1. Podział gruntów budowlanych

Gruntem bud. nazywamy wszystkie utwory geologiczne występujące w zasięgu oddziaływań budowli inż. Wznoszonych na powierzchni lub w głębi skorupy ziemskiej oraz jako materiał do budowli ziemskich. Generalnie grunty bud. Możemy podzielić na naturalne i antropogeniczne. Gruntami naturalnymi nazywa się te grunty, których szkielet powstał w wyniku procesów geologicznych. Ze względu na pochodzenie dzielimy je na:

-g. Rodzime -g. Nasypowe

Ze względu na odkształcenia podłoża:

- skaliste - nieskaliste

Ze względu na zawartość części organicznych:

- mineralne - organiczne

Gruntami antropogenicznymi nazywa się grunty nasypowe utworzone z produktów gospodarczej lub przemysłowej działalności człowieka ( odpady komunalne, odpady poflotacyjne itp.) w wysypiskach, zwałowiskach, budowlach ziemnych itp.

2. Uziarnienie gruntów, krzywe uziarnienia ∆ Fereta, wskaźnik różnoziarnistości. Badania składu granulometrycznegogruntu: analiza sitowa i arometryczna.

∆ Fereta umożliwia określenie rodzaju gruntu na podstawie procentowej zawartości trzech najdrobniejszych frakcji w gruncie: piaskowej, pyłowej i iłowej.

Krzywe uziarnienia - po wykonaniu analizy granulo- metrycznej i obliczeniu procentowych zawartości wagowych i cząstek sporządza się wykres uziarnienia.

Wykresy te nanosi się na siatkę półlogarytmiczną gdzie na osi x podano w skali logarytmicznej średnice ziaren i cząstek a na osi y w skali dziesiętnej ich pro- centowe zawartości.Z wykresów tych można odczytać:

- procentowe zawartości poszczególnych frakcji

- średnice d₁₀, d₃₀, d₆₀ niezbędne do określenia wskaźników uziarnienia.

Wskaźnik różnoziarnistości - U= d₆₀: d₁₀

Zależnie od U grunty dzielimy na:

- równoziarniste 1≤U≤5 - Różnoziarniste 5<U≤15 - Bardzo różnoziarniste U> 15

Analiza sitowa: Metoda ta polega na przesianiu wysuszonej w temp. 105-110°C próbki gruntu przez komplet sit o zmniejszających się wymiarach oczek. Komplet ten składa się z 9 sit. Czas przesiania 5 minut. Zawartość wagową ziaren gruntów pozostałych na każdym sicie oblicza się ze wzoru :

m_si - masa ziaren która pozostała na danym sicie

m_s - całkowita masa gruntu przesiewanego

Analiza arometryczna: polega na wyznaczeniu za pomocą areometru gęstości objętościowej jednorodnej zawiesiny badanego gruntu, zmieniającej się w miarę opadania cząstek zawiesiny. Gęstość objętościową zawiesiny wyznaczamy ze wzoru:

m_si - masa cząstek gruntu znajdujących się w danym czasie t na okreslonej wysokości w jednostce objętości zawiesiny

ρ_s - gęstość właściwa cząstek gruntu

ρ_w - gęstość właściwa wody

ρ_zi - gęstość objętościowa jednorodnej mieszaniny

Ri - skrócony wskaźnik arometru (-10 do 30)

3 ) Właściwości fizyczne gruntów: definicje, wzory, laboratoryjne i polowe metody oznaczania; w_n ρ_s, ρ, ρ_d, n, e.

Wilgotnością gruntu nazywa się stosunek masy wody m_w zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego m_s. Wilgotność jaką ma grunt w stanie naturalnym, nazywa się wilgotnością naturalną w_n.:

w_n = ⋅ 100%

W warunkach laboratoryjnych wilgotność gruntu oznacza się metodą suszenia w temp.105-110˚C. W tej temp. Z gruntu ustępuje woda wolna kapilarna i błonkowata. Czas suszenia do stałej masy wynosi od kilku do kilkunastu godzin zależnie od spoistości gruntu Wilgotność gruntu w terenie określamy za pomocą:

-aparatu karbidowego

-piknometru wodnego

-piknometru powietrznego

-aparatury elektronicznej

-aparatury radioizotopowej

Gęstość właściwą gruntu ρ_s nazywa się stosunek masy suchego szkieletu gruntowego m_s do jej objętościV_s

Gęstość właściwą gruntu oznacza się za pomocą piknometru. Gęstość właściwą gruntu oblicza się ze wzoru:

Gęstość właściwa gruntu zależy od składu mineralnego gruntu lub skały i wynosi od 1,4 do 3,2 g/cm3. Dla gruntów mineralnych ρs=2.65-2.78 g/cm3.

Gęstość objętościowa gruntu ρ jest to stosunek masy próbki gruntu do objętości tej próbki łącznie z porami. Gęstość objętościową określa się ze wzoru:

ρ = m_w / V [kg/m³]

gdzie:

m_w - masa próbki gruntu

V- objętośc próbki

Gęstość objętościowa gruntów jest wartością zmienną, zależną od porowatości wilgotności i gęstości właściwej.

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρ_d jest to stosunek masy szkieletu gruntu w danej próbce do jej objętości pierwotnej (razem z porami).

m_s - masa próbki wysuszonej do stałej wagi w temp. 105-1100C

V - objętość próbki gruntu przed wysuszeniem

ρ - gęstość objętościowa gruntu

w_n - wilgotność gruntu,%

Znajomość ρd jest konieczna do obliczania porowatości i wskaźnika porowatości oraz wskaźnika zagęszczania nasypów.

Porowatość gruntu n jest to stosunek objętości porów V_p w danej próbce gruntu do jej całkowitej objętości V. Porowatość oblicza się ze wzoru: n =

Wobec trudności występujących podczas bezpośredniego pomiaru objętości porów Vp i objętości szkieletu Vs wykorzystuje się metodę pośrednią, wyprowadzając wzór na n.

Wskaźnik porowatości gruntu e jest to stosunek objętości porów Vp do objętości cząstek gruntu (szkieletu gruntowego) Vs. Wskaźnik porowatości oblicza się ze wzoru: e =

4. Stopień zagęszczenia i stany gruntów niespoistych. Def, wyprowadzenie wzoru na I_D, objaśnienia. Laboratoryjne i polowe metody oznaczania stopnia zagęszczenia.

Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych I_D jest to stosunek zagęszczenia występujący w stanie naturalnym do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu. Zagęszczenie gruntu w stanie w stanie naturalnym określa się jako różnicę objętości próbki gruntu w stanie najbardziej luźnym V_max i naturalnym V. Największym możliwym zagęszczeniem gruntu określa się różnicę objętości próbki gruntu w stanie najbardziej luźnym V_max i najbardziej zagęszczonym V_min

gdzie:

e_max - wskaźnik porowatości maksymalnej obliczony dla gęstości objętościowej ρ_dmin przy najbardziej luźno usypanym gruncie suchym.

e_min - wskaźnik porowatości minimalnej obliczony dla gęstości objętościowej ρ_dmax przy możliwie największym zagęszczeniu gruntu suchegoprzez wibrację.

e - wskaźnik porowatości naturalnej odpowadający ρ_d

Stany gruntów niespoistych - zależnie od stopnia zagęszczenia rozróżniamy cztery stany zagęszczenia gruntów niespoistych, a mianowicie:

Luźny 0< I_D ≤0,33

Średnio zag. 0,33< I_D ≤0,67

Zagęszczony 0,67< I_D ≤0,8

Bardzo zag. I_D >0,8

Maksymalna wartość I_D = 1,0

Laboratoryjne met. Oznaczania I_D

Oznaczanie granicznych gęstości obj. Szkieletu gruntowego ρ_dmin i ρ_dmax niezbędnych do obliczenia e_min, e_max

Przeprowadza się w metalowym cylindrze o znanych wymiarach zaopatrzony w tłok.

Ta metoda ma zastosowanie dla gruntów drobnoziarnistych zawartości największych ziaren d= 2 -5 mm poniżej 5%. Dla innych badanie to przeprowadza się przy pomocy stołu wibracyjnego.

Polowe metody oznaczania I_D

Metoda sondowania polega na określenie stanu gruntu znajdującego się od 10-30 m. Wykonuje się pomiar oporu końcówek sond przy ich zagłębieniu w grunt.

5) Granice konsystencji (w_L, w_P , w_S) i metody ich oznaczania. Wskaźnik i stopień plastyczności. Stany gruntów spoistych..

Granica płynności w_L jest to najmniejsza procentowa zawartość wody w gruncie, przy której bruzda wykonana w miseczce aparatu Casagrande'a zaczyna się łączyć pod wpływem 25 uderzeń o podstawę apartu ponownie w całość na długości 1 cm i wysokości 1mm.

Granica Plastyczności w_P jest to największa procentowa zawartość wody w gruncie, mierzona w stosunku do jej suchej masy, przy którym grunt rozwałkowany z kulki o średnicy 7-8mm w wałeczek o średnicy 3 mm zaczyna się kruszyć (pękać)

Granica skurczalności w_S jest to największa procentowa zawartość wody, przy której grunt przy dalszym suszeniu przestaje się kruszyć i zmienia swą barwę na powierzchni na jaśniejszą.

Oznaczanie granic :

Granicę płynności w_L oznacza się w aparacie Casagrande'a.

Granicę plastyczności w_P określa się metodą wałeczkowań.

Granicę skurczalności w_S oblicza się:

ρ_w -- gęstość właściwa wody

ρ_s -- gęstość właściwa gruntu

ρ_d -- gęstość objętościowa szkieletu gruntowego przy objętości próbki gruntu po wysuszeniu w temp. 105-110 C

Wskaźnik plastyczności jest to różnica pomiędzy granicą płynności i granicą plastyczności.

I_p = w_L - w_P

Wskaźnik plastyczności wskazuje ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny. Grunty o małym wskaźniku plastyczności ulegają łatwo upłynnieniu przy nieznacznym zawilgoceniu.

Wskaźnik plastyczności przyjęto na podstawie klasyfikacji gruntów pod względem spoistości:

Niespoisty Ip≤ 1% , Spoisty 1%< Ip , Mało spoisty 1%<Ip≤10% , Średnio spoisty 10%<Ip≤20% ,

Zwięzło spoisty 20%<Ip≤30% , Bardzo spoisty 30%>Ip

Stopień plastyczności I_L oblicza się :

I_L = ⇒ I_L =

gdzie :

w_n- wilgotność naturalna

w_P- granica plastyczności

wl- granica pyności

Ip- wskaźnik plastyczności

W zależności od wyżej wymienionych

Rozróżnia się stany:

Stany: Zwarty, Półzwarty,

Twardoplastyczny, Plastyczny

Miękkoplastyczny, płynny

Stopień plastyczności i stany gruntów można określać także na podstawie badań polowych np. za pomocą sondowania sondą cylindryczną (SPT) lub metodą wałeczkowania zaproponowaną przez Wiłuna.

IL =

gdzie:

I_P - wskaźnik plastyczności

w_n - wilgotność naturalna gruntu

w_P - granica plastyczności

6. Wilgotność całkowita i stopień wilgotności, definicje, wzory, podział gruntów niespoistych w zależności od S_R.

Grunt ma wilgotność całkowitą, gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą.

Wzór:

gdzie:

n - porowatość gruntu , e - wskaźnik porowatości , ρ_s - gęstość właściwa gruntu ,

ρ_W - gęstość wody , w_ŚR - wilgotność całkowita

Stopień wilgotności gruntu S_r określa stopień wypełnienia porów gruntu przez wodę.

Wzór:

gdzie:

V_w - objętość wody w porach gruntu

V_P - objętość porów

Stany zawilgocenia gruntów niespoistych zależnie od stopnia wilgotności S_r:

Suchy, jeżeli S_r = 0

Mało wilgotny, jeżeli 0 < S_r < 0,4

Wilgotny, jeżeli 0,4 < S_r < 0,8

Nawodniony, jeżeli 0,8 < S_r <1,0

7. Zgęszczalność gruntów nasypowych . Krzywa zagęszczalności, wskaźnik zagęszczenia I_S , Metody badań ρ_ds i w_opt.

Wskaźnik zagęszczenia I_s jest miernikiem charakteryzującym jakość zagęszczenia nasypu.

Wzór: I_s =

gdzie:

ρ_dnas - gęstość objętościowa szkieletu gruntu w nasypie,

ρ_ds - maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntu uzyskana w warunkach normalnych.

Przyjmuje się, że nasyp jest dobrze zagęszczony, jeżeli I_s >= I_sdop. Wartość I_sdop ustala się w nawiązaniu do projektowanych cech mechanicznych gruntu nasypowego. W większości przypadków ustala się dla nasypów I_sdop >= 0,95.

Metody badań ρ_ds i w_opt.

Do oznaczania ρ_ds i w_opt stosuje się dwie metody laboratoryjne polegające na ubijaniu drobnoziarnistego gruntu w cylindrze: metodę normalną (Proctora) i zmodyfikowaną (zmodyfikowaną Proctora). Metody te różnią się ilością energii stosowanej do zagęszczania gruntu w przeliczeniu na jednostkę jego objętości. Badanie polega na zagęszczaniu ok. pięciu próbek gruntu ubijakiem w odpowiednim cylindrze, cylindrze trzech lub pięciu warstwach (zależnie od metody), kolejno przy różnych wilgotnościach. W oparciu o wykonane pomiary gruntu sporządza się wykres zależności gęstości objętościowej szkieletu ρ_d od wilgotności w. Z wykresu określa się wilgotność optymalną w_opt odpowiadającą maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu ρ_ds

Metoda ubijania - metoda Proctora.

Metoda wibracji - w cylindrze na stole wibracyjnym.

8. Zależność między stopniem zagęszczenia i wskaźnikiem zagęszczenia gruntów nasypowych niespoistych, wyprowadzenie wzoru.

Wartość ρ_ds określona metodą normalną wg Proctora nie jest równa wartości ρ_dmax określonej metodą wibracyjną (na ogół ρ_ds < ρ_dmax)

Dla określenia zależności I_s = F(I_d) przyjmuje się wstępne zależności:

ρ_ds = α ∙ ρ_{dmax ,} β = ρ_dmin : ρ_dmax

gdzie:

α - współczynnik korelacyjny;

Następnie wyznacza się:

i uwzględniając pierwszy wzór otrzymuje się:

⇒

Dzieląc licznik i mianownik zależności poprzedniej przez α∙ρ_max wprowadzając zależność drugą, otrzymuje się:

⇒

9 Metody kontroli zagęszczenia gruntów nasypowych

Warunkiem właściwego zagęszczenia wykonywanych nasypów jest stała kontrola jakości robót. Należy prowadzić dziennik zagęszczania nasypu w którym powinno zawierać się:

rodzaj wbudowywanych gruntów

grubość zagęszczanych warstw

rodzaj używanego sprzętu

liczba przejazdów sprzętu

wyniki badań wskaźnika zagęszczenia i wilgotności gruntu

W ramach kontroli jakości zagęszczenia nasypu należy prowadzić badania polowo-laboratoryjne. Po wbudowaniu każdej warstwy w nasyp należy przeprowadzić kontrolę zagęszczenia i wilgotności. Częstotliwość tych badań ustala się w zależności od rodzaju budowli:

dla budowli drogowych i kolejowych; co 100-150 [m] wykonanego odcinka nasypu i nie rzadziej niż co 1000 [m²] ( w planie ) i 500 [m³] każdej warstwy oraz przy każdej zmianie rodzaju gruntu

dla budowli hydrotechnicznych; co najmniej jedną próbkę na 2500 [m³] nasypu, co najmniej trzy próbki z jednej warstwy jednorodnej i co najmniej jedną próbkę z 5000 [m³] każdej warstwy jednorodnej ( nasypy statyczne zapór ), dla nasypów wałów przeciwpowodziowych ilość badań należy zwiększyć ok. 5 razy.

10. Przepływ wody w gruntach, wzór Darcy'ego. Wzory na współczynnik filtracji ( k_T i k₁₀ ). Początkowy spadek hydrauliczny w gruntach spoistych.

Wodoprzepuszczalnością (filtracją) nazywa się zdolność gruntu do przepuszczania wody siecią kanalików utworzonych z porów nim występujących. Ruch wody w gruncie w warunkach naturalnych jest spowodowany siłami grawitacji ziemskiej, dążącymi do wyrównania również poziomów wody w kanalikach gruntowych. Czynnikiem powodującym ruch wody jest ciśnienie równe iloczynowi poziomów wody ΔH i ciężaru właściwego wody γ_w. Ciśnienie to rozkłada się na całą drogę przepływu równomiernie, a prędkość przepływu wody zależy od spadku hydraulicznego: i = gdzie:

i - spadek hydrauliczny,

ΔH - różnica wysokości poziomów piezometrycznych wody,

L - długość drogi przepływu.

Przy rozpatrywaniu przepływu wody w gruncie, w zagadnieniach związanych z mechaniką gruntów występuje problem ruchu laminarnego. Miarą wodoprzepuszczalności gruntu w ruchu laminarnym wody jest współczynnik filtracji k, zwany również stałą Darcy'ego. Określa on zależność między spadkiem hydraulicznym i a prędkością przepływu wody v w gruncie:

v = k ∙ i

Współczynnik k jest wielkością charakterystyczną dla danego ośrodka, tj. nie zależy od i, zależy natomiast od porowatości gruntu, jego uziarnienia oraz od temp. wody.

k = k₁₀ = k_T / (0,7+0,03∙T)

gdzie:

k₁₀ - współczynnik filtracji odpowiadający temperaturze wody +10^oC

k_T - współczynnik filtracji otrzymany doświadczalnie przy danej temp. T

T - temp. przepływającej wody.

W praktyce najczęściej określa się nie prędkość przepływającej wody, lecz jej objętość. Między objętością przepływu wody, współczynnikiem filtracji i spadkiem hydraulicznym istnieje zależność:

gdzie:

Q - objętość przepływu

k_T - współczynnik filtracji

A - pole przekroju gruntu prostopadle do kierunku przepływu

t - czas

i - spadek hydrauliczny.

Stąd: k_T = Q/ (A t i

11.Metody wyznaczania współczynnika filtracji w gruntach niespoistych i spoistych.

Grunty niespoiste drobnoziarniste:

Oznaczenie współczynnika k polega na pomiarze objętości wody Q, która przefiltrowuje przez grunt o powierzchni przekroju A w czasie t przy spadku hydraulicznym i = ∆ H/l oraz pomierzonej temperaturze wody. Wykonuje się ok. 5 pomiarów Q w stałym czasie t przy przepływie od dołu i do góry. Współczynnik filtracji k_T wyznacza się wg wzoru:

k_T = Q/(Ati), jeśli k = k₁₀ ⇒ k = k₁₀ = k_T /(0,7+0,03T)

Grunty niespoiste gruboziarniste:

Badanie współczynnika filtracji gruboziarnistych gruntów niespoistych przeprowadza się w aparatach wielkowymiarowych. Średnica próbki D powinna być 10 razy większ\a od średnicy ziaren, a wysokość

H = 0,5 D.

Grunty spoiste:

Badania współczynnika filtracji gruntów spoistych wykonuje się w odpowiednio dostosowanych edometrach przy zmiennym spadku hydraulicznym

i = ∆ H/l.

W czasie dt poziom wody opada w rurce o dh, co daje w niej ubytek wody: dQ = -adh.

Według wzoru Q = v A t = k_T i A t, ilość wody przepływającej w czasie dt przez próbkę gruntu o wysokości l i przekroju A oraz przy ciśnieniu wody ∆H = h wynosi:

dQ = k_T A (h/l) dt,

a wiec porównując powyższe zależności na dQ, otrzymuje się

Po scałkowaniu tego wyrażenia i podstawieniu granic całkowania, otrzymuje się wzór:

Powyższy wzór umożliwia obliczenie współczynnika filtracji gruntów przy badaniu w edometrze.

Badania k gruntów spoistych należy wykonywać przy spadku i większym od tzw. początkowego spadku i₀.

Wykres przedstawia początkowy spadek hydrauliczny i_o w gruntach spoistych

12.Mechaniczne działanie wody na szkielet gruntowy; ciężar objętościowy szkieletu gruntowego pod wodą, ciśnienie wody w porach oraz naprężenia całkowite i efektywne.

Ciężar objętościowy szkieletu gruntowego pod wodą

Na szkielet gruntowy znajdujący się poniżej zwierciadła wody gruntowej działa wypór wody zgodnie z prawem Archimedesa, powodując wywieranie mniejszego nacisku na warstwę leżącą niżej niż na warstwę powyżej zwierciadła wody gruntowej. Pozorny ciężar objętościowy szkieletu gruntowego o objętości (1 - n) pod wodą gruntową, zgodnie z prawem Archimedesa wyniesie:

gdzie:

γ_sr- ciężar objętościowy gruntu przy S_r = 1 , n - porowatość gruntu ,

ρ_s - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [kg/m³] , ρ_w - gęstość wody [kg/m³]

g - przyspieszenie ziemskie (9,81 m/s²) , γ_w - ciężar właściwy wody [kN/m³]

γ_s - ciężar właściwy szkieletu gruntowego [kN/m³]

Ciśnienie porowe.

Jest określone przez ciśnienie objętości wody, którego wartość chwilowa wynosi:

u = u_n + u_q

u_n - ciśnienie hydrostatyczne w warunkach naturalnych

u_q - zmienne w czasie nadciśnienie wywołane w rozważanym punkcie podłoża przez obciążenie zewnętrzne q

Naprężenia całkowite.

Całkowite naprężenie na masę gruntową wyrazi się wzorem:

σ = hγ_w + zγ [kN/m²]

gdzie:

γ - ciężar objętościowy gruntu

h- wysokość wody działającą na grunt

z - wysokość próbki gruntu

Naprężenie efektywne.

Naprężenie efektywne, to naprężenie na szkielet gruntowy i jest to różnica pomiędzy naprężeniem całkowitym na grunt a naciskiem na wodę u.

σ' = σ - u.

13.Ciśnienie spływowe; definicja, wyprowadzenie wzoru, krytyczny spadek hydrauliczny i krytyczne ciśnienie spływowe

Ciśnienie spływowe można określić następująco: w masie gruntowej, w której występuje ruch wody wydzielamy sześcian o objętości V = a²b(gdzie b = 1) i przekroju F = a b. Na sześcian ten działa w kierunku przepływu wody wypadkowe parcie hydrostatyczne:

P = ∆ H' γ_w a b.

Siła P równa oporowi filtracji w rozpatrywanym sześcianie na jednostkę objętości sześcianu jest ciśnieniem spływowym:

gdzie:

i= ∆H'/a - spadek hydrauliczny pomiędzy rozpatrywanymi przekrojami

γ_w - ciężar właściwy wody, kN/m³.

Ciśnienie spływowe, nie zależy od prędkości filtracji, lecz tylko od spadku hydraulicznego.

Krytyczny spadek hydrauliczny i krytyczne ciśnienie spływowe

Jeżeli mamy do czynienia z gruntami uwarstwionymi o znacznej różnicy współczynników filtracji k, to pionowe ciśnienie spływowe prawie w całości przekazuje się na mniej przepuszczalny grunt. Kiedy wody przepływa przez grunt z dołu ku górze może osiągnąć wartość równą zeru; wtedy γ' = j_v (j_v - pionowa składowa ciśnienia spływowego). Wartość tę nazywa się ciśnieniem spływowym krytycznym, a odpowiadającą mu wartość spadku hydraulicznego - krytycznym spadkiem hydraulicznym.

i_kr = γ'/ γ_w

14.Właściwości mechaniczne gruntów; badania ściśliwości gruntów w edometrze, krzywe ściśliwości i odprężenia, edometryczne moduły ściśliwości (M_o, M i M-z kreską na górze! ) (brakuje wykresu bo nie wiem jak go narysować !!)

Badanie w edometrze wykonuje się najczęściej przy stopniowym wzroście obciążeń. Próbki umieszczone w pierścieniu edometru obciąża się stopniowo, każde kolejne obciążenie jest dwa razy większe od poprzedniego lub dwa razy mniejsze przy odciążaniu. Każdy stopień obciążenia utrzymuje się tak długo, aż zakończy się proces osiadania.

Wartość edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej M_o wyznacza się na podstawie wykresu ściśliwości pierwotnej, a edometrycznego modułu ściśliwości wtórnej na podstawie wykresu ściśliwości wtórnej. Moduły ściśliwości pierwotnej M_o i wtórnej M oblicza się według wzoru:

gdzie:

∆σ_i' = σ_i' - σ'_{i - 1} - przyrost obciążenia

ε_i = ∆h_i /h_{i - 1} - względne odkształcenie

h_{i - 1} - wysokość próbki w edomerze przed zwiększeniem naprężenia z σ'_{i - 1} do σ'_i

∆h_i = h_{i - 1} - h_i - zmniejszenie wysokości próbki po zwiększeniu naprężenia o ∆σ_i'.

Wartość edometrycznego modułu odprężenia (wielkości charakteryzującej odprężenie gruntu) wyznacza się na podst wykresu odprężenia wg wzoru:

gdzie:
∆σ_i' = σ_i' - σ'_{i - 1} - zmniejszenie naprężeń

h_{i - 1} - wysokość próbki w edomerze przed zmniejszeniem naprężeń.

ε_i = ∆h_i /h_i - względne wydłużenie próbki

∆h_i - zwiększenie wysokości próbki przy zmniejszaniu naprężeń o ∆σ_i'.

15.Moduł odkształcenia E_o i współczynnik rozporu bocznego K_o.

Moduł pierwotnego odkształcenia gruntu E_o

Jest to stosunek przyrostu efektywnego naprężenia normalnego dσ' do przyrostu całkowitego okształcenia względnego dε_o E_o =

Wyznacza się go w warunkach możliwej bocznej rozszerzalności gruntu ( jednoosiowy stan naprężenia przy przestronnym stanie odkształcenia ).

Wartość współczynnika rozporu bocznego K_o (współczynnik parcia spoczynkowego) wyznacza się z warunku, że poziome odkształcenia każdego dowolnego sześcianu z próbki w edometrze są równe zeru. Odkształcenia w kierunku poszczególnych osi oblicza się, uwzględniając odkształcenia E_o.

K_o = v/(1 - v)

v - współczynnik Poissona.

16. Zależność między M_o i E_o; wyprowadzenie wzoru.

M_o - moduł ściśliwości pierwotnej

∆h - odkształcenie pionowe próbki

∆σ_i = σ_i' -σ_i-1' - przyrost obciążenia

ε_i = ∆h_i/ h_i-1 - względne odkształcenie

E_o - moduł odkształcenia

M_o = = ⇒ ∆h = i E_o = to:

ε_z = ⇒ ∆h = ε_z ⋅ h ⇒ ∆h = h ⋅ jeśli:

σ_x' = σ_y' = K_o ⋅ σ_z' ⇒ σ_z' - 2 ⋅ σ_x' ⋅ ν = σ_z' ⋅ 2 ⋅ K_o ⋅ ν = σ_z' ⋅ ( 1 - 2 ⋅ K_o ⋅ ν ) to mamy:

∆h = ⋅ ( 1 - 2 ⋅ K_o ⋅ ν ) jeśli K_o =

∆h = ⋅ ( 1 - ) ⇒ ∆h = ⋅ ⇒ ∆h =

gdzie:

∆h - odkształcenie pionowe próbki

h - wysokość próbki

σ _x, σ _y, σ _z, - naprężenia w kierunku odpowiednich osi

v - współczynnik Poissona

K_o - współczynnik parcia spoczynkowego

Porównując otrzymujemy:

17. Wytrzymałość gruntu na ścinanie, wzór Coulomba, wykresy.

Podczas ścinania powstają się naprężenia styczne τ i w tej samej płaszczyźnie pojawia się opór gruntu na ścinanie τ_f. Wytrzymałość gruntu na ścinanie τ_f jest to największy opór odniesiony do jednostki powierzchni, jaki stawia ośrodek gruntowy naprężeniom ścinającym występującym w rozpatrywanym punkcie ośrodka.

Uogólniony wzór Coulomba:

τ_f = σ tg Φ + c

gdzie:

σ - naprężenia normalne do płaszczyzny ścinania

tgΦ - współczynnik tarcia wewnętrznego

c - kohezja (spójność gruntu).

Dla gruntów nie spoistych c=0

Proste Coulomba.

18. Kryterium wytrzymałościowe Coulomba-Mohra.

W teorii Coulomba - Mohra przyjmuje się, że zniszczenie materiału dokonuje się wówczas , gdy naprężenie ścinające na jakiejkolwiek płaszczyźnie równa się wytrzymałości materiału na ścinanie. Stan naprężeń w punkcie mażna przedstawić za pomocą koła naprężeń Mohra. Naprężenia normalne σ i styczne τ na płaszczyźnie nachylonej pod kątem α do kierunku najmniejszego naprężenia głównego σ₃ jest:

σ = + ⋅ cos2α = p + q ⋅ cos2α

τ = ⋅ sin2α = q ⋅ sin2α

Jeżeli ze środka okręgu ( punktu S ) poprowadzi się pod kątem 2α prostą do przecięcia z okręgiem, to punkt przecięcia C wyznacza współrzędne określające wartości naprężeń σ i τ. Gdy przy zwiększaniu σ₁ ( lub zmniejszaniu σ₃ ) koło naprężeń Mohra staje się styczne do prostej Coulomba opisującej opór gruntu na ścinanie, osiąga stan graniczny naprężeń, gdyż naprężenie styczne τ jest równe oporowi gruntu na ścinanie τ_f. Koło styczne do prostej Coulomba nazywa się kołem granicznym Mohra, a stan naprężenia w rozpatrywanym punkcie nazywa się stanem granicznym wg. Kryterium Coulomba - Mohra.

19. Badanie wytrzymałości na ścinanie w aparacie bezpośredniego ścinania.

Inaczej zwany aparatem skrzynkowym, lub aparatem Kreya-Casagrande'a. Aparat ten podzielony jest na duże części, które przesuwają się względem siebie. Do próbki gruntu znajdującej się między dwoma płytkami oporowymi w aparacie przykładamy pionową siłę Q i poziomą siłę T. Grunt pod wpływem siły T ulega ścięciu

τ_f = τ = T_max/A

(T_max- maksymalna siła, przy której nastąpiło ścięcie, A - pole przekroju próbki). Po ścięciu kilku próbek przy różnych naciskach (σ =Q/A) możemy sporządzić wykres τ_f = f (σ) zwany prostą Coulomba. Wykres jest zależnością wytrzymałości na ścinanie od naprężeń normalnych. Możemy określić kąt tarcia wewnętrznego Φ, oraz c, czyli spójność gruntu.

20. Badania wytrzymałości na ścinanie w aparacie trójosiowym - metody badań i interpretacja wyników.

Metoda I - ścinanie szybkie bez konsolidacji, bez odpływu. Woda w próbce jest utrzymywana prze cały czas badania bez zmian. Metoda stosowana jest dla budowli posadowionej na podłożu mało

przepuszczalnym o obciążeniu użytecznym ponad 70% całkowitego obciążenia narastającym w krótkim czasie. Uzyskujemy parametry Φ_u, c_u jakie będzie miał nasyp zapory wykonany z gruntów spoistych podczas budowy i w chwili jej zakończenia. Badanie przeprowadza się bez pomiaru ciśnienia porowego, a powyższe parametry traktuje się jako pozorne.

Metoda II - szybkie ścinanie po wstępnej konsolidacji, bez odpływu. Metodę tę stosujemy, gdy obciążenie użytkowe stanowi 30-70% obciążeń całkowitych przekazywanych przez budowlę. Otrzymujemy parametry wytrzymałościowe Φ_u, c_u , lub efektywne Φ', c' po uwzględnieniu ciśnienia porowego.

Metoda III - ścinanie powolne z pełną wstępną konsolidacją i odpływem. Zakłada się, że wzrost naprężeń jest tak mały, że nie wytwarza się ciśnienie w porach. Stosowana jest, gdy przewidywane

obciążenie użyteczne nie przekracza 30% obciążenia całkowitego, a czas budowy jest dostatecznie długi do uzyskania konsolidacji podłoża.

21. Naprężenia pierwotne pionowe i poziome w ośrodku gruntowym: wzory, wykresy.

Naprężenia pierwotne - naprężenia istniejące w gruncie od ciężaru wyżej leżących warstw. Wyróżniamy pionowe naprężenia pierwotne σ_zρ i poziome σ_xρ i σ_yρ.

Wartości σ_xρ ze wzoru

gdzie: ρ_i- gęstość objętościowa gruntu w każdej warstwie i

γ_i - ciężar objętościowy gruntu w każdej warstwie i

g - przyśpieszenie ziemskie

h_i- grubość poszczególnych warstw i

Rozkład naprężeń pierwotnych pionowych powyżej poziomu wody gruntowej:

Duży wpływ na wartość naprężeń wywiera zmiana poziomu wody.Grunt poniżej poziomu ulega wyporowi. Działanie wyporu zmniejsza ciężar objętościowy gruntu o ok. 10 kN/m³.Wypór uwzględnia się bez względu czy grunt jest sypki czy spoisty.W przypadku podniesienia zwierciadła wody naprężenia pierwotne w grucie się zmniejszają, a w przypadku obniżania się zwierciadła wody gruntowej - zwiększają się.

ZWG - zwierciadło wody gruntowej

Naprężenia pierwotne poziome:

gdzie : K_o- współczynnik rozporu bocznego określany ze wzoru

σ_zρ- pionowe naprężenie pierwotne w danym punkcie kPa

22. Zagadnienie Boussinesq'a ;wyznaczanie rozkładu naprężeń w podłożu w przypadku obciążenia siłą skupioną w układzie współrzędnych biegunowych (wzory ,wykresy).

Oznaczmy naprężenie promieniowe dla dowolnego punktu M przez σ_R, a dla punktu K przez σ_R0. Przyjmijmy E za współczynnik sprężystości gruntu, a ΔZ za pionowe przesunięcie całej półkuli w dół. Wtedy otrzymamy:

w myśl prawa Hooke'a:

a ponieważ ΔZ=ΔR₀ ,więc

W celu wyprowadzenia wzoru określającego wartość naprężeń w dowolnym punkcie półprzestrzeni należy przeprowadzić sumowanie naprężeń pionowych występujących na powierzchni półkuli o promieniu R w funkcji naprężenia σ_R0. Pionowe naprężenie działające na rzut poziomy jest następujące:

W ten sposób zsumowano siły na płaszczyźnie rysunku. Dla uzyskania sumy w całej półprzestrzeni, która będzie odpowiadać obciążeniu zewnętrznemu Q ,należy zsumować siły elementarne pionowe z półkuli ślizgającej się prostopadle do płaszczyzny .Suma wszystkich sił elementarnych zebranych w półprzestrzeni, czyli na powierzchni rozważanej półkuli, musi się równać Q. W wyniku drugiego całkowania otrzymuje się:

Po podstawieniu granic uzyskuje się:

ponieważ:

to:

Jest podstawowy wzór Boussinesqa.

23. Wyznaczanie rozkładu naprężeń w podłożu od siły skupionej w układzie współrzędnych walcowych (wyprowadzenie wzoru), nomogram.

Podstawiamy do wzoru:

jeśli R² = z² + r² i

to mamy:

Wartości K_r podano na nomogramie.

24. Wyznaczenie naprężeń metodą punktów narożnych i środkowych, wzory, nomogramy.

Metoda punktów narożnych umożliwia wyznaczenie naprężenia pionowego pod narożem prostokątnego obciążonego obszaru następująco:

gdzie:

q - obciążenie ciągłe

η_n - współczynnik wyznaczany z monogramu w zależności od stosunku L:B (długość obszaru obciążonego do jego szerokości) oraz od stosunku z:B (zagłębienie punktu poniżej powierzchni do szerokosci)

Jeżeli konieczne jest wyznaczenie naprężenia nie pod narożem, lecz w dowolnym punkcie ośrodka stosuje się zasade superpozycji.

Metodą punktów środkowych można wyznaczyć naprężenia pionowe pod środkiem prostokątnego obszaru. Posługujemy się wzorem:

Wartość η₀ otrzymuje się z nomogramu.

25. Wyznaczenie naprężeń w podłożu pod nasypami.

Obciążenie od nasypu można podzielić na równomierne pasmowe i pasmowe trójkątne. Naprężenie w dowolnym punkcie podłoża jest równe sumie naprężeń od obciążenia równomiernego pasmowego i obciążenia pasmowego w postaci dwóch prostokątnych trójkątów:

gdzie:

η₂ - współczynnik odpowiadający obciążeniu pasmowemu o rozkładzie prostokątnym

η₁ i η₃ - współczynniki odpowiadające obciążeniu pasmowemu o rozkładzie trójkątnym

q - obciążenie od nasypu

Dla obciążenia pasmowego równomiernego mamy:

wartość współczynnika η_p wyznacza się z nomogramu.

Naprężenia od obciążeń trójkątnych wyznacza się ze wzoru:

Wartości współczynnika η_t wyznacza się z nomogramu w zależności od x/B i z/B.

26. Rozkład naprężeń w podłożu pod pojedynczym fundamentem i nasypem. Wykresy, wzory.

Przy obliczaniu rozkładu naprężeń w podłożu, w praktyce fundamentowej najczęściej stosuje się metodę punktów środkowych przyjmując, że naprężenia pionowe w poziomie posadowienia fundamentu i w głębszych poziomach są rozłożone równomiernie i są równe naprężeniom w punktach leżących pod środkiem fundamentu. W niektórych przypadkach przy obliczaniu osiadań różnych punktów tej samej budowli stosuje się metodę punktów narożnych.

Przy fundamentowaniu budowli obciążenia przyłożone są przeważnie na pewnej głębokości. W takich przypadkach uwzględnia się odciążenie gruntu wykopem i oblicza się podobnie jak przy obciążaniu podłoża z tym, że odciążenie przyjmuje się ze znakiem ujemnym i przyjmuje że działa ono w poziomi dna wykopu.

Obciążenie od nasypu można podzielić na równomierne pasmowe i pasmowe trójkątne. Naprężenie w dowolnym punkcie podłoża jest równe sumie naprężeń od obciążenia równomiernego pasmowego i obciążenia pasmowego w postaci 2 prostokątnych trójkątów.

Rozkład naprężeń od obciążeń równomiernych pasmowych:

Rozkład naprężeń od obciążeń trójkątnych pasmowych:

27. Obliczanie osiadań fundamentów obiektów budowlanych i budowli. Określenie stopnia konsolidacji gruntów.

Osiadaniem fundamentu nazywa się pionowe przemieszczenie fundamentu wskutek ściśliwości obciążonego podłoża. Metody obliczeń oparte są na założeniu sprężystych właściwości gruntu. Osiadanie możemy obliczyć metodą odkształceń jednoosiowych i metodą odkształceń trójosiowych.

Założenia metody odkształceń jednoosiowych:

-bryła odkształcalnego podłoża gruntowego jest ograniczona 4 powierzchniami (z każdej strony)

-osiadanie podłoża jest sumą osiadań poszczególnych warstw

-osiadanie poszczególnych warstw wyznacza się przyjmując że naprężenia w nich są równomiernie rozłożone

-odkształcenia poszczególnych warstw oblicza się posługując się edometrycznymi modułami ściśliwości gruntu M₀ i M.

dla
oraz

E₀ - edometryczny moduł ściśliwości

h - początkowa grubość warstwy

s - zmniejszenie grubości warstwy

otrzymujemy:

Obliczanie metodą odkształceń trójosiowych przeprowadza się zakładając trójosiowy stan naprężenia i odkształcenia w każdej warstwie obciążanego podłoża. W metodzie tej przyjmuje się ze rozkład naprężeń jest taki sam jak dla 1-szej metody, ale inne są moduły odkształcenia E₀ w poszczególnych warstwach.

Ośrodek gruntowy przyjmuje się za półprzestrzeń sprężystą, izotropową i jednorodną.

Osiadanie punktu pod wpływem obciążenia siła skupioną Q przyłożoną w początku układu współrzędnych wyznacza się prze zsumowanie odkształceń pionowych wszystkich elementarnych prostopadłościanów znajdujących się w osi pionowej poniżej punktu. Odkształcenie pionowe każdego z elementów o wysokości dz wynosi:

a sumaryczne przemieszczenie punktu:

po podstawieniu wartości σ_z ,σ_x ,σ_y oraz po scałkowaniu otrzymuje się wzór:

dla punktu leżącego na powierzchni półprzstrzeni (z=0)

Stopień konsolidacji gruntu wywodzi się z teorii konsolidacji Terzaghiego i określany jest wzorem:

gdzie:

u₀ - początkowe ciśnienie wody w porach po przyłożeniu naprężenia σ

u - ciśnienie wody w porach w czasie t

σ` - naprężenie efektywne w czasie t

s_t - osiadanie w czasie t

s - osiadanie całkowite

28. Obliczanie parcia i odporu gruntu na ściany oporowe i umocnienia wykopów.

Płaska powierzchnia poślizgu przy oporze gruntu gdy δ = 0.

Parcie spoczynkowe (geostatyczne) gdy brak przesunięć lub przemieszczeń ściany.

Do obliczenia parcia wymagane są następujące parametry: γ, Ø, c

Przyjmujemy założenie Rankina tzn. że w czasie przesunięcia występuje stan graniczny tzn. ścinanie gruntu. τ_f = c + δtgф

koło Mohra

Dla gruntów sypkich c = 0 → τ_f = δtgф

Po przekształceniu wzoru

K_a - współczynnik tarcia aktywnego

K_p - współczynnik tarcia biernego (pasywnego)

Założenia:

Ściana jest pionowa, w każdym punkcie występuje stan graniczny, nie występuje tarcie między ścianą i gruntem.

29. Nośność gruntów. Wyznaczanie naprężeń krytycznych, granicznych i dopuszczalnych. Wzory i nomogramy.

Obciążenie krytyczne to takie obciążenie, kt. przekroczenie powoduje w podłożu gruntowym, poniżej krawędzi powierzchni obciążonej, powstanie strefy uplastycznienia. W strefie uplastycznienia gruntu znajduje się w stanie granicznym i nie może stawiać oporu wzrastającym naprężeniom ścinającym; pod wzgl właściwości mech. upodabnia się do cieczy lepkiej.
- wart. naprężeń głównych wyznacza się z uwzględnieniem watr przyłożonego w poziomie dna wykopu obciążenia i ciężaru własnego gruntu; przyjmuje się że: -obciążenie q przyłożone w dnie wykopu jest równomiernie ciągłe, - rozpatrywane zagadnienie jest płaskie;
;
;

Obciążenie graniczne:
;
.

30. Stateczność skarp i zboczy w gruntach niespoistych bez uwzględnienia i z uwzględnieniem przepływu wody.

Bez przepływu wody:

Rozpatrzymy najprostszy przykład zbocza. Element A jest położony na zboczu pochylonym pod kątem β. Kąt możliwego tarcia wewnętrznego gruntu jest Φ. Na wydzielony element gruntu działa ciężar W. Siłę W rozkładamy na siłę prostopadłą N i styczną S. Siła S powoduje zsuwanie elementu gruntu po zboczu. Sile tej przeciwstawia się siła tarcia T:

T = N ⋅ tg Φ S = W ⋅ sinβ N = W ⋅ cosβ

Równowaga elementu A zostanie zachowana, jeżeli:

S <= T zatem:

W ⋅ sinβ <= W ⋅ cosβ ⋅ tgΦ stąd:

tgβ <= tgΦ lub β <= Φ

Zatem, równowaga zbocza będzie zachowana jeżeli kąt nachylenia zbocza będzie mniejszy lub równy katowi tarcia wewnętrznego.

Współczynnik pewności F można wyznaczy ze stosunku wartości siły oporu na ścinanie gruntu T do wartości działającej siły zsuwającej S:

Warunek ten jest słuszny dla skarp z gruntów niespoistych c=0, ф ≠ 0

Wartości współczynnika pewności: F_min = 1,1 - 1,3

Przy przepływie wody:

Równowaga elementu A jest zachowana, jeśli: F (S' + S'') = T gdzie

F - współczynnik stateczności skarp

w powyższych wyrażeniach:

W = Vγ' - ciężar elementu A

j - ciśnienie spływowe działające na element A

i - spadek hydrauliczny (i = Δh / l = sin β)

γ_w - ciężar właściwy wody

Stąd otrzymujemy:

przyjmując γ” ≈ γ_w ≈ 10KN/m³ obliczamy:

Stateczność skarpy będzie zapewniona, gdy F>1 (przyjmuje się F >= F_dop = 1,1 -1,3)

Warunki równowagi granicznej przy β_max(F = 1) z powyższego wzoru wynika:

Wzory są słuszne dla skarp o nieograniczonej długości.

31. Obliczanie stateczności skarp z gruntów spoistych metodą Felleniusa.

Schemat obliczeń:

Mając dane zbocze (skarpę) oraz dane o gruncie ( Φ, c, γ ) który je tworzy, wybiera się środek o kołowej linii poślizgu. Następnie dzieli się bryłe ograniczoną zboczem i powierzchnią poślizgu na pionowe bloki o szerokości 0,1 ⋅ R o objętości V_i. Wymiar bryły w kierunku prostopadłym do rysunku przyjmuje się jako równy 1. Oblicza się ciężar poszczególnych bloków W_i = V_i ⋅ γ i na powierzchni poślizgu rozkłada się je na składowe, normalną N_i i styczną S_i do okręgu. Bryłę osuwającego się gruntu w chwili rozpozęcia ruchu uważa sięza sztywną. Poślizg bryły gruntu rozpatruje się jako obrut każdego bloku osobno. Do przesunięcia bloku na powierzchni poślizgu dąży styczna składowa ciężaru S_i = W_i ⋅ sinα_i gdzie α_i jest kątem nachylenia siły składowej S_i do poziomu. Przesunięciu przeciwdziała siła oporu tarcia wewnętrznego i spójności gruntu:

T_i = N_i ⋅ tgΦ + c ⋅ L_i ⇒ T_i = W_i ⋅ cosα_i ⋅ tgΦ + c ⋅ L_i gdzie:

Φ - kąt tarcia wewnętrznego [° ]

c - spójność gruntu [kPa]

L_i - długość podstawy bloku i [m]

Równowaga całej bryły zostanie zachowana, jeżeli suma momentów sił utrzymujących będzie większa lub cco najmniej równa sumie momentów sił zsuwających.

32.Obliczanie stateczności skarp gruntów spoistych metodą Taylora.

Metoda ta wykorzystuje pojęcie wskaźnik stateczności:

N =

gdzie:

c - spójność

F - współczynnik bezpieczeństwa

γ - ciężar objętościowy gruntu

H - wysokość skarpy

Jeżeli znamy kąt tarcia wewnętrznego Φ, nachylenie skarpy α i ciężar objętości gruntu γ i F = 1, to odczytujemy z nomogramu N_min

Następnie obliczamy F według wzoru:

F =

Przy projektowaniu oblicza się wskaźnik stateczności N_min przyjmując F = F_dop, a następnie z nomogramu wyznacza się nachylenie skarpy α.

33.Sposoby zabezpieczenia stateczności zboczy i skarpy.

Zbocza: wybór zabezpieczenia zależy od typu osuwiska i jego przyczyn.

Przyczyny osuwisk: zwiększanie się sił osuwających(od np.: ciężaru własnego gruntu)lub z niedostatecznej wytrzymałości gruntu na ścianie.

Zabezpieczenie: ujęcie i odprowadzenie wód powierzchniowych spływających na obszar osuwiska, zabezpieczenie szczelin przed gromadzeniem się wody w górnej części osuwiska, wyrównanie i dogęszczenie przypowierzchniowej warstwy gruntu, obsianie trawą i zadrzewienie lub wykonanie powłoki nieprzepuszczalnej, usunięcie lokalnych spływów przez wymian e gruntu na piasek do strefy przemarzania zapewnieniem odpływu wód drenażem skarpowym

Skarpy: stateczność zapewniamy poprzez: dobór odpowiednich gruntów do budowy nasypów, odpowiedni kąt nachylenia skarpy oraz odpowiednie jej odwodnienie i zabezpieczenie przed obsianie trawą, darniowanie, brukowanie jak i zastosowanie drenażu ( np.: z kamienia), likwidację skurczowych szczelin pionowych.

34 Wpływ temperatury na właściwości gruntów. Głębokość przemarzania gruntów. Wysadzinowość gruntów; tworzenie się wysadzin i przełomów.

Temperatura ma decydujący wpływ na właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów. W przypadku występowania temperatury ujemnej następuje zamarzanie wody w gruncie, zwane przemarzaniem gruntu. Głębokość przemarzania zależy od:

temperatury powietrza i czasu jej trwania

osłony terenu, struktury i tekstury gruntu składu granulometrycznego gruntu

Jeżeli temperatura powietrza utrzymuje się długo to granica przemarzania gruntu przesuwa się głębiej. Wysadziny powstają gdy:

ujemna temperatura powietrza utrzymuje się dość długo

grunt podłoża należy do gruntów wysadzinowych

grunt podłoża jest bardzo wilgotny, a zwierciadło wody gruntowej zalega dość płytko

35. Kryteria gruntów wysadzinowych

Kryteria wysadzinowości gruntów zależą od właściwości fizycznych gruntów. Najbardziej znane to:

1. Kryterium Cacagranda'a - mówi że do wysadzinowych zalicza się grunty bardzo różnoziarniste (U>15), kt zawierają więcej niż 3% cząstek < 0,02mm.

2.Kryterium Beskowa -- uwzględnia się wpływ geologicznego pochodzenia gruntu, wielkości średnicy d₅₀, % zawartość ziaren o średnicy < 0,062mm i 0,125mm oraz kapilarność bierną przy wilgotności równej granicy płynności.

3.Kryterium Wiłuna - uwzględnia się w nim uziarnienie gruntu i kapilarność bierną H_kb. Pod względem wysadzinowości dzieli się grunty na 3 gr:

a) grunty niewysadzinowe; H_kb<1,0m, bezpieczne w każdych warunkach wodnogruntowych i klimatycznych; są to gr zawierające < 20% cząstek <0,05mm i > 3% cząstek < 0,02mm (np. czyste żwiry, pospółka i piaski).

b) grunty wątpliwe; H_kb<1,3m, zaw 20-30% cząstek < 0,05mm i 3-10% cząstek < 0,02mm (piaski b. drobne, pylaste i próchnicze).

c) grunty wysadzinowe; H_kb> 1,3m, zawierają > 30% cząstek < 0,05mm i >10% cząst < 0,02mm (wszystkie grunty spoiste, namuły organiczne).

36 Sposoby zabezpieczania nawierzchni drogowych i budowli od wysadzin.

Zabezpieczenie budowli polega na:

posadowieniu fundamentów budowli poniżej granicy przemarzania

wymianie gruntu wysadzinowego do granicy przemarzania na grunt niewysadzinowy

użyciu do zasypki za murami oporowymi przepuszczalnych gruntów niewysadzinowych

zabezpieczeniu podłoża przed przemarzaniem za pomocą mat, cieplaków lub obsypywanie fundamentów gruntem na czas mrozu

Zabezpieczenie nawierzchni drogowych polega na:

podwyższeniu nasypu ponad zwierciadło wody gruntowej

obniżeniu poziomu wód gruntowych lub odcięciu ich bocznego dopływu za pomocą drenażu podłużnego

zastosowaniu pod nawierzchnię podsypki ( odpowiednio grubej )

zagęszczeniu podłoża w dnie koryta przez wałowanie

zastosowaniu podbudowy z gruntu stabilizowanego cementem lub bitumem

odwodnieniu powierzchniowym nawierzchni drogowej, podłoża nawierzchni i pobocza drogi

---