1. Wymienić podstawowe zadania mechaniki gruntów.

Mechanika gruntów stanowi dział wiedzy inżynieryjnej, zajmujący się warunkami równowagi oraz odkształceniami zachodzącymi w wyniku działania sił w ośrodkach skalnych, okruchowych i rozdrobnionych. Znajomość ta jest niezbędna dla inżynierii lądowej i wodnej. Bez analizy zjawisk, nie da się nic zrobić. Mechanika gruntów ma na celu dać konstruktorowi możliwość oceny zjawisk wywołanych w podłożu wprowadzeniem sztucznego obiektu oraz pomóc odpowiedzieć na pytanie czy wznosząc obiekt nie zakłócimy panującej równowagi w danym terenie lub nie uaktywnią się czynne procesy geologiczne.

2. Jakie są szczególne zadania geotechniki?

Geotechnika- nauka szersza od mechaniki gruntów o takie zagadnienia jak:
- gruntoznawstwo inżynierskie,
- mechanika gruntu i fundamentowanie,
- geologia inżynierska,
- mechanika budowli,
- teoria plastyczności sprężystości.
Główną nauką geotechniki jest mechanika gruntów. Jest to nauka o stanach naprężenia i odkształcenia podłoża gruntowego pod wpływem działających obciążeń.
Zadania geotechniki:
- ustalenie warunków wodno-gruntowych,
- wyznaczenie dopuszczalnych obciążeń podłoża i wymiarowania fundamentu dla dróg,
- zabezpieczenie stateczności budowli,
- właściwe wykonawstwo robót fundamentowych i ziemnych,
- monitoring geotechniczny zaprojektowanych i zrealizowanych obiektów.

3.Co rozumiemy przez termin grunty budowlane?

Gruntem budowlanym nazywamy tworzywo zewnętrznej warstwy skorupy ziemskiej będącym w strefie oddziaływania obciążenia nowonanoszonej budowli lub też używanych gruntów używanych jako materiał do budowy. Grunty budowlane dzielimy na :

-skały

-grunty mineralne

-grunty organiczne

-grunty nasypowe

-grunty antropologiczne (rodzime)

4. Klasyfikacja gruntu.

Według normy PN-86 B-02480

Podział gruntów budowlanych

Podział ze względu na frakcje: Norma 14688-2

Tab. 5

Kryterium klasyfikowania według Normy 14688-2

Nazwy i symbole gruntów wg dotychczasowej klasyfikacji polskiej i nowej klasyfikacji:

A teraz pobawimy się w rozszyfrowywanie poszcz. gruntów i hybryd z domieszkami po Symbolach:

LBo DUZE GLAZY(LARGE BOULDER)
Bo GŁAZY(BOULDER)
xBo x- dowolne kombinacje!
boCo Kamienie z głazami xD
coBo Głazy z kamieniami? xD

Co KAMIENIE(COBBLE)
saCo Kamienie piaszczyste?
grCo Kamienie ze żwirem
sagrCo Kamienie ..?

Gr ŻWIR
CGr/MGr/FGrGRUBY(COARSE)/SREDNI(MEDIUM)/DROBNY(FINE)
coGr Żwir z domieszką kamieni..?
cosaGr Żwir piaszczysy z kamieniami.
saGr Żwir piaszczysty
sasiGr Żwir pylasto-piaszczysty
sisaGr Żwir piaszczysto-pylasty(pospółka ilasta)
grsiSa Piasek pylasty ze żwirem
grSa Piasek ze żwirem


Sa PIASEK(SAND)
CSa/MSa/FSa
siGr Żwir pylasty
siSa Piasek zapylony
clSa Piaselzailony
saclGr Żwir ilasty z piaskiem
clGr Żwir ilasty (pospółka ilasta)
orSa Piasek z frakcjami organicznymi (piasek organiczny?)

Or- grunty organiczne

Si PYŁ(SILT)
CSi/MSi/FSi
saSi Pył piaszczysty
sagrSi ?
saclSi Glina pylasta
sasiCl Glina ilasta
clSi Pył ilasty
siCl Ił pylasty

Cl IŁ(CLAY)
sagrCl ?
orSi Pył z fr. Organicznymi?
orCl Ił z fr. Organicznymi?


Mg ?

5. Podać fazy budujące grunty. 

Grunt składa się z oddzielnych ziarn i cząstek tworzących porowaty układ. Zależnie od okoliczności powstawania gruntu, jego obciążenia i wilgotności pory w gruncie wypełnia woda lub powietrze, a najczęściej obie te substancje razem.

Faza gazowa – powietrze (para wodna i gazy)
Faza ciekla – woda z różną zawartością rozpuszczalnych soli

Faza stała – ziarna i cząstki w postaci okruchow skalnych o określonych warunkach technicznych

6. Wymienić główne minerały budujące fazę stałą gruntu.

Pierwotne (ok. 92%) to:
+ kwarc
+ mika
+ pirokseny
+ kalcyt
+ hornblenda

Z nich tworzy się minerały wtórne – ilaste (montmorillonit, kaolinit, illit). Mają one bardzo małe wymiary ziarn (>0,05 mm) i tworzą cząstki. Mimo różnego składu mineralogicznego, mają zbliżone właściwości fizyczne i mechaniczne. Nie wykazują zależności właściwości fizycznych i mechanicznych od składu mineralogicznego. Również skład mineralny nie wpływa na strukturę gruntu. Odmienne zjawisko występuje w minerałach wtórnych, występujących w postaci cząstek.

7. Kategorie geotechniczne:

Kategoria 1
Obejmuje proste konstrukcje niewielkich obiektów budowlanych w prostych warunkach gruntowych, dla których wystarcza jakościowe określenie właściwości gruntów. Badania kat. 1 można stosować jedynie przy wstępnie rozpoznanych warunkach gruntowych, niewielkich obiektach i gdy zagrożenie życia ludzkiego jest małe. Zastosowanie kat. 1 jest możliwe tylko w przypadkach zwykłych konstrukcji i gdy występują proste war. gruntowe, przy czym uwzględniać należy doświadczenia sąsiednich budowli. Przykłady:
- jedno lub 2 kondygnacyjne budynki o prostej konstrukcji,
- budynki rolnicze przy max obc. Na słup 250kN a na ściany 100kN/m,
- ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów, gdy różnica poziomów nie przekracza 2m,
- płytkie wykopy powierzchni zwierciadła wody,
- nasypy do wys. 3m.

Kategoria 2
Obejmuje konstrukcje i fundamenty niepodlegające szczególnemu zagrożeniu w prostych lub przy mało skomplikowanych obciążeniach. Są projektowane i wykonywane z zastosowaniem powszechnie używanych metod. Przykłady:
- konstrukcje usadowione na bezpiecznych i płytkich fundamentach palowych,
-ściany oporowe wyższe niż w kat 1 lub inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt lub wodę,
- przyczółki i filary mostowe (skrajne podpory),
- nasypy i budowle ziemne poza kat 1,
- nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej konstrukcji,
- kotwy gruntowe,
- tunele w twardych, niespękanych skałach, nie wymagające pełnej szczelności.

Kategoria 3
Obejmuje:
- obiekty duże i rzadko występujące,

- obiekty wrażliwe na osiadania konstrukcji,

- obiekty w skomplikowanych warunkach gruntowych,

- obiekty na obszarach czynnych procesów geologicznych, szkód górniczych,

- konstrukcje zagrażające środowisku,
- budowle wysokie o szczególnych obciążeniach,
- budowle z wielokondygnacyjnymi podziemiami,
- zapory działające w warunkach dużej różnicy ciśnień,
- przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu ruchu.

8. Scharakteryzować minerały ekspansywne pod kątem budownictwa

Minerały ekspansywne (grunty ekspansywne) - są gruntami na których ciężko posadowić budowlę.

Przez termin ekspansywność rozumiemy pęcznienie gruntów. Pęcznienie polega na zmianie objętości (powiększaniu ich objętości przy pochłanianiu wody). Zdolność pochłaniania wody związana jest z hydroficznym charakterem minerałów ilastych, wchodzących w skład gruntów spoistych oraz z ich dużą powierzchnią właściwą. Pęcznienie gruntu może prowadzić do ich rozpadu pod działaniem wody powodując rozmakanie gruntu. Głównymi czynnikami wpływającymi na charakter pęcznienia gruntów są:

-skład i struktura gruntu

-skład kationów wymiennych

-cechy strukturalno-teksturalne (wilgotność)

Na ekspansywność ma wpływ wilgotność początkowa ( w miarę wzrostu wilgotności początkowej pęcznienie maleje).

W wielu obiektach posadowionych na gruntach ekspansywnych (trzeciorzędowe iły poznańskie – Bydgoszcz leży na takim podłożu) obserwuje się rysy spękania budynku i .Iły poznańskie swoim terytorium obejmują blisko połowę Polski. Podłoże charakteryzuje się stefową budową przestrzenną i dużą zamienialnością wartości liczbowych parametrów geotechnicznych, które zależą od miejsca i głębokości zalegania. Posadowienie na takim podłożu jest bardzo trudne. Wynika to z niepełnej znajomości pionowych ruchów fundamentów. Wieloletnie obserwacje dowodzą, że przemieszczenia dotyczą nie tylko gruntu, ale również znacznego otoczenia (podłoża) wokół budynku.

9. Powierzchnia graniczna cząstek gruntowych.

Grunty składają się z oddzielnych ziarn i cząstek, które tworzą szkielet gruntowy. Pomiędzy ziarnami lub cząstkami znajdują się pory wypełnione wodą lub wodą i powietrzem(para wodna, gaz), przy czym w każdym przypadku woda pokrywa cząstki gruntowe, a powietrze występuje w postaci większych lub mniejszych pęcherzyków w wodzie.
Powierzchnia graniczna pomiędzy fazą stałą(cząstkami) i fazą ciekłą(wodą) jest miejscem występowania wielu zjawisk natury fizyko-chemicznej( - adsorpcja wody błonkowej jonów, - potencjał elektrokinetyczny, - pojemność wymienna, - kohezja itd.)
Zjawiska te mają istotny wpływ na :

• Jakość i pracę gruntu

• Decydują o jego strukturze

• Decydują o jego ściśliwości

• Decydują o jego wytrzymałości

• Decydują o możliwości wzmocnienia danego gruntu za pomocą odp. środków fiz. Lub chem. (tzw. stabilizacja gruntu.)

Intensywność zjawisk dla różnych gruntów jest różna i zależy od składu mineralnego ich ziarn i cząstek, od składu chemicznego roztworu wodnego, oraz od wielkości powierzchni granicznej.
Wielkość powierzchni granicznej ziarn i cząstek gruntu, w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu, nazywamy jego powierzchniągraniczną właściwą.
Im drobniejsze są cząstki danego ośrodka, tym większa jest jego powierzchnia graniczna i tym większa aktywność fizyko-chemiczna.
Np. piasek o śr. ziarn ok 1mm ma pow. właściwą około 6mm²/mm³ podczas gdy ił o wym. Mniejszych niż 0,002 mm będzie miał pow. właściwą tysiąckrotnie większą.

10. Wymienić rodzaje wody w gruncie. 

Wg Wiłuna:

Woda w gruncie występuje w postaci:

- wody błonkowej przywartej na powierzchni cząstek gruntowych

- wody kapilarnej, utrzymywanej siłami napięcia powierzchniowego w porach gruntu ponad zwierciadłem wody wolnej

- wody wolnej

Na wodę błonkową działają tak duże siły przciągania powierzchniowego, że nie ulega ona sile przyciągania ziemskiego

Woda kapilarna opada w dół, gdy ciężar jej przewyższy kapilarne siły napięcia powierzchniowego.

Woda wolna całkowicie ulega sile ciężkości i zajmuje możliwie najniższe położenie w porach gruntów przepuszczalnych. Wodę wolną w gruntach przyjęto nazywać wodą gruntową.

Wg Kumora:

- woda gruntowa grawitacyjna, poruszająca się swobodnie

- woda przesączająca się od powierzchni do stałego źródła

- woda włoskowata kapilarna

- woda związana z powierzchnią cząsteczki (małozwiazana i silniezwiązana)

- woda wchodząca w skład mineralny

- woda w postaci pary

- woda w stanie stałym w postaci soczewek lodu

11. Opisać warstwę dyfuzyjną.

Każda cząstka gruntowa otoczona jest nie tylko molekułami wody, lecz i kationami lub anionami uwodnionymi, które równoważą elektrostatycznie aniony albo kationy, utwierdzone na powierzchni cząstki gruntowej. Najczęściej na powierzchniach bocznych cząstek gruntowych są utwierdzone aniony, a na krawędziach – kationy. Dookoła każdej cząstki występuje warstwa dyfuzyjna (z absorbowanych uwodnionych kationów lub anionów). Warstwa jonów utwierdzonych na powierzchni i warstwa dyfuzyjna tworzą łącznie tzw. warstwę podwójną.

12. Jakie właściwości nadaje gruntom woda kapilarna?
Kanaliki utworzone z porów gruntu można uważać za kapilary. Wysokość kapilarnego podniesienia się wody zależy od średnicy rurki – im węższa, tym wyżej podciąga się woda powyżej swobodnego poziomu wody. Kapilarność jest wynikiem działania dwu zjawisk:
- przyczepności (adhezji) wody do ścianek rurki,
- napięcia powierzchniowego wody.
wysokość podnoszenia się wody kapilarnej:
-żwir – 1-3mm
- piaski grube- 3-7mm
- piaski drobne 20-100cm
- pyły 1-10m ” złe podłoże pod fundament ” – powiedział Kumor
nie znalazłam odp na pyt czy woda kapilarna dobrze robi czy źle… Kumor podał przykład że suchy piasek na plaży na złą nośność, a w miejscu blisko wody, gdzie woda zaciąga się kapilarnie w piasku, piasek ma już tak dobrą nośność ze np. człowiek może swobodnie przejść bosą stopą albo bez problemu przejedzie po nim samochód. Z kolei w notatkach mam cos napisane ze jak jest woda między ziarnami, to grunt nie ma tarcia i łatwiej się osuwa….

13. W jakiej strefie gruntu występuje woda w postaci lodu?

Woda w postaci lodu występuje w strefie przemarzania, w temperaturze < 0 stopni Celsjusza.

14. Co to jest struktura gruntu?

Strukturą gruntu nazywamy wzajemny układ ziarn i cząstek gruntowych, tworzących szkielet gruntowy. Struktura gruntu zależy od jakości i wymiarów cząstek oraz od warunków powstawania gruntu. Rozróżnia się trzy typowe struktury gruntów:

• Ziarnistą(piaski, żwity) porowatość w granicach 20÷50%

• Komórkową(grunty ilaste)porowatość znacznie większa niż 50%

• Kłaczkową(grunty ilaste z cząstek opadających) bardzo duża porowatość.

15. Zdefiniować tiksotropię gruntów i praktyczne znaczenie. 

Znane jest zjawisko, że zawiesiny niektórych bardzo drobnych cząstek (koloidów) przy określonej koncentracji przechodzą po pewnym okresie spokoju w ciało galaretowate – żel. Żel taki może ponownie przejść w płynną zawiesinę – zol, jeżeli zostanie poddany wstrząsom lub wibracji. Zjawisko przechodzenia żelu w zol i odwrotnie, wskutek tylko mechanicznych oddziaływań, nazywa się tiksotropią.
Zjawiska takie obserwował autor kilkakrotnie, przykładowo przy wbijaniu pali w tiksotropowe iły plioceńskie (o granicy płynności w_L≥65%) trzy wieżowce posadowione w Warszawie na Saskiej Kępie na palach franki osiadły 10cm, a dwa pozostałe posadowione wg zaleceń autora na płycie bez pali osiadły tylko 4cm, mimo że w podłożu występowały namułu warstwą ok. 1m

16. Wymień właściwości fizyczne gruntu istotne z punktu widzenia inżynierskiego.

+uziarnienie
+ wilgotność
+ ciężar objętościowy
+ ciężar objętościowy szkieletu
+ stan gruntu
+ kapilarność
+ wodoprzepuszczalność
+ wskaźnik porowatości
+ wskaźnik płynności
+ wskaźnik zagęszczenia
+ wskaźnik plastyczności
+ wskaźnik konsystencji

17. Zdefiniować wskaźnik U – uziarnienia gruntu
Wskaźnik U charakteryzuje wartość zwaną uziarnieniem gruntu. Oblicza się go na podstawie wykonanych krzywych uziarnienia, które wykonuje się po wykonaniu analizy % zawartości masy ziaren i cząstek o coraz mniejszych średnicach metodą sitową.
Krzywa uziarnienia jest krzywą kumulacyjną i ma charakter ciągły. Na osi odciętych podane są w skali logarytmicznej średnice cząstek, a na osi rzędnych % zawartości cząstek.
Z wykresów krzywych uziarnienia można wyznaczyć:
- % zawartości poszczególnych frakcji,
- średnice cząstek d₁₀ id₆₀.
Średnice cząstek d₁₀ nazywamy średnicami miarodajnymi
Stosunek średnicy d₆₀ do d₁₀ nazywamy wskaźnikiem uziarnienia gruntu:

gdzie: d₆₀ – średnica cząstek, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 60% (masy)
d₁₀ - średnica cząstek, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 10% (masy)
Wartość U określa stopień różnoziarnistości badanego gruntu
Gdy U jest <= 5 – grunt jest równoziarnisty (np. piaski wydmowe, lessy)
Gdy 5<U<=15 – grunt jest różnoziarnisty (np. gliny holoceńskie)
gdy U>15 – grunt jest bardzo różnoziarnisty (np. pospółki i gliny zwałowe)

18. Co nazywamy wilgotnością optymalną?

Wilgotnością optymalną (w opt) nazywamy wilgotność przy której w danych warunkach ubijania gruntu uzyskuje się maksymalną wartość Qdmax (Qdmax – maksymalna gęstość objętościowa szkieletu zagęszczonego gruntu, czyli największe jego zagęszczenie. )

19. Dla jakich celów i potrzeb wyznaczamy Wopt?

Jest to wilgotność, przy której w danych warunkach ubijania można osiągnąć największe zagęszczenie gruntu, a więc uzyskać maksymalną jego gęstość objętościową(szkieletu gruntowego ρ_max).
Wyliczamy ze wzoru klasycznego na wilgotność:
w=$\frac{m\text{mt}\ - \ m\text{st}}{m\text{st}\ - \ mt}$ * 100%
Wilgotność optymalną ustala się najczęściej przy projektowaniu nawierzchni drogowych, boisk, czy nasypów ziemnych.

20. Co to jest porowatość i wskaźnik porowatości. 

Porowatością n nazywamy stosunek objętości porów w próbce gruntu V_p do całkowitej objętości próbki V (szkielet gruntu + pory).

$$n = \frac{V_{p}}{v} = \frac{\rho_{s} - \rho_{d}}{\rho_{s}}$$

Wskaźnikiem porowatości gruntu e nazywamy stosunek objętości porów w próbce gruntu do objętości cząstek gruntu (szkieletu).

$$e = \frac{V_{p}}{V_{s}} = \frac{\rho_{s} - \rho_{d}}{\rho_{d}}$$

21. Zdefiniować stopień zagęszczenia i wskaźnik zagęszczalności gruntu.

Stopień zagęszczenia (I_D) – jest to stosunek zagęszczenia istniejącego w naturze do maksymalnego możliwego zagęszczenia gruntu.

$$\mathbf{I}_{\mathbf{D}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{e}_{\mathbf{\max}}\mathbf{- e}}{\mathbf{e}_{\mathbf{\max}}\mathbf{-}\mathbf{e}_{\mathbf{\min}}}$$

Wskaźnik zagęszczalności (I_S) – jest to miara zagęszczenia gruntu nasypowego.

$$\mathbf{I}_{\mathbf{S}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{ds}}}}{\mathbf{\rho}_{\mathbf{\text{dmax}}}}$$

Gdzie:
ρ_ds – gęstość objętościowa szkieletu badanego gruntu zagęszczonego [Mg/m³]
ρ_dmax – maxymalna gęstość objętościowa gruntu uzyskana przy danej metodzie zagęszczania [Mg/m³]

22 Wymienić konsystencje i stany gruntów spoistych:

I_L < 0 – stan zwarty
I_L ≤ 0 – stan półzwarty
0 < I_L ≤ 0,25 – stan twardoplastyczny
0,25 < I_L ≤ 0,50 – stan plastyczny
0,50 < I_L ≤ 1,00 – stan miękkoplastyczny
1,00 < I_L – stan płynny

I_C < 0,25 – konsystencja płynna
0,25 ≤ I_C < 0,50 – konsystencja miękkoplastyczna
0,50 ≤ I_C < 0,75 – konsystencja plastyczna
0,75 ≤ I_C ≤ 1,00 – konsystencja twardoplastyczna
I_C > 1,00 – konsystencja zwarta i bardzo zwarta

23. Co to jest stopień plastyczności?

Stopniem plastyczności IL nazywamy stosunek różnicy wilgotności naturalnej danego gruntu i granicy plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy plastyczności.

IL = $\frac{\text{Wn} - \text{Wp}}{\text{Wl} - \text{Wp}}$

Wn- wilgotność naturalna

Wp- granica plastyczności

WL- granica płynności

24. Co nazywamy wskaźnikiem aktywności koloidalnej – A?

Grunty o niskim wskaźniku plastyczności mogą bardzo łatwo upłynnić się już przy nieznacznym zawilgoceniu.
Między wskaźnikiem plastyczności i ilością frakcji iłowej tych samych gruntów istnieje następująca zależność:

I_p= A* f_i, dalej otrzymujemy zależność: A= $\frac{\text{Ip}}{\text{fi}}$
gdzie: A- „aktywność koloidalna”, liczba niemianowana.
f_i- zawartość frakcji iłowej w danym gruncie.

Aktywność koloidalna naszych gruntów może być przyjeta jako A≈1, z wyjątkiem glin pokrywowych i lessów, dla których zazwyczaj A = 0,5÷0,7, oraz iłów montmorillonitowych, dla których A>1,5.

25. Zdefiniować stopień wilgotności S_r

Stopień wilgotności S_r określa stopnień wypełnienia porów gruntu wodą.

$$S_{r} = \frac{V_{w}}{V_{p}} = \frac{w_{n}}{w_{\text{sr}}} = \frac{w_{n} \bullet \gamma_{s}}{100 \bullet e \bullet \gamma_{w}}$$

Gdzie: V_w- objętość wody w_n- wilgotność naturalna
V_p- objętość porów γ_s – ciężar właściwy
w_n- wilgotność naturalna γ_w - 9.81kN/m³
w_sr- wilgotność całkowita e – wskaźnik porowatości

Stopień wilgotności	Stan gruntu
Sr=0	suchy
0< Sr ≤0,4	suchy lub mało wilgotny
0,4< Sr ≤0,8	wilgotny
0,8< Sr ≤1,0	mokry

26. Wymienić stany zawilgocenia gruntu.

S_r = 0 → grunt suchy (SU)
0 < S_r ≤ 0,4 → grunt suchy lub mało wilgotny
0,4 < S_r ≤ 0,8 → grunt wilgotny
0,8 < S_r ≤ 1,0 → grunt nawodniony (wg. Kumora) lub grunt wodny (wg. Wiłuna) – Ty zdecyduj! ]:->

27 Podać prawo Darcy dla przepływu wody w gruncie
Prędkość przepływu wody w gruncie jest proporcjonalna do spadku hydraulicznego i zależy tylko od uziarnienia gruntu, lepkości i porowatości

k – współczynnik wodoprzepuszczalności [m/s] prędkość przepływu wody w gruncie przy spadku hydraulicznym=1
i – spadek hydrauliczny

Prawo Darcy jest prawdziwe dla ruchu laminarnego, stałej temp. I porowatego gruntu.

28. Podać rzeczywistą prędkość przepływu wody w gruncie

Miarą wodoprzepuszczalności gruntu jest tzw. Stała k, zwana również stałą Darcy’ego, określająca zależność między spadkiem hydraulicznym i , a prędkością przepływu wody w gruncie V ,

V = k*i

gdzie; V – prędkość przepływu wody w gruncie cm/s

I – spadek hydrauliczny

K – współczynnik wodoprzepuszczalności – stała Darcye’go

29. Od jakich właściwości gruntu zależy współczynnik filtracji.

Współczynnik filtracji „k” zdefiniowany jest jako prędkość przepływu wody przy spadku hydraulicznym równym 1. Jest on charakterystyczny dla danego ośrodka gruntowego, tj. nie zależy od „i”(spadka hydraulicznego, wielkości mianowanej), zależy natomiast od porowatości gruntu, jego uziarnienia oraz od temperatury przepływającej wody.
Przybliżone obliczenia współczynnika k dla gruntów sypkich można przeprowadzić przy pomocy wzoru Hazena:
k= Cd₁₀², gdzie: k- stała Darcy’ego w m/dobę.
C- współczynnik doświadczalny, dla czystych i równoziarnistych piasków wynosi 1000÷700a dla gliniastych 700÷500.
d₁₀ – średnica miarodajna w mm.(średnica cząstek, których z mniejszymi jest 10% masy gruntu)

30. Wymienić metody oznaczania współczynnika filtracji (wodoprzepuszczalności). 

Oznaczania współczynnika filtracji (wodoprzepuszczalności) gruntów sypkich 
- za pomocą aparatu ITB-ZW k2
Oznaczania współczynnika filtracji (wodoprzepuszczalności) gruntów spoistych
- za pomocą odpowiednio dostosowanych edometrów, przy zmiennym spadku hydraulicznym

31. Jakie warunki muszą być spełnione, aby nastąpił stan upłynnienia gruntu?

Żeby nastąpiło zjawisko upłynnienia gruntu, przepływ musi mieć kierunek pionowy ku górze, a więc przeciwny do działania ciężaru objętościowego. Otrzymujemy wówczas stan upłynnienia gruntu (tzw. stan kurzawki). Upłynnienie gruntu odnosi się do stanu a nie do materiału jako takiego. Muszą wystąpić dwa czynniki, aby nastąpiło upłynnienie:
+ wytrzymałość na ścinanie musi być proporcjonalna do naprężeń efektywnych;
+ wartość tego naprężenia w chwili upłynnienia musi się równać zero.
Spadek hydrauliczny przy przepływie ku górze wywołujący upłynnienie gruntu równa się jedności.

32. Które grunty przejmują ciśnienie spływowe w układzie warstw o różnych wartościach k?

Ciśnienie spływowe prawie w całości przenosi się na warstwę najmniej przepuszczającą grunt.

33. Wymień fazy współpracy fundamentu z gruntem.

1. Osiadanie jest proporcjonalne do nacisku (wskutek ściśliwości gruntu)

2.Częściowe uplastycznienie gruntu pod krawędziami fundamentu

3.Wypieranie gruntu spod fundamentu w ramach wzrostu obciążeń i pochyła fundamentu.

Osiadanie występuje z II przyczyn :

A) osiadania właściwego (ściśliwości )

B) osiadania wskutek uplastycznienia Sp

34. Scharakteryzuj I-szą fazę współpracy fundamentu z podłożem.
W fazie I fundament osiada tylko wskutek ściśliwości gruntu.
Jak widać na rysunku a) przyrost osiadań fundamentu i odkształceń terenu w A jest w fazie I(q≤q_prop) prawie wprost proporcjonalny do przyrostu obciążenia gruntu.
Fundament osiada w pionie na głębokość s pod wpływem działającego obciążenia Q₁. Osiadanie jest proporcjonalne do nacisku :
Δs/Δq = constans



q= $\frac{Q}{A}$ = $\frac{Q1}{B*L}$, gdzie B- szerokość fundamentu, L- długość fundamentu.
Odkształcenia podłoża w tej fazie występują z przyczyny: osiadania właściwego s_w(wskutek ściśliwości gruntu).
Obowiązuje tutaj prawo Hooka.
Występuje przemieszczenie cząstek gruntu w kierunku pionowym, powodujące wzrost zagęszczenia.

35. Opisz zjawiska zachodzące w II-giej fazie współpracy fundamentu z podłożem. 

W fazie II występuje coraz większy wpływ obszarów stanu granicznego gruntu pod krawędziami fundamentu. Następuje częściowe uplastycznienie się gruntu

36. Narysuj związki s=s(q) pomiędzy obciążeniem dla różnych gruntów.

37. Opisz fazę graniczną
(w celu przypomnienia) I faza jest to osiadanie gruntu proporcjonalne do nacisku w stosunku do niego, grunt zachowuje się jak ośrodek sprężysty.
II faza – częściowe uplastycznienie się gruntu pod krawędziami fundamentu, w pewnych punktach podłoża nast przekroczenie wytrzymałości na ścinanie. Charakteryzuje się krzywoliniową zależnością pomiędzy przyrostem obciążenia a osiadaniem.

II faza (graniczna) wyparcie gruntu spod fundamentu w miarę wzrostu obciążenia. Grunt robi się jak ośrodek plastyczny.

38.Co to jest ściśliwość gruntu ?

Ściśliwością gruntu nazywamy zdolność gruntu do zmniejszania objętości pod wpływem przyłożonego obciążenia. Za miarę ściśliwości uznano moduł ściśliwości (Mo [MPa] ). Jest to w pewnej mierze odpowiednik modułu sprężystości ciał sprężystych. Różnica polega na tym, że dla gruntów zależność między przyłożonymi obciążeniami, a odkształceniami jest prawie zawsze krzywoliniowa. Grunt nie jest materiałem sprężystym więc ulega trwałym odkształceniom, a po obciążeniu nie wraca do pierwotnego kształtu (krzywa konsolidacji i odkształcenia nie pokrywają się.

Zmniejszenie się objętości gruntu pod wpływem przyłożonego obciążenia polega na zmniejszeniu się objętości jego porów w skutek wzajemnego przesunięcia się cząstek gruntu względem siebie i zmniejszenia się odległości między cząstkami przez zmniejszenie się grubości błonek wody zagęszczonej w punktach i kontaktu (RYSUNEK)

Jeśli obciążony jest grunt całkowicie nawodniony to bezpośrednio po obciążeniu woda przyjmuje cały przyrost obciążenia po czym następuje wyciskanie jej nadmiaru z miejsc o wyższym ciśnieniu do miejsc o niższym ciśnieniu. Gdy jednak grunt wykazuje pewną wytrzymałość strukturalną , jego szkielet do chwili przekroczenia tej wytrzymałośći przejmuje nacisk na siebie i ciśnienie porowe w tym czasie tylko nieznacznie wzrasta (u w przybliżeniu = 0). Wzrost ciśnienia porowego sygnalizować będzie osiągnięcie przez grunt wytrzymałości strukturalnej. Po zmniejszeniu obciążenia grunt ulega odprężeniu i powiększa swoją objętość, gdyż wobec zmniejszania się obciążenia zewnętrznego następuje zmniejszenie się naprężeń efektywnych między cząstkami gruntu, wskutek czego błonki wody w punktach kontaktu cząstek dążą do powiększenia swojej grubości. Naturalnie grunt nie odzyskuje swojej pierwotnej objętości, gdyż część cząstek ulega trwałemu połączeniu się lub wzajemnemu przesunięciu. Wielokrotnie obciążany i odciążany grunt nabiera cech sprężystych. Biorąc pod uwagę, że zakres obciążeń gruntu jest stosunkowo mały, można przyjąć, że w rozpatrywanym zakresie naprężeń grunt jest liniowo deformującym się ośrodkiem i że można do niego stosować prawa i wzory jak do ośrodka sprężystego. ( xd)

39. Co to jest naprężenie prekonsolidujące?

Naprężenie prekonsolidujące jest maksymalnym obciążeniem pierwotnym w przeszłości geologicznej danego gruntu, którą można wyznaczyć za pomocą metody wykreślnej, empirycznej wykresu krzywej gruntu skonsolidowanego.
Według badań Terzaghiego krzywe ściśliwości pierwotnej gruntów spoistych o konsystencji plastycznej są typu logarytmicznego i mogą być określone za pomocą wzoru 7.37.,
w którym C_c oznacza wskaźnik ściśliwości

.

Krzywe odprężenia są również prostymi, jeżeli wykreśli się je w skali półlogarytmicznej; nachylenie prostej daje wartość wskaźnika odprężenia C₀.
W przypadku wtórnego obciążenia gruntu uprzednio skonsolidowanego krzywa ściśliwości przedstawia się jak na rys 7.33. Krzywa AB obejmuje zakres wtórnego obciążenia, a prosta CD-pierwotnego. Oznacza to, że grunt w przeszłości był obciążony od pkt B do C. Casagrandewskazał, że możliwość obciążenia pierwotnego(prekonsolidującego) za pomocą empirycznej metody wykreślnej: najpierw nakreśla się punkt F odpowiadający największej krzywiźnie odcinka BC, następnie z pkt F prowadzi się linię FH , styczną i dwusieczną kąta GFH. Pkt przecięcia się dwusiecznej z przedłużeniem prostej CD wyznacza wartość maksymalnego obciążenia pierwotnego w przeszłości geologicznej danego gruntu, σ’_max.

40. Co to jest współczynnik rozporu bocznego K₀. 

Jest to współczynnik proporcjonalności określający zależność

σ'_x = σ'_y= K₀ ∙ σ'_z

Wartość tego współczynnika wyznacza się z warunku, że poziome odkształcenia każdego dowolnego sześcianu „myślowo” wydzielonego z próbki w edometrze są równe zeru. Współczynnik K₀ stosuje się do naprężeń efektywnych.

$$K_{0} = \frac{v_{o}}{1 - v_{o}}$$

Gdzie v_o- współczynnik rozszerzalności bocznej

Zgodnie z powyższym wzorem współczynnik K_o odpowiada warunkom pierwszego obciążania gruntu, a więc dotyczy gruntu normalnie skonsolidowanego.

41. Określić grunty ekspansywne i zapadowe.

Nazwa grunty ekspansywne obejmuje grunty bardzo spoiste, w których występuje zjawisko pęcznienia i kurczenia się. Zmiany objętości, obserwowane w gruntach ekspansywnych, występują pod wpływem wahań wilgotności tych gruntów. Odkształcenia podłoża, wywołane przez pęczniejący lub kurczący się grunt są przyczyną uszkodzeń i awarii obiektów budowlanych. Na skutek pęcznienia grunt jest wypierany spod fundamentu w kierunku najniższego naziomu ( w budynku w kierunku posadzki piwnicy). Efektem tego procesu jest nieprzewidziane osiadanie fundamentów. Warunkiem koniecznym jest odpowiednie zabezpieczenie podłoża przed zmianami zawilgocenia. Charakteryzuje je wskaźnik pęcznienia I_pc:

$$\mathbf{I}_{\mathbf{\text{pc}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{}\mathbf{h}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{h}_{\mathbf{p}}}$$

Grunt zapadowy to grunt o strukturze nietrwałej. Osiadają pod wpływem zawilgocenia bez zmiany działającego obciążenia np. lessy. Lessy w stanie suchym mają bardzo dużą wytrzymałość, lecz po zawilgoceniu następuje wymycie spoiwa i osiadanie cząstek - grunt zapada. Szczególnie wyraźne zjawisko zapadowości występuje pod obciążeniem, powoduje uszkodzenie budowli. Parametrem opisującym ich zachowanie jest współczynnik zapadowości i_zp:

$${\mathbf{i}_{\mathbf{\text{zp}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{h}\mathbf{-}\mathbf{h}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{h}_{\mathbf{0}}}\mathbf{> 0,01}\mathbf{-}\mathbf{\text{grunty}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{zapadowe}}\mathbf{\ }\mathbf{o}\mathbf{\ }\mathbf{\text{nietrwa}}\mathbf{l}\mathbf{\text{ej}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{str}}\mathbf{\text{ukturze}}\mathbf{\backslash n}}{\mathbf{i}_{\mathbf{\text{zp}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{h}\mathbf{-}\mathbf{h}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{h}_{\mathbf{0}}}\mathbf{< 0,01}\mathbf{-}\mathbf{\text{grunty}}\mathbf{\ }\mathbf{o}\mathbf{\ }\mathbf{\text{trwa}}\mathbf{l}\mathbf{\text{ej}}\mathbf{\ }\mathbf{\text{strukturze}}}$$

42. Zdefiniować naprężenia prekonsolidacyjne

Naprężenie prekonsolidujące – max napr jakie działało na podłoże w historii geologicznej

43. Jakie wartości osiąga Ko dla gruntów przekonsolidowanych.

W razie występowania gruntów przekonsolidowanych (skonsolidowanych przez lodowiec lub przez znacznie wyższy od obecnego nakładu gruntów) współczynnik rozporu jest znacznie większy niż podany w tablicy (7-9 str 225 wiłun) i może osiągnąć wartość 2,5-3. Związane jest to ze zmianą stanu naprężeń σyz i σyx, w okresie zwiększonego obciążenia terenu i następnego zmniejszenia się obciążenia.

44. Opisać ściśliwość gruntów mikroporowatych.
Grunty spoiste, mające bardziej luźny układ cząstek, spowodowany warunkami powstawania, jak np. lessy, mogą wykazać po zamoczeniu znaczne dodatkowe osiadania(zapadowe).
Do gruntów makroporowatych o strukturze trwałej zalicza się grunty wykazujące i_zp≤0,01.
Grunty o strukturze nietrwałej(zapadowej) mają współczynnik i_zp>0,01.
Ciśnienie przy którym γ_izp=0,01 nazywa się początkowym ciśnieniem zapadowym σ_zp.

Ściśliwość gruntów makroporowatych bada się początkowo bez wypełnienia edometru wodą, po uzskaniu nacisku równego projektowanemu i zakończeniu konsolidacji edometr wypełnia isę wodą, przepuszczając ją przez próbkę od dołu powodując całkowite nasycenie gruntu wodą (S_r=1).
Współczynnik zapadowości i_zp wyznacza się ze wzoru:
i_zp = $\frac{h - h'}{\text{ho}}$, gdzie: h₀- grubość probki przy nacisku naturalnym σ_ϒz=γ_z

h- grubość probki skonsolidowanej w edometrze przy ciśnieniu projektowanym σ_qz, bez dostępu wody.
h’- grubość tej samej probki przy scienieniu jw. σ_qz, lecz po całkowitym nasyceniu wodą, S_r=1,0.

45. Co to jest pęcznienie gruntów. 

Jest to zwiększanie objętości bryłki gruntu w skutek zasysania wody z zewnątrz bryłki; cecha charakterystyczna dla gruntów spoistych ze znaczną zawartością frakcji iłowej.

46. Scharakteryzuj parametry pęcznienia gruntu.

$$\mathbf{V}_{\mathbf{p}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{V}}$$

+ ciśnienia pęcznienia p_c jakie powstaje wówczas, gdy nie ma możliwości zmian objętościowych w procesie pęcznienia gruntu.

$$\mathbf{EI =}\frac{\mathbf{h}}{\mathbf{H}}\mathbf{\bullet 100\%}$$

+ na wartość pęcznienia wpływ ma też wilgotność początkowa (w miarę wzrostu wilgotności początkowej pęcznienie maleje).

47. Co to jest wytrzymałość gruntu na ścinanie?
Jest to opór jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka gruntowego. Po pokonaniu wielkości oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu w stosunku do pozostałej.
poślizgi mogą być jednopowierzchniowe lub strefowe. W każdym przypadku warunkiem wystąpienia poślizgu jest osiągniecie przez naprężenia styczne wart napr stycznego ścinającego ( τ – napr styczne graniczne ; τf – opór gruntu w chwili ścięcia)
wzór Culomba Mohra
σ – składowa normalna naprężenia
φ – kąt tarcia wewnętrznego() opór tarcia wewnętrznego
C – kohezja (opór spójności gruntu) dla gruntów sypkich C=0

48.Scharakteryzuj opór właściwy tarcia wewnętrznego.

W przypadku ścinania gruntów o strukturze ziarnistej mamy do czynienia z oporem tarcia suwnego i obrotoweego, gdyż przy poślizgu stefowym jednej warstwy gruntu po drugiej występuje opór wynikający z obrotu ziarn w stosunku do ziarn sąsiednich.

Jak widać na rysunku w strefie poślizgu wszystkie ziarna obracają się w jednym kierunku co powoduje że w punktach wzajemnego kontaktu mają ruch przeciwbieżny . Opór gruntu powstały w skutek tarcia suwnego i obrotowego nazywamy oporem tarcia wewnętrznego.

W skrócie i bez pieprzenia – OPÓR TARCIA WEWNĘTRZNEGO to opór tarcia jaki stawia dany grunt po zakończeniu konsolidacji , a więc przy określonym wskaźniku porowatośći ek i przy określonym konsolidacyjnym naprężeniu efektywnym σk’ wg wzoru:

τ_ϕ=σ′_k x tg ϕ

Gdzie: τ_ϕ- opór ścinania wskutek właściwego tarcia wewnętrznego,

σ′_k-naprężenie efektywne(między ziarnami), normalne do powierzchni ścinania

po zakończonej konsolidacji (lub de konsolidacji)

ϕ- właściwy kąt tarcia wewnętrznego w stopniach.

Opór tarcia wewnętrznego gruntu zależy od wymiaru i kształtu ziarn, ich wzajemnej odległości i od naprężeń efektywnych w szkielecie gruntu, a więć od pochodzenia i uziarnienia gruntu, jego wskaźnika porowatośći oraz od ciśnienia wody w porach , wpływającego na wartość naprężeń efektywnych.

Wartość kąta ϕ zależy od wymiaru ziarn i od ich kształtu oraz od stopnia zagęszczenia gruntu.

49. Co to jest spójność gruntu?
Spójność gruntu jest to ciśnienie wewnątrz strukturalne, wynikające z sił wzajemnego przyciągania się cząsteczek gruntowych, zrównoważonego przez reakcje sił odpychających w warunkach zakończonej konsolidacji gruntu przy danym obciążeniu konsolidacyjnym.
W tym stanie cząstki gruntu znajdują się w warunkach równowagi statycznej. Jeżeli chcemy je do siebie zbliżyć trzeba przyłożyć dodatkową siłę zewnętrzną dociskającą; jeżeli odsunąć od siebie0 należałoby przyłożyć siłę rozciągającą; jeżeli chcemy je przesunąć względem siebie stycznie, trzeba pokonać opór tarcia od sił zewnętrznych i opór tarcia od ciśnienia spójności właściwej. Ten ostatni nazywamy kohezją właściwą.
Określona jest wzorem: _ _ _
c = σ_c*tgΦ_μ
c- kohezja właściwa, opór spójności właściwej,

σ_c- ciśnienie spójności właściwej,

tgΦ_μ- współczynnik właściwego tarcia suwnego.

50. Od jakich właściwości zależy spójność gruntu. 

- od składu mineralnego
- od jakości oraz stężenia elektrolitów
- od liczby cząstek iłowych (w miarę wzrostu ich ilości spójność wzrasta)
- od sił kapilarnych
- od krystalizacji soli w porach gruntu
- od nawodnienia gruntu

51. Wymień metody badań wytrzymałości gruntu wraz z wadami i zaletami.

a) metoda prostego ścinania w aparacie bezpośredniego ścinania:
+ prostota metody.
- próbka ulega ścięciu na danej powierzchni, niekoniecznie tej najsłabszej (powierzchnia wymuszona).
- rozkład naprężeń jest nierównomierny.
- stan graniczny nie jest osiągalny na całej powierzchni jednocześnie.
b) metoda prostego ścinania w aparacie trójosiowego ścinania:
+ grunt ulega ścięciu w najsłabszej powierzchni.
+ metoda dokładna, oddająca przestrzenny stan naprężeń.
- metoda skomplikowana, droga i czasochłonna
c) metoda szybka przybliżona (kilkukrotne ścinanie tej samej próbki w aparacie trójosiowego ścinania, stosuje się coraz większe ciśnienie boczne σ₃)
+ szybka
+ skuteczna
- przy pierwszym ścinaniu struktura próbki zostaje naruszona, co powoduje, że przy drugim ścinaniu czasem uzyskuje się nawet mniejszy opór niż przy pierwszym, pomimo zwiększenia się σ₃.

52. Scharakteryzuj kryteria Culomba Mohra
-Dla gruntów niespoistych w chwili zniszczenia stosunek między napr ścinającymi a normalnymi wynosi tgφ. (czyli w chwili poślizgu τ jest styczną do okręgu na wykresie i znaczy to jeszcze że C=0)

53.Podaj współczynnik odporu gruntu. ( WG PAULINY!! NIE MOGŁEM ZNALEŹĆ NIGDZIE W WIŁUNIE, INTERNECIE WIĘC STWIERDZAM, ŻE TO TREFNE INFO)

Współczynnik gruntu określa zależność między σ1 i σ3.

Kp =$\ \frac{1 + sin\phi}{1 - sin\phi}$

σ1=σ2+2c$\sqrt{K_{p}}$

σ3=6(σ?)*ka(ka=1/kp)-2c*$\sqrt{K_{p}}$

54. Wymień założenia i uwarunkowania kryterium Coulomba-Mohra.

Naprężenia normalne i styczne na poletku nachylonym pod kątem α do mniejszego naprężenia głównego można wyrazić albo wzorami dla płaskiego stanu naprężenia, albo też przedstawić je wykreślnie za pomocą koła Mohra.

• Przeprowadzając badania na kilku różnych próbkach tego samego gruntu przy różnym ciśnieniu σ₃ otrzymujemy kilka różnych kół Mohra.

• Przy zwiększaniu σ₁ koło Mohra staje się styczne do prostej Coulomba, osiąga stan graniczny naprężenia.

• Obwiednia graniczna kół Mohra jest zbliżona kształtem do paraboli

• Obwiednia do granicznych kół Mohra jest prostą Coulomba wyznaczająca na osi rzędnych opór spójności c.

• Nachylenie prostej Coulomba do osi rzędnych σ daje kąt tarcia wewnętrznego.

Założenia:

• Po wstępnej konsolidacji przeprowadzane jest ścinanie

• Dodaje się opór(pionowy nacis q), który zwiększa się w chwili przezwyciężenia oporu gruntu

Maksymalny nacisk σ₁=σ₃+q_max

55. Omów wytyczne badań laboratoryjnych gruntów z uwzględnieniem warunków pracy podłoża. 

56. Opisz kryteria ścięcia w aparacie trójosiowym.

a) kryterium maksymalnej różnicy
naprężeń głównych efektywnych

b) kryterium maksymalnej wartości ilorazu
naprężeń głównych efektywnych

c) kryterium zmian ciśnienia porowego
i naprężeń efektywnych

57. Omów metodę Terzaghiego – Hvorslera
Konsolidacja w mechanice gruntów proces zagęszczania gruntu pod własnym lub zewnętrznym obciążeniem. Metoda zakłada, że konsolidacja zachodzi jedynie w układzie jedno wymiarowym. Dane laboratoryjne wykorzystywane są do tworzenia wykresu naprężenia lub wskaźnika porowatości do naprężenia efektywnego w skali logarytmicznej. Nachylenie wykresu stanowi wskaźnik konsolidacji. Równanie Terzaghi'ego na osiadanie w wyniku konsolidacji dla gruntów normalnie skonsolidowanych jest następujące:

gdzie:

δ_c - osiadania spowodowane konsolidacją.

C_c - wskaźnik ściśliwości.

e₀ - początkowa porowatość.

H - grubość warstwy gruntu.

σ_zf - końcowy pionowy nacisk.

σ_z0 - początkowy pionowy nacisk.

Wtórna konsolidacja

Wtórna konsolidacja, często określana jako strukturalna jest ściśliwością, która następuje po zakończeniu pierwotnej konsolidacji i jest powodowana przez dalsze zbliżanie się cząsteczek gruntu bez odpływu wody. Wzór opisujący ją to:

gdzie C_a to wskaźnik wtórnej ściśliwości

58.Omów fr i Cr – (rezydualne) wg. Borowicki.

Badania Borowicki(1961) zostały przeprowadzone na osuwiskowych iłach trzeciąrzędowych, a polegały na kilkakrotnym ścinaniu tej samej próbki iłu z cofaniem skrzynki po każdym ścięciu do początkowej pozycji aż do osiągnięcia stałej minimalnej wartości oporu ścinania próbki trmin( tał r min) [wykres] Po ścięciu kilku próbek przy różnych naprężeniach normalnych σI,σII,σIII otrzymane wartości tmin, nanosi się na wykres zbiorczy co daje frB i CrB.

To, że przy wielokrotnym ścinaniu uzyskuje się dalsze zmniejszenie się resztkowego oporu ścinania można przyjąć,że jest wynikiem utworzenia się mikroszczelin i przebudowy struktury powierzchni ścięcia. Na podstawie wielu badań stwierdzono, że tzw rezydualne parametry fr i Cr są tym mniejsze im grunty są bardziej spoiste. W iłach plioceńskich uzyskiwano fr =5˚ i Cr = 5kPa

59. Scharakteryzuj naprężenie pierwotne i całkowite w gruncie.
Naprężenia pierwotne to te, istniejące w gruncie od ciężaru wyżej leżących warstw. Oznaczamy je σ_γzzgodnie z zasadą superpozycji naprężenie σ_z w gruncie jest sumą naprężenia pierwotnego σ_γz i naprężenia od obciążenia zewnętrznego σ_qz
σ_z=σ_γz+σ_qz
Gdy obciążenie przykładamy na powierzchni półprzestrzeni, lecz na pewnej głębokości po wykonaniu wykopu naprężenie w dowolnym pkt wyznacza się jako sumę naprężenia pierwotnego σ_γz zmniejszonego odciążenie wykopem Δσ_γz oraz naprężenia od obciążenia zewnętrznego σ_qz

σ_z= (σ_γz-Δσ_γz) +σ_qz

60. Jak wyznaczamy naprężenia pierwotne poziome. 

Wartość poziomych naprężeń pierwotnych obliczamy ze wzoru:

σ_gx= σ_gy=K₀ σ_gz
gdzie: K₀ – współczynnik rozporu bocznego, niemianowane
σ_gz – pionowe naprężenie pierwotne (bytowe) w danym punkcie, w Kpa.

61. Omów rozkład naprężeń w gruncie od siły pionowej skupionej wg Boussinesqa.

Założenia:
+ grunt jest ośrodkiem izotropowym, do którego ma zastosowanie prawo Hooke’a.
+ do gruntu można stosować zasadę superpozycji.
+ naprężenia rozchodzą się promieniście od punktu przyłożenia siły P, a naprężenia σ_R są naprężeniami głównymi.
+ wskutek działania siły P następuje w półprzestrzeni taki rozkład naprężeń, że każdy punkt dowolnie wydzielonej półkuli w ośrodku przyłożenia siły P dozna jednakowego odkształcenia ∆_Z. Rozwiązanie dotyczy ośrodka nieważkiego γ =0

Po szeregu przekształceń dochodzimy do formuły wykorzystywanej w praktyce przy obliczaniu osiadań w fundamencie to:
$\mathbf{\sigma}_{\mathbf{Z}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{P \bullet}\mathbf{C}_{\mathbf{Z}}}{\mathbf{z}^{\mathbf{2}}}$

Gdzie:
C_Z – współczynnik zanikania naprężeń

62. Narysuj rozkład naprężeń od pionowej siły skupionej na różnych głębokościach

63.Narysuj izobary w podłożu od pionowej siły skupionej.

64. Omów rozkład naprężeń od oddziaływań wielu sił pionowych(obciążenie ciągłe).

Stosuje się wyznaczone wzory oraz zasadę superpozycji.

Obciążony obszar dzieli się na mniejsze elementy, w środku elementów przykłada się zastępcze siły skupione. Musi być spełniony warunek, dla dokładności, R_i≥2L_i, gdzie L­_i jest długością każdego wydzielonego elementu.

Wartość naprężeń pionowych normalnych w dowolnym pkt ośrodka obciążonegona powierzchni półprzestrzeni obciążeniem ciągłym na pewnym obszarze wyznacza się na podstawie wzoru Boussinesqa:

65. Od czego zależy współczynnik C_Z. 

$$c_{Z} = \frac{3}{2\pi \bullet {\lbrack 1 + \left( \frac{r}{z} \right)^{2}\rbrack}^{5/2}}$$

Wartość c_Z zależy od stosunku $\frac{r}{z}$ czyli odległości rozpatrywanego punktu od punktu przyłożenia siły w płaszczyźnie poziomej (r) oraz pionowej (z). Zależność tę przedstawia wykres:

66. Podaj zasadę metody punktów narożnych.

Metoda punktów narożnych umożliwia wyznaczenie wartości naprężenia σ_Z pod narożem prostokątnego obciążonego obszaru ze wzoru:

σ_Z=q•η_n (η_n− odczytujemy z nomogramu w zaleznosci od stosunku L : B oraz z : B)

W przypadku potrzeby wyznaczania naprężeń nie pod narożem, stosuje się metodę superpozycji.

67. Podaj metodę punktów środkowych
Metodę tę stosuje się do wyznaczania naprężeń pionowych pod środkiem prostokątnego obszaru η – bierze się z wykresu (8.20) Wiłun. Wartość η można wyznaczyć stosując superpozycję naprężeń pod wspólnym narożem czterech obciążonych prostokątow o boku l/2 ; b/2.

68.Omów rozkład naprężeń pod nasypami.

69. Rozkład naprężeń od obciążeń pasmowych.

70. Wyznacz naprężenie pionowe pod środkiem obciążonego obszaru kołowego.  

71. Omów rozkład naprężeń kontaktowych pod absolutnie sztywnym fundamentem.

Pod sztywnym fundamentem o podstawie kołowej teoretyczny rozkład naprężeń w poziomie posadowienia wyznacza się wg wzoru:

$$\mathbf{\sigma =}\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{2 \bullet}\sqrt{\mathbf{1 -}\frac{\mathbf{\rho}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{r}^{\mathbf{2}}}}}$$

Gdzie:
q – naprężenia zewnętrzne obciążające;
r – promień podstawy fundamentu;
ρ – odległość rozpatrywanego punktu od środka fundamentu.

Jeżeli ρ = 0 to σ = 0,5q
Jeżeli ρ = r to σ = ∞

Ponieważ naprężenie w gruncie przy krawędzi fundamentu nie może przekroczyć pewnej wartości krytycznej, grunt pod krawędzią fundamentu częściowo poddaje się i naciski przejmuje grunt zalegający dalej od krawędzi. Powoduje to zmianę rozkładu naprężeń w poziomie posadowienia. Faktyczny rozkład naprężeń jest podany na rysunku a linią ciągłą. Kształt przekroju bryły naprężeń jest podobny do odwróconego siodła. Przy dalszym zwiększeniu nacisku na grunt naprężenia wzrastają coraz bardziej ku środkowi fundamentu i krzywa naprężeń otrzymuje kształt paraboli (rysunek b). Jak z powyższego wynika, rozkład naprężeń w gruncie w poziomie posadowienia jest zależny w dużej mierze od wytrzymałości gruntu i wartości obciążenia oraz niewątpliwie od szerokości fundamentu; przy stosunkowo wąskich fundamentach rozkład naprężeń najczęściej jest paraboliczny, przy szerokich – siodłowy.

72. Wyznacz naprężenia metodą pktu znamiennego

(Przyjmujemy w analizie, że punkt znamienny dot obszarów prostokątnych, a fundamenty są absolutnie sztywne) Metoda ta stosowana jest do posadowienia płyty na gruncie i w budowlach o znaczych wymiarach w planie.W tej metodzie uwzględniamy sprężystą naturę podloża

73.Scharakteryzuj naprężenia pod fundamentem budowli w zależności od fazy realizacji.

W przypadku wykonywania pojedynczego fundamentu, którego wymiary w planie pokrywają się z wymiarami dołu fundamentowego , naprężenia w podłożu zmieniają się wraz z postępem robót w następujący sposób:

-przed rozpoczęciem robót wykopowych w gruncie istnieją naprężenia pierwotne, których wartości są pokazane na rysunku poniżej liniami poziomymi pomiędzy ABCE i AB1 C1 E1 ,

- po wykonaniu wykopu podłoże zostaje odciążone o ciężar usuniętej z wykopu ziemi, naprężenia pierwotne (bytowe) ulegają zmniejszeniu wartości Δσyz = η0σyD, do wartości tzw. Naprężeń minimalnych, które są pokazane na rysunku , pomiędzy liniami B2, CE i B2 C2 E2 jako σyzm.,

-po wykonaniu fundamentu i zasypaniu wykopu naprężenia w podłożu osiągają wartość naprężeń pierwotnych (bytowych); przyrosty naprężeń od wartości σyzm, do wartości Δσyz nazywają się naprężeniami wtórnymi σwz i są zawarte między liniami B2 C2 E2 i B1 C1 E 1 jak na rysunku poniżej,

- po wykonaniu budowli i oddaniu jej do eksploatacji naprężenia w podłożu osiągają wartość maksymalną i nazywają się totalnymi σz; są one pokazane na rysunku poniżej, pomiędzy liniami B2 CE i B3 C3 E3, przyrosty naprężeń od wartości σyz do σz nazywają się naprężeniami dodatkowymi i są pokazane na rysunku poniżej, jako σdz pomiędzy liniami B1 C1 E1 i B3 C3 E3 ; naprężenia całkowite oblicza się z wzoru σdz= η0(σD- σyD) =η0 x σdD.

74. Obciążenie graniczne.

Są to obciążenia stosowane w I fazie osiadania fundamentu.
Dopuszczalne obciążenie gruntu w poziomie posadowienia nie powinno przekraczać granicy proporcjonalności q_prop, które zwykle jest 2,3 krotnie mniejsze niż obciążenie graniczne; zabezpiecza to budowle lub nawierzchnie drogi od szkodliwego uplastycznienia gruntu pod fundamentem i nadmiernych niekontrolowanych osiadań:

q_dop≤$\frac{\text{qgr}}{F}$, gdzie F- współczynnik pewności(2÷3).

75. Co to są obciążenia krytyczne. 

Za obciążenie krytyczne przyjmuje się obciążenie, którego przekroczenie powoduje w podłożu gruntowym, poniżej krawędzi powierzchni obciążonej, powstanie strefy uplastycznienia. W obrębie strefy uplastycznienia grunt znajduje się w stanie granicznym i nie może stawiać oporu wzrastającym naprężeniom ścinającym, a pod względem właściwości mechanicznych upodabnia się do cieczy lepkiej.

76. Obciążenie krytyczne wg Maaga, Masłowa.

q_kr=c•M_c+γ • D•M_q

q_kr^′=c•M_c+γ_D•D•M_q+γ_B•B•M_γ

77 zdefiniować naprężenie graniczne wg Sokołowskiego

Wzór (9.17) str 241 Wiłun