calne.
W czasie 艣ciskania pr贸bki w edometrze zachodzi proces konsolidacji ska艂y, kt贸rego wynikiem jest zmniejszenie si臋 jej obj臋to艣ci. Konsolidacja odbywa si臋 kosztem porowato艣ci, a ponadto w mniejszym stopniu - w wyniku odkszta艂cenia si臋 cz膮stek mineralnych ska艂y.
MIAR膭 艢CI艢LIWO艢CI膭 jest modu艂 艣ci艣liwo艣ci M.o , kt贸rego warto艣膰 liczbowa jest tym mniejsza, im grunt jest bardziej 艣ci艣liwy. Najmniejsze modu艂y 艣ci艣liwo艣ci maj膮 ska艂y fitogeniczne, m艂ode. Przy 艣ciskaniu gruntu w warunkach naturalnych lub w odpowiednim aparacie w laboratorium nast臋puje zmniejszenie si臋 jego obj臋to艣ci. St膮d istotny wp艂yw porowato艣ci na 艣ci艣liwo艣膰 grunt贸w. W gruntach sypkich pewne znaczenie maj膮 takie cechy ziarna jak : wielko艣膰 (frakcja), stopie艅 selekcji i stopie艅 obtoczenia. Grunty o wi臋kszej frakcji maj膮 mniejsz膮 艣ci艣liwo艣膰 od grunt贸w zbudowanych z frakcji drobniejszych, jak np. py艂owa czy i艂owa . Zr贸偶nicowanie frakcji w gruncie wp艂ywa na obni偶enie porowato艣ci. Grunty zbudowane z r贸偶nych frakcji (np. POSP脫艁KA) wykazuje stosunkowo mniejsz膮 艣ci艣liwo艣膰 ni偶 grunty jednolite pod wzgl臋dem uziarnienia. Stopie艅 obtoczenia wp艂ywa na mo偶liwo艣膰 przemieszczania si臋 ziarn gruntu wzgl臋dem siebie. Ziarna ostrokraw. b臋d膮 si臋 trudniej przemieszcza膰 ze wzgl臋du na wi臋ksze opory tarcia, a tym samym b臋d膮 wp艂ywa艂y na obni偶enie si臋 warto艣ci 艣ci艣liwo艣ci. Przy ziarnach obtoczonych jest odwrotnie.
Istotnym czynnikiem wp艂ywaj膮cym na 艣ci艣liwo艣膰 jest WILGOTNO艢膯, kt贸ra zasadniczo wp艂ywa na stan (konsystencj臋) tego typu grunt贸w. Wraz ze wzrostem wilgotno艣ci, wskutek zmniejszenia si臋 si艂 sp贸jno艣ci, b臋dzie wzrasta艂a 艣ci艣liwo艣膰 gruntu spoistego.
Wymienionej wy偶ej czynniki dla ska艂 sypkich maj膮 r贸wnie偶 wp艂yw na 艣ci艣liwo艣膰 grunt贸w spoistych.
„PRZESZ艁O艢膯 GEOLOGICZNA” - wiek ska艂 oraz procesy, jakim podlega艂y w przesz艂o艣ci. Wiek ska艂 ma istotne znaczenie dla stopnia skonsolidowania. Procesy, jakim ska艂y podlega艂y w przesz艂o艣ci, mog膮 mie膰 wp艂yw dodatni lub ujemny na cechy geologiczno-in偶ynierskie ska艂. Wietrzenie jest procesem pogarszaj膮cym cechy ska艂.
Modu艂y 艣ci艣liwo艣ci s膮 uwzgl臋dniane przy projektowaniu fundament贸w, a tak偶e umo偶liwiaj膮 obliczenie wielko艣ci osiada艅 budowli.
Wytrzyma艂o艣膰 na 艣ciskanie Rc [MPa] |
K膮t tarcia wewn臋trznego 蠁 [o] |
Modu艂 艣ci艣liwo艣ci M.o [MPa] |
Granity 100,0-250,0 Bazalty 150,0-300,0
Kwarcyty 150,0 - 300,0
Marmury 100,0 - 250,0 Wapienie i Dolomity 30,0 - 250,0
呕wiry i posp贸艂ki Piaski Lessy Wy偶yny Sandomierskiej I艂y warwowe I艂y pstre (Pliocen)
Gliny zwa艂owe (Mazowsze zlodowacenie 艣rodkowe-polskie) Torfy (ok. Gda艅ska)
呕wiry i posp贸艂ki Piaski Lessy Wy偶yny Sandomierskiej I艂y warwowe I艂y pstre |
45-60 50-55
50-60
35-50 35-50
25-45 29-36 16-30 20-30 3-43
13-27
2-20 |
25-45 29-36 16-30 20-32 3-43
5-47
0,2-2
100-260 40-200 5-56 8-30 25-30 |
WIEK WZGL臉DNY
Oznaczanie wieku wzgl臋dnego dotyczy g艂贸wnie SKA艁 OSADOWYCH (obowi膮zuj膮 dwie zasady: NAST臉PSTWO WARSTW (SUPERPOZYCJA)
EWOLUCJA 艢WIATA ORGANICZNEGO
ZASADA NAST臉PSTWA WARSTW (SUPERPOZYCJA), warstwy m艂odsze odk艂ada艂y si臋 kolejno na starszych. Wt贸rne deformacje - kolejno艣膰 ta mo偶e my膰 czasami zaburzona, odwr贸cona. Zaleganie warstw normalne, czy odwr贸cone.
EWOLUCJA 艢WIATA ORGANICZNEGO
Ska艂y r贸wnowiekowe mog膮 zamiera膰 z sedymentacj膮 szcz膮tki fauny i flory.
- SKAMIENIA艁O艢CI PRZEWODNIE. W pewnym okresie czasu rozwin臋艂y si臋 nagle i wyj膮tkowo bujnie, opanowa艂y szerokie obszary powierzchni Ziemi, a nast臋pnie w kr贸tkim czasie - znikn臋艂y. Dzi臋ki skamienia艂o艣ciom mo偶na korelowa膰 warstwy wyst臋puj膮ce, niekiedy w odleg艂ych ods艂oni臋ciach.
Wydzielono JEDNOSTKI CZASOWE DZIEJ脫W ZIEMI - ERY (nadrz臋dna jednostka). Erze odpowiadaj膮 powsta艂e wtedy ska艂y - grupa. Granica trzeciorz臋d - czwartorz臋d najcz臋艣ciej przyjmuje si臋 na ok. 1 - 15 mln lat.
ERY 鈫 OKRESY 鈫 PI臉TRY 鈫 POZIOMY
Uproszczona chronologia dziej贸w Ziemi
ERA |
OKRES - system |
EPOKA - oddzia艂 |
CZAS TRWANIA |
WIEK GRANIC |
67 (63) |
Czwartorz臋d ok. 1 mln
Trzeciorz臋d 66(62) |
Holocen Plejstocen
Pliocen Miocen Oligocen Eocen Paleocen |
Ok.10.000 0,6 do 1,5 mln
11 (12) 14 (12) 11 (11) 23 (22) 7 (5) |
0,6 - 1,5 mln
67 (63)
240 (230)
570 (600) 2600 (1900) |
Mezozoiczna 173 (167) |
Kreda Jura Trias |
70 (72) 58(46) 45 (49) |
|
|
Paleozoiczna 330 (370) |
Perm Karbon Deulon Sylur Ordowok Kambr |
45 (50) 55-75 (65) 50-70 (60) 30 (20) 60 (85) 70 (90) |
|
|
Proterozoiczna |
|
|
||
Archaiczna |
|
|
Wiek ska艂 i wiek proces贸w geologicznych z in偶ynier. punktu widzenia ma istotne znaczenie. Na ich podstawie mo偶na przypuszcza膰, jakie jest wykszta艂cenie ska艂, spos贸b zalegania, og贸lne w艂a艣ciwo艣ci fizykomechaniczne. Du偶e znaczenie ma np. dok艂adniejsze okre艣lenie wieku czwartorz臋dowych ska艂 osadowych (grunt贸w). Im ska艂a osadowa jest m艂odsza, tym jest mniej skonsolidowana i ma mniejsz膮 wytrzyma艂o艣膰 od identycznie wykszta艂conych ska艂 starszych. Ska艂y m艂odsze nie by艂y obci膮偶one, ani ska艂ami od nich m艂odszymi, ani ci臋偶arem l膮dolodu.
Okre艣lenie wieku ska艂 mo偶e mie膰 zatem istotne znaczenie dla prognozowania osiada艅.
Uwzgl臋dniono wiek i histori臋 ska艂. Wyr贸偶niono gliny i i艂y :
M艁ODE NORMALNIE SKONSOLIDOWANE
STARE NORMALNIE SKONSOLIDOWANE
PRZEKONSOLIDOWANE
Ad.1. osadzi艂y si臋 wsp贸艂cze艣nie. Uzyska艂y stan r贸wnowagi pod wp艂ywem w艂asnego ci臋偶aru, potem nie dozna艂y wt贸rnych znacznych osiada艅.
Grunt w stanie nienaruszonym przenosi ci臋偶ar nak艂adu i nie ulega widocznemu osiadaniu.
Ka偶de natomiast dodatkowe obci膮偶enie wywo艂a odpowiednio du偶e osiadanie.
Ad.2. Je艣li gliny i i艂y znajduj膮 si臋 od czasu ich powstania pod sta艂ym efektywnym ci艣nieniem przez okres kilku tysi臋cy lat, to dozna艂y one znacznych osiada艅. Grunty te maj膮 zwi臋kszon膮 wytrzyma艂o艣膰 na 艣cinanie i jednocze艣nie zmniejszon膮 mo偶liwo艣膰 dalszego osiadania.
Ad.3. W przesz艂o艣ci na niekt贸re gliny i i艂y mog艂y dzia艂a膰 wysokie efektywne ci艣nienia wi臋ksze ni偶 obecne, w wyniku czego nast膮pi艂a daleko posuni臋ta konsolidacja gruntu.
Sprawa wieku ska艂 kenozoicznych jest na tyle wa偶na z in偶yn. punktu wodzenia, nale偶y j膮 uwzgl臋dni膰 w obliczen. no艣no艣ci pod艂o偶a, wprowadzaj膮c odpowiedni wsp贸艂czynnik (PN-81/B-03020).
REOLOGIA GRUNT脫W I SKA艁
Uwzgl臋dniony zosta艂 czynnik czasu.
Zak艂ada si臋, 偶e :
ska艂y (grunty) s膮 o艣rodkami ci膮g艂ymi,
przemieszczenia i odkszta艂cenia s膮 jawnymi funkcjami czasu, nawet gdy obci膮偶enia pozostaj膮 sta艂e,
przemieszczenia s膮 niewielkie i zachodz膮 w d艂ugim okresie czasu.
FORMY PRZESTRZENNEGO ZALEGANIA SKA艁
Ka偶da ska艂a wyst臋puj膮ca w przyrodzie, tzn. zalegaj膮ca „in situ” zajmuje okre艣lon膮 pozycj臋 przestrzenn膮 zw. z warunkami powstawania danej ska艂y oraz z p贸藕niejszymi procesami geodynamicznymi.
Znajomo艣膰 sposobu zalegania ska艂 w przestrzeni - niezb臋dna jest przy opracowywaniu prognoz wsp贸艂pracy obiektu budowlanego z pod艂o偶em, przy wykonywaniu projekt贸w, a tak偶e przy prowadzeniu prac ziemnych.
NIEZABURZONE FORMY ZALEGANIA SKA艁 MAGMOWYCH
Ska艂y g艂臋binowe (plutoniczne) tworz膮 tzw. INTRUZJE.
INTRUZJE ZGODNE dopasowuj膮 si臋 powierzchni膮 zewn臋trzn膮 do struktur tektonicznych ska艂 otaczaj膮cych (偶y艂e C laktolity pok艂adowe zgodne - sille).
INTRUZJE NIEZGODNE wdzieraj膮 si臋 w ska艂y otaczaj膮ce niezgodnie, naruszaj膮c ich dotyczasowe u艂o偶enie (batolity, etmolity)
MASYWY : karkonoski, strzeli艅sko-偶ulovski, strzegomski. Regularna sie膰 sp臋ka艅, dajaca oddzielno艣膰 kostkowa ska艂.
SKA艁Y WYLEWNE (WULAKNICZNE)
Lawa krzepn膮c, tworzy pokrywy, potoki i kopu艂y.
Pow. u艂atwiaj膮 si臋 najcz臋艣ciej 鈯 do zewn臋trznych powierzchni utworzonej ju偶 formy. Oddzielno艣膰 s艂upowa. CIOS.
NIEZABURZONE FORMY ZALEGANIA SKA艁 OSADOWYCH
Warstwy, 艂awice, soczewy.
ZALEGANIE ZGODNE
Powierzchnie warstwowania lub u艂awicenia (strop, sp膮g) wykazuj膮 zgodno艣膰 geometryczn膮 z analogicznymi strukturami powierzchniowymi ska艂 ni偶ej le偶膮cych, tzn. s膮 wzgl臋dem nich r贸wnoleg艂e.
ZALEGANIA NIEZGODNE
Powierzchnie 艂awic i warstw nie wykazuj膮 zgodno艣ci geometrycznej (r贸wnoleg艂o艣ci) z orientacj膮 przestrzenn膮 analogicznych struktur w ska艂ach pod艂o偶a. Niezgodno艣膰 艣wiadczy o przerwie w sedymentacji, podczas kt贸rej, mia艂a miejsce erozja, niekiedy odkszta艂cenie 艂awic.
WK艁ADKI, PRZEWARSTWIENIA (drobne soczewy, cienkie warstwy innej ska艂y)
Rozpatruj膮c ska艂y pod katem zastosowa艅 in偶ynierskich, wyznacza si臋 tzw. uog贸lnione cechy grunt贸w. Przeprowadza si臋 statystyczne u艣rednienie wybranych, charakterystycznych parametr贸w ska艂. Wyboru parametr贸w dokonuje si臋 zale偶nie, od rodzaju przedsi臋wzi臋cia i potrzeb projektowych. Wydziela si臋 warstwy geotechniczne lub pakiety gruntowe. Warstw臋 geotechniczn膮 cechuje :
jednolito艣膰 klasyfikacyjna gruntu,
jeden wiek,
ta sama geneza,
identyczne warto艣ci 艣rednie wybranych parametr贸w,
z g贸ry okre艣lone odchylenia standardowe wybranych parametr贸w.
Wiodace cechy fizykochemiczne : wilgotno艣膰, konsystencja (grunty spoiste), wska藕nik r贸偶noziarnisto艣ci, zag臋szczenie (grunty sypkie), k膮t tarcia wewn臋trznego, kohezja i inne.
Mo偶liwe jest 艂膮czenie warstw (lub ich cz臋艣ci) w jeden pakiet, dla kt贸rego ustala si臋 wsp贸ln膮 uog贸lnion膮 cech臋.
POLSKIE NORMY: PN-65/B-04497, PN-81/B-03020 i PN-81/B-04452.
ZASADY OKRE艢LANIA PRZESTRZENNEJ ORIENTACJI STRUKTUR
Pos艂ugujmy si臋 pewnymi pomocniczymi (umownymi) elementami.
ORIENTACJA P艁ASZCZYZN I LINII PROSTYCH
Przyjmujemy za艂o偶enie, 偶e wszystkie powierzchnie oraz linie wyznaczaj膮ce dan膮 struktur臋 s膮 w miejscu pomiaru - odpowiednio p艂aszczyznami i liniami prostymi. Ich orientacja, zmienna z miejsca na miejsce, wyznacza - przestrzenny obraz struktury.
Podstawowym uk艂adem odniesienia jest kierunek N magnetycznej i poziom (zgeneralizowany horyzontalny uk艂ad odniesienia.
ELEMENTY ORIETACJI
BIEG WARSTWY
- linia powsta艂a jako 艣lad przeci臋cia si臋 powierzchni warstwy (stropu lub sp膮gu) z p艂aszczyzn膮 poziom膮.
Dla warstwy p艂askiej oraz dla fa艂d贸w o poziomych osiach bieg jest lini膮 prost膮.
Dla warstw pofa艂dowanych, kt贸rych osie nie s膮 poziome, bieg jest lini膮 krzyw膮.
AZYMUT BIEGU
k膮t zawarty mi臋dzy kierunkiem N (potocznie nazywany „biegiem”), a lini膮 biegu, mierzony od N na prawo, zgodnie z kierunkiem ruchu wskaz贸wek zegara.
UPAD (ZAPAD)
Linia prosta le偶膮ca na powierzchni warstwy, wyznaczaj膮ca max spadek warstwy w danym miejscu.
BIEG I UPAD WARSTWY
S膮 wzgl臋dem siebie 鈯.
AZYMUT UPADU
K膮t zawarty mi臋dzy kierunkiem p贸艂nocy, a rzutem prostok膮ta upadu na p艂aszczyzn臋 poziom膮, liczony zgodnie z ruchem wskaz贸wek zegara.
KIERUNEK UPADU
Szacunkowo wyznaczony geograficzny kierunek nachylenia (upadu) warstwy, np. w kierunku NW.
Sposoby okre艣lania orientacji struktur geologicznych w przestrzeni
SPOS脫B I Podaje si臋
azymut upadu,
k膮t upadu, zapis tr贸josiowy
kierunek upadu
SPOS脫B II a) azymut upadu, zapis dwucz艂onowy
b) k膮t upadu
P艂aszczyzna zalegaj膮ca pionowa : 140/90 i 320/90
zapisy r贸wnowa偶ne
Je艣li p艂aszczyzna jest pozioma, stosujemy zapis : x/0
SPOS脫B III
Struktur臋 orientuje si臋 wzgl臋dem tzw. koordynat strukturalnych a, b, c, wprowadzony przez Sandera w 1930 r. Dla struktur fa艂dowych koordynata „a” wyznacza kierunek dzia艂ania si艂 tektonicznych i pokrywa si臋 z kierunkiem max napr臋偶enia.
Koordynata „b” wyznacza osie fa艂d贸w i pokrywa si臋 z kierunkiem najmniejszych napr臋偶e艅 (w tym kierunku wyci膮gni臋te s膮 d艂u偶sze osie ziarn).
Koordynata „c” le偶y w p艂aszczy藕nie osiowej fa艂du, jest 鈯 do osi „b”. Wyznacza kierunek obalenia fa艂du (pokrywa si臋 kierunkiem po艣rednim napr臋偶e艅).
Kompas dwuosiowy typu Frelberg G9 ze skal膮 360o lub 400o. Pomiar Sposobem II).
STRUKTURA GEOLOGICZNA
Okre艣lony uk艂ad ska艂, powsta艂y w wyniku dzia艂ania proces贸w geologicznych.
Struktury geologiczne mo偶na rozpatrywa膰 w 4 skalach :
megastruktury - rozleg艂e obszary o charakterystycznej budowie, litologii, genezie, r贸偶ni膮ce si臋 od jednostek s膮siednich (np. 艂a艅cuch g贸r fa艂dowych, platforma itp.).
makrostruktury - wyodr臋bnione formy przestrzennego zalegania ska艂, kt贸re mog膮 by膰 uj臋te na mapach geologicznych (np. batolit, fa艂d, itp.).
mezostruktury - struktury ma艂ych rozmiar贸w, widoczne w ca艂o艣ci go艂ym okiem (np. laminacja w ska艂ach osadowych i metamorficznych struktury z p艂yni臋cia w ska艂ach magmowych, zmarszczki w ska艂ach metamorficznych, drobne fa艂dy, itp.).
mikrostruktury - struktury mikroskopowej wielko艣ci (np. mikrofa艂dy, wyd艂u偶enia minera艂贸w i agregat贸w mineralnych itp.).
Wystarczy znajomo艣膰 orientacji niekt贸rych, lokalnie wyznaczonych element贸w strukturalnych, takich jak np. powierzchnie sp臋ka艅, czy powierzchnie graniczne warstw (strop, sp膮g), aby przedsi臋wzi臋cie in偶ynierskie mog艂o by膰 zrealizowane pomy艣lnie.
1
1