W oparciu o normę PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe

Wprowadzenie

Metoda polega na określeniu oporu jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu końcówki sondy. Do pogrążania końcówki w grunt służy młot o określonej masie, swobodnie spadający z wymaganej wysokości. Liczba uderzeń młota, potrzebna do zagłębienia sondy o pewną stałą głębokość jest parametrem geotechnicznym. Sondowanie i rejestracja jego wyników są wykonywane w sposób ciągły, tak by rejestrowana wartość odpowiadała głębokości pomiaru. W metodzie tej nie pobiera się próbek gruntu w czasie sondowania.

Występują cztery metody badań różniące się energią wbijania: DPL (sonda lekka - SL), DPM (sonda

średnia - SS), DPH (sonda ciężka - SC), DPSH (sonda bardzo ciężka - SH).

Wyniki badań mogą być wykorzystane do jakościowej oceny gruntów łącznie z innymi badaniami „in situ”. Mogą one być także użyte do oznaczenia wytrzymałości i odkształcalności gruntów, zwłaszcza w niespoistych na podstawie odpowiednich korelacji.

Na podstawie przeprowadzonych badań należy sporządzić dokumentację zawierającą szczegóły badania oraz wyniki.

Oprzyrządowanie

• Końcówka sondy

Końcówka wykonana ze stali powinna być zakończona stożkiem o kącie wierzchołkowym 90°, a wyżej powinna

przybierać wydłużony kształt cylindryczny; następnie w sposób łagodny powinna łączyć się z żerdzią zgodnie z

rysunkiem 1. Końcówka może być pozostawiana w gruncie lub służyć do wielokrotnego użycia.

Rysunek 1 - Końcówka sondy dynamicznej

• Żerdzie

Żerdzie powinny być wykonane ze stali o wysokiej wytrzymałości, zapewniającej użytkowanie ich bez nadmiernych odkształceń i zużycia.

Oprzyrządowanie DPL

• Młot

masa (m) [kg] 10 ± 0,1

wysokość spadania (h) [mm] 500 ± 10

stosunek długości do średnicy (Dh) ≥ 1 < 2

• Kowadło:

średnica (d) [mm] 100<d<0,5xDh

maksymalna masa (łącznie z prowadnicą) [kg] 6

• końcówka o kącie 90°

nominalna powierzchnia podstawy (A) [cm2] 10

średnica podstawy (D),nowa [mm] 35,7 ± 0,3

minimalna średnica podstawy po zużyciu [mm] 34

długość części walcowej [mm] 35,7 ± 1

kąt gwintu [°] 11

wysokość ostrza końcówki [mm] 17,9 ± 0,1

dopuszczalne zużycie końcówki [mm] 3

• Żerdzie

masa (m) [kg/m] 3

średnica zewnętrzna (OD) [mm] 22

• Energia uderzenia młota na jednostkę powierzchni

(mgh/A) [kJ/m2] 50

Procedura badania

Żerdzie i końcówka sondy powinny być zagłębiane pionowo, bez wyginania części żerdzi wystających nad powierzchnią gruntu.

Sondę należy wbijać w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń powinna być utrzymana w granicach od 15 do 30

uderzeń/min. Wyjątek stanowi sondowanie w piaskach i żwirach, gdzie częstotliwość uderzeń może wzrastać do 60 uderzeń/min. Należy odnotować przerwy w sondowaniu dłuższe niż 5 min.

Po zagłębieniu sondy o każdy 1 m należy wykonać 1,5 obrotu żerdzi wokół osi.

Obrót żerdzi powinien być wykonywany kluczem dynamometrycznym (o nośności > 200 Nm z podziałką ≤ 5 Nm).

Przedstawienie wyników badań

W badaniu DPL należy rejestrować liczbę uderzeń potrzebną do zagłębienia końcówki o 100

mm

Liczba uderzeń przedstawiona na wykresie przebiegu sondowania mie ści się zazwyczaj pomiędzy N10 = (3 ÷ 10) W przypadku, gdy uzyskane wyniki są zbyt małe i nie mieszczą się w podanym powyżej zakresie (np. słabe grunty spoiste), trzeba rejestrować zagłębienie na jedno uderzenie. Rejestrację taką należy również prowadzić, gdy opór przy pogrążaniu jest duży jak ma to miejsce w zwartych gruntach lub miękkich skałach.

Sprężyste odbicie przy uderzeniu młota nie powinno wywoływać przemieszczenia ku górze większego niż 50 %

zagłębienia się po uderzeniu.

Wszystkie odstępstwa od badania normowego należy szczegółowo opisać;

– graficzne przedstawienie następujących danych w zależności od głębokości.

• liczbę uderzeń potrzebnych do wbicia końcówki na każde 100 mm dla DPL

• maksymalny moment obrotowy wymagany do obrotu sondy w poziomie badania (w Nm), jeśli jest mierzony,

– wszystkie przestoje podczas pracy, dłuższe niż 5 min;

– użycie środków zmniejszających tarcie, takich jak osłona, płuczka przy wierceniu lub woda;

– użycie ewentualnych poprawek przy przeliczaniu tarcia wzdłuż żerdzi;

– szczegóły nietypowych zdarzeń podczas wbijania, takich jak zagłębienie sondy bez uderzenia, woda pod

ciśnieniem, lokalne przeszkody.

INTERPRETACJA WYNIKÓW BADAŃ SONDĄ DYNAMICZNĄ

w oparciu o załącznik (informacyjny) D normy PN-B-04452:2002

Zasady ogólne

W gruntach niespoistych, jeżeli tarcie wzdłuż żerdzi jest pomijalne, lub należycie skorygowane istnieje możliwość

wyznaczenia zależności pomiędzy parametrami geotechnicznymi i badań „in situ” a następnie zastosowania ich do celów projektowania fundamentów.

W przypadku gruntów spoistych, ilościowa ocena stanu gruntów spoistych jest trudniejsza i stosuje si ę ją tylko w

przypadku znajomości lokalnych warunków, popartą odpowiednimi zależnościami. Tarcie o żerdzie odgrywa w tym gruncie istotną rolę i uwzględnia sieje przy interpretacji tarcia.

Sondowania dynamiczne DP

Na podstawie sondowań sondami DPL można określić stopień zagęszczenia (ID) gruntów niespoistych.

Do interpretacji wykresu sondowania konieczna jest znajomość profilu litologicznego i położenia zwierciadła wody

gruntowej. Przed interpretacją wykres sondowania weryfikuje się. Weryfikacja wykresów polega na eliminacji stref

nagłych wzrostów liczby uderzeń spowodowanych występowaniem lokalnych przeszkód (np. otoczaki, kawałki drewna itp.), oraz wydzielaniu stref o podobnej, możliwej do uśrednienia liczbie uderzeń, z uwzględnieniem granic zmian rodzajów gruntu.

Na podstawie doświadczeń zebranych podczas badań wykonanych w kraju stopień zagęszczenia piasków drobno-, średnio- i gruboziarnistych o wskaźniku różnoziarnistości U > 3 można określić z zależności między stopniem zagęszczenia (ID) a liczbą uderzeń (Nk):

sonda DPL

ID = 0,429 log N10 + 0,071

W przypadku, gdy w strefie występowania zwierciadła wody gruntowej piaski są w stanie średniozagęszczonym

koryguje się uzyskane liczby uderzeń na 0,1 m lub 0,2 m zagłębienia sondy. W przedziale głębokości 1 m powyżej i od 2 m do 3 m poniżej zwierciadła wody zarejestrowane liczby uderzeń zwiększa się o 50 % i dopiero określa stopień zagęszczenia.

Wyniki sondowania można interpretować dopiero od tzw. głębokości krytycznej (tc), która dla sondy DPL-10 wynosi tc = 0,6 m,

Obliczenia:

Piasek średni (Ps) w oparciu o profil otworu zalega na głębokości 1,9 m do 3,4 m poniżej poziomu terenu. Warstwa ta zalega od 0,1 m do 1,6 m poniżej zwierciadła wody czyli zgodnie z załącznikiem D normy PN-B-04452:2002 zarejestrowane liczby uderzeń zwiększa się o 50 % i dopiero określa stopień zagęszczenia. W warstwie piasku istnieje wyraźny podział na dwie warstwy o różnym stopniu zagęszczenia:

1. Od 1,9 m do 2,4 m p.p.t.

N₁₀: 28,27,31,32,31

N_10,ŚR=29,8

N_10,ŚR”=29,8 * 150%=44,7

I_D=0,429logN_10,ŚR” + 0,071=0,429log44,7 + 0,071=0,78

1. Od do p.p.t.

N₁₀: 14,8,8,9,9,11,11,11,13,12

N_10,ŚR=10,6

N_10,ŚR”=10,6 * 150%=15,9

I_D=0,429logN_10,ŚR” + 0,071=0,429log15,9 + 0,071=0,58