Studia: stacjonarne
Kierunek: Budownictwo
Semestr: IV
Rok akademicki 2013/2014
Mechanika gruntów
Ćwiczenia terenowe
Opinia i dokumentacja geotechniczna
Grupa 2
Aleksandra Gałązka
Mateusz Kępa
Marcin Maryniak
Mikołaj Okoń
Karina Raszka
Damian Sawiński
Anna Wołos
Lena Zglenicka
Cel badań:
Przedmiotem opracowania jest dokumentacja badań podłoża gruntowego w celach dydaktycznych, opisująca warunki geotechniczne i gruntowo-wodne podłoża na terenie Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy mieszczącego się przy alei prof. S. Kaliskiego 7.
Badania podłoża gruntowego:
2.1. Lokalizacja terenu badań:
Obszar prac zlokalizowany jest w Bydgoszcz przy alei prof. S. Kaliskiego 7.
Lokalizację terenu badań oraz dokładne umiejscowienie punktów badawczych przedstawiono na mapie sytuacyjno-wysokościowej w załączniku 1.
Obszar wierceń obecnie stanowi teren Uniwersytetu Technologiczno- Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy. Na północ (ok. 45m) od wykonanych odwiertów znajduje się budynek nr 3.2 Uniwersytetu Technologiczno- Przyrodniczego im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy.
Na terenie badań występuje roślinność trawiasta, krzewy oraz drzewa (m.in. brzozy, których umiejscowienie było pomocne w dokładnym zlokalizowaniu badanych otworów).
Rzędne powierzchni terenu mieszczą się w granicach od ok. 49m n.p.m. do ok. 50m n.p.m.
2.2. Morfologia :
Zgodnie z przeglądową mapą geologiczno – inżynierską Polski na omawianym obszarze występują iły. Warunki budowlane dobre uzależnione od morfologii i zawodnienia.
2.3. Budowa geologiczna podłoża gruntowego:
Bydgoszcz znajduje się na obszarze odcinka Północno - Kujawskiego wału Środkowopolskiego umieszczonego przy jego wschodnim skraju. Główny element budowy strukturalnej tworzą tu osady mezozoiku zakończone od góry utworami kredy. Powierzchnia stropowa kredy przypada stosunkowo głęboko - w granicach 200m pod powierzchnią terenu. Budują ją skały marglisto - piaszczyste z glaukonitem górnej kredy. Na podłożu kredowym spoczywa gruba pokrywa utworów kenozoiku, złożona w głównej części z trzeciorzędu, który podchodzi blisko powierzchni terenu. Przykryty on jest cienką powłoką piaszczystych i gliniastych skał czwartorzędowych. Utwory pliocenu budują najwyższą część profilu trzeciorzędu. Przeważnie są to, „iły poznańskie''. Miąższość pliocenu wynosi około 19m. Jest to odcinek pstrych iłów podścielonych u samego dołu cienką warstwą piasku z niewielką warstwą glaukonitu. Utwory plioceńskie są wykształcone w bezwapniowej frakcji ilasto-mulastej, nieco piaszczystej, z przewagą osadów ilastych. Do pliocenu należą osady ilaste i ilasto - mułkowe odróżniające się oliwkowym, niebieskawym, pstrym lub zielonkawym zabarwieniem i brakiem szczątków roślinnych od szarobrunatnych, zawęglonych osadów mioceńskich, iły plioceńskie są zwykle tłuste lub pylaste miejscami w różnym stopniu zapiaszczenia - pylaste. W czasie erozji i kilkukrotnych nasunięć lądolodu osady plioceńskie zostały miejscami silnie glacitektonicznie zaburzone i wyciśnięte. W okolicy Bydgoszczy tworzą się wychodnie tego osadu.
2.4. Zakres wykonywanych badań
2.4.1. Prace w terenie.
Prace polowe obejmowały wykonanie trzech otworów metodą ręczną, pobieranie próbek do badań makroskopowych oraz badań laboratoryjnych. Szczegółową lokalizację wykonanych otworów przedstawiono na mapce w załączniku nr Z1.
2.4.2. Wykonane otwory.
Wykonano 3 otwory wiertnicze z poziomu istniejącego terenu. Otwory wiertnicze wykonano systemem ręcznym. Głębokości wykonanych otworów:
- otwór nr 7: 3,20m ppt,
- otwór nr 8: 4,00m ppt,
- otwór nr 6 (wykonany przez grupę 4): 4,00m ppt.
Podczas wykonywania wierceń dokonano rozpoznania makroskopowego występujących gruntów oraz pobrano próbki gruntu do badań laboratoryjnych. W otworze nr 7 natrafiono na wodę gruntową. Z kolei w otworach 8 i 6 nie natrafiono na obecność wody gruntowej.
2.4.3. Pobieranie próbek.
Podczas wykonywania wierceń pobrano kilka próbek gruntu spoistego (iłów) o naturalnej wilgotności, które przeznaczono do badań makroskopowych oraz badań laboratoryjnych.
W trakcie badań makroskopowych określono dla wszystkich gruntów ich rodzaj, barwę, konsystencję i stan gruntu. W trakcie badań w laboratorium oznaczenia rozszerzono o wilgotność i o liczbę wałeczkowań dla gruntów spoistych- iłów.
2.4.4. Badania laboratoryjne.
Pobrane w terenie próbki gruntów poddano badaniom laboratoryjnym. Dla wybranych próbek wykonano szczegółowe badania laboratoryjne.
Wykonane badania laboratoryjne pozwoliły na dokładne oznaczenie stanu danego gruntu oraz obliczenie stopnia plastyczności i granicy płynności iłów.
2.5. Praca w zespole.
Wykonane prace obejmowały:
- opracowanie mapy dokumentacyjnej z lokalizacją wykonanych wierceń,
- analizę wyników z wyrobisk badawczych , łączenie z wykonanymi badaniami makroskopowymi, obserwacjami dokonanymi w terenie
- analizę wyników badań laboratoryjnych,
- opracowanie tabeli wybranych wartości cech fizycznych gruntów
- opracowanie przekroju geotechnicznego z uwzględnieniem wyników wykonanych prac polowych i laboratoryjnych,
- sporządzenie części opisowej dokumentacji,
- sformułowanie wniosków końcowych zawierających również podsumowanie z wykonania badań.
Budowa geologiczna i warunki wodne:
3.1. Opis budowy geologicznej
Na podstawie wykonanych prac oraz ogólnodostępnych materiałów, stwierdzono występowanie utworów czwartorzędowych oraz neogeńskich.
3.1.1. Czwartorzęd (Q)
Czwartorzęd reprezentowany jest przez utwory holocenu (ocieplenie klimatu) i plejstocenu (okres lodowców). Miąższość utworów czwartorzędowych zmienia się w granicach od ok. 0,50 m do ok. 4,60 m. Poniżej występują utwory formacji trzeciorzędowej.
3.1.1.1. Holocen (Qh)
Holocen reprezentowany jest przez grunty próchniczne oraz tynki nasypowe o miąższości w przedziale ok. od 0,70m do ok. 2.0m.
3.1.1.2. Plejstocen (Qp)
Plejstocen reprezentowany jest przez osady piaszczysto-żwirowe akumulacji wodnolodowcowej. Osady te reprezentowane są przez piaski drobne.
3.1.2. Neogen (Tr2)
Utwory formacji trzeciorzędowej reprezentowane są przez osady plioceńskie.
3.1.2.1. Pliocen
Utwory plioceńskie występują w postaci iłów plioceńskich. Grunt ten pozyskano z otworu 5 i 6.
3.2. Warunki wodne
W czasie prac terenowych nie stwierdzono występowania swobodnego zwierciadła wody gruntowej do głębokości 1,35 m p.p.t. Miąższość warstwy wodonośnej wynosi 15 cm, gdyż nad poziomem zwierciadła wody występuje piasek drobny – zaobserwowano swobodne zwierciadło wody.
Geotechniczna charakterystyka podłoża:
Zgodnie z normą PN-86/B-02481, oraz PN-EN ISO 14688-1:2006. Badania geotechniczne. Oznaczenia i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczenie i opis PN-EN ISO 14688-2:2006. Badania geotechniczne. Oznaczenia i klasyfikowanie gruntów. Część 2: Zasady klasyfikowanie, grunty badanego obszaru zaliczono do rodzimych gruntów mineralnych niespoistych i spoistych.
Parametry geotechniczne ustalono na podstawie wyników badań terenowych i laboratoryjnych wg metody „A”, zgodnie z Eurokodem 7 i PN-81/B-03020. Na podstawie wyników rozpoznania polowego i badań ”in situ” oraz laboratoryjnych wydzielono 3 warstwy geotechniczne. Z klasyfikacji wyłączono warstwę nasypów niekontrolowanych przeznaczonych do całkowitego usunięcia i ochrony.
Warstwa I
Składa się z piasków drobnych. Występują w strefie przypowierzchniowej pod warstwą nasypu niekontrolowanego od głębokości ok. 1,2 m p.p.t. do ok. 1,45 m p.p.t.
W warstwie występuje woda gruntowa na głębokości 1,35 m p.p.t. Piasek drobny występuje w stanie średnio zagęszczonym o małej ściśliwości. Jest to grunt o dobrej nośności, który pod wpływem ubijania, wibrowania itd. można łatwo zagęścić. Jest to grunt niewysadzinowy.
Warstwa II
W warstwie pospółką na głębokości od ok. 1,30 m p.p.t. do ok. 1,55 m p.p.t. Badany grunt jest wilgotny
Warstwa III
W warstwie występują iły. Zaliczono je do grupy genetycznej „D” (iły, niezależnie od pochodzenia geologicznego). Iły zlokalizowano na głębokości 1,55 m p.p.t. Iły są w stanie twardoplastycznym. Badane iły są bardzo wrażliwe na zmiany warunków wodnych. Grunt zaliczono jako bardzo ekspansywny, przy wysuszeniu dojdzie do skurczu iłów, czyli do zmniejszenia objętości. Przy nawodnieniu warstwy iłów dojdzie do zjawiska pęcznienia, czyli dużego wzrostu objętości (wzrost objętości nawet do 30%). Warstwa iłów znajduje się pod poziomem wody gruntowej. Ił na najpłytszej głębokości miał barwę jasnoszarą. Na poziomie 2,90m p.p.t ił zmienił barwę na ciemnoszaro brązową. Od 3,10 m p.p.t. do końca wykonywanego badania badany grunt miał barwę jasnoszaro czerwoną.
4.1. Tabelaryczne zestawienie wyników obliczonych parametrów geotechnicznych.
Tabela 1. Wyznaczenie wilgotności naturalnej warstwy iłu
| nr otworu | głębokość [m] | masa naczynka [g] | masa naczynka z gruntem naturalnym [g] | masa naczynka z gruntem wysuszonym [g] | wilgotność naturalna Wn [%] |
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | 1,45 | 31,93 | 59,95 | 53,20 | 12,69 |
| 29,52 | 60,77 | 52,91 | 14,86 | ||
| 1,8 | 29,76 | 58,53 | 50,98 | 14,81 | |
| 30,96 | 60,46 | 51,91 | 16,47 | ||
| 8 | 2,2 | 26,36 | 55,22 | 50,47 | 9,41 |
| 32,17 | 62,38 | 57,42 | 8,64 | ||
| 3,95 | 24,30 | 53,77 | 47,54 | 13,10 | |
| 29,60 | 59,60 | 53,09 | 12,26 | ||
| 6 | 1,40 | 28,62 | 58,11 | 51,11 | 13,70 |
| 29,78 | 59,14 | 52,29 | 13,10 | ||
| 2,50 | 30,40 | 60,33 | 53,80 | 12,14 | |
| 26,44 | 56,59 | 49,07 | 15,33 |
Tabela 2. Wyznaczenie granicy plastyczności warstwy iłu
| nr otworu | głębokość [m] | masa naczynka [g] | masa naczynka z gruntem naturalnym [g] | masa naczynka z gruntem wysuszonym [g] | granica plastyczności Wp [%] |
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | 1,45 | 31,93 | 59,95 | 53,20 | 31,73 |
| 29,52 | 60,77 | 52,91 | 33,60 | ||
| 1,8 | 29,76 | 58,53 | 50,98 | 35,58 | |
| 30,96 | 60,46 | 51,91 | 40,81 | ||
| 8 | 2,2 | 26,36 | 55,22 | 50,47 | 19,70 |
| 32,17 | 62,38 | 57,42 | 19,64 | ||
| 3,95 | 24,30 | 53,77 | 47,54 | 26,81 | |
| 29,60 | 59,60 | 53,09 | 27,71 | ||
| 6 | 1,40 | 28,62 | 58,11 | 51,11 | 31,12 |
| 29,78 | 59,14 | 52,29 | 30,43 | ||
| 2,50 | 30,40 | 60,33 | 53,80 | 27,91 | |
| 26,44 | 56,59 | 49,07 | 33,23 |
Tabela 3.
| Liczba uderzeń | Masa naczynka [g] | Masa naczynka z gruntem wilgotnym [g] | Masa naczynka z gruntem wysuszonym [g] | Granica plstyczności [%] |
|---|---|---|---|---|
| 12 | 15,40 | 25,99 | 21,35 | 51,93 |
| 18 | 18,63 | 28,82 | 24,32 | 77,98 |
| 21 | 21,71 | 31,97 | 26,95 | 79,09 |
| 27 | 21,23 | 32,62 | 27,67 | 95,80 |
| 32 | 13,00 | 30,35 | 24,42 | 76,86 |
Wykres zależności liczby uderzeń w aparacie Casagrande’good wilgotności gruntu dołączono w załączniku 2
Wyznaczono:
WL = 76,33%
| Numer otworu | Głębokość [m] | Wilgotność naturalna Wn [%] | Granica plastyczności Wp [%] | Stopień plastyczności Il |
Stan gruntu |
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | 1,45 | 12,69 | 31,73 | -0,43 | półzwarty |
| 14,86 | 33,60 | -0,44 | półzwarty | ||
| 1,8 | 14,81 | 35,58 | -0,51 | półzwarty | |
| 16,47 | 40,81 | -0,69 | półzwarty | ||
| 8 | 2,2 | 9,41 | 19,70 | -0,18 | półzwarty |
| 8,64 | 19,64 | -0,19 | półzwarty | ||
| 3,95 | 13,10 | 26,81 | -0,28 | półzwarty | |
| 12,26 | 27,71 | -0,32 | półzwarty | ||
| 6 | 1,40 | 13,70 | 31,12 | -0,39 | półzwarty |
| 13,10 | 30,43 | -0,38 | półzwarty | ||
| 2,50 | 12,14 | 27,91 | -0,33 | półzwarty | |
| 15,33 | 33,23 | -0,42 | półzwarty |
5. Informacje dodatkowe.
Wszystkie odwierty zostały wykonane poprawnie w wcześniej założonych miejscach. Przy wykonywaniu otworu 7 zaprzestano prac na głębokości 3,2 m gdyż znajdowała się woda gruntowa i nie było możliwe pobranie większej ilości próbek. Odległości poszczególnych otworów zostały naniesione na mapkę sytuacyjną. Rzędne wysokości poszczególnych otworów zostały obliczone metodą liniową na podstawie otrzymanej mapki wysokościowej danej przez prowadzącego zajęcia
6. Wnioski
W badanym podłożu stwierdzono kilka rodzajów gruntów tworzących przewarstwienia o zróżnicowanych właściwościach. Podczas prac natrafiono na wody gruntowe w otworze o numerze 7 na głębokości 1,35 m. Iły są to grunty ekspansywne, dlatego też występowanie wody w tego rodzaju gruntach powoduje ich pęcznienie, co negatywnie oddziałuje na posadowienie fundamentów. To niekorzystne zjawisko geologiczne(ekspansywność iłu) decyduje, iż na badanym terenie występują skomplikowane warunki gruntowe (wg Rozporządzenie Ministra Transportu, budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25.04.2012r. , poz. 463, Warszawa §4.1.2.3).
Zakres badań geotechnicznych ograniczył się do wykonania otworów, analizy makroskopowej (dla gruntów niespoistych) i laboratoryjnej (dla gruntów spoistych). Wartości parametrów geotechnicznych oznaczono przy wykorzystaniu zależności korelacyjnych. Na badanym terenie występują skomplikowane warunki gruntowe, dlatego też obiekt przydzielono do trzeciej kategorii geotechnicznej.
Zalecenia:
1. Zaleca się posadowienie obiektu budowlanego na warstwie piasku drobnego lub średniego.
2. Należy uwzględnić warunki atmosferyczne przy robotach fundamentowych ze względu na występowanie iłów.
3. Przy ustalaniu głębokości posadowienia uwzględnić następujące czynniki:
- głębokość występowania poszczególnych warstw geotechnicznych
- występowanie iłów pęczniejących i wysadzinowych,
- umowną granicę przemarzania dotyczącą gruntów wysadzinowych, (iłów), które występują w otworze 5 i 6.
4. Roboty budowlane i pozostałe powinny być wykonane przez wykwalifikowanych
pracowników budowlanych, pod stałym nadzorem technicznym i autorskim, z
przestrzeganiem przepisów wynikających z obowiązującego Prawa Budowlanego i
rozporządzeń wykonawczych,
5. Prace ziemne powinny być wykonywane zgodnie z obowiązującego przepisani BHP.
6. Obiekt zakwalifikowano do trzeciej kategorii geotechnicznej ze względu na skomplikowane warunki gruntowe (występowanie gruntów ekspansywnych czyli iłów), dlatego należy przeprowadzić dodatkową dokumentacje geologiczno-inżynierską z przepisami ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. – Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. Nr 163, poz. 981) oraz dodatkową dokumentację badań podłoża gruntowego i projekt geotechniczny.
7. Prace ziemne i fundamentowe powinny być prowadzone pod bezpośrednim nadzorem geotechnicznym.
7. Bibliografia
1. PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badanie próbek gruntów.
2. PN-8 1 /B- 0445 1 Grunty budowlane. Badania polowe.
3. PN-86/B-02480 Grunty budowlane. Podział, nazwy, symbole i określenia.
4. PN-8 1 /B-03 020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli.
5. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25.04.2012r. , poz. 463, Warszawa