1 Parametry określające zagęszczalność gruntów mineralnych.
Zagęszczenie gruntów drobnoziarnistych(mineralnych) w nasypach ocenia się wskaźnikiem (Is) lub stopniem zagęszczenia(Id).Parametry te można określać na podstawie porównania gęstości objętościowej szkieletu gruntowego ( Pd czytaj ro_de) pobranych z nasypu próbek o nienaruszonej strukturze (NNS) z maksymalna częstościa objetosciowa szkieletu Pds(wyznaczoną metodą Proctora z energią normalną dla gruntów spoistych) luz z granicznymi gęstościami szkieletu gruntowego (Pdmax) i (Pmin)( wyznaczonymi metodą wibracyjną dla gruntów niespoistych .
NNS – nienaruszona struktura
Pds- ro_de_es
2.Opisz w punktach wykonanie badania w aparacie Proctora.
1)Należy pobrać próbkę gruntu w stanie powietrznie suchym o masie 2,5-3kg na 1dm3 objętości cylindra.
2) Grunt należy przesiać przez sito o oczkach 6-7mm
3) Dodajemy do gruntu wody destylowanej lub pitnej w ilości około 60cm3 dla gruntów niespoistych lub 100-150 cm3 dla gruntów spoistych na 1dm3 objętości cylindra
4) Po dokładnym wymieszaniu próbkę gruntu spoistego należy zostawić w szczelnym naczyniu na 16-24 godzin, a gruntu niespoistego na 1-2 godziny w celu równomiernego nawilgocenia.
5) Przygotowaną próbkę gruntu należy rozdzielić na trzy równe porcje, które kolejno warstwami zagęszcza się ubijakiem. Dla chętnych ->W cylindrze o objętości 1000cm3 każda warstwę należy ubijać 25 uderzeniami, a w cylindrze o obj 2200 cm3 -55 uderzeniami ubijaka o masie 2,5kg opadającego z wysokości 320mm lub o masie 4,5kg z wysokości 480mm. Przed usypaniem kolejnej porcji, masę poprzedniej należy lekko porysować. Masę poszczególnych porcji należy tak dobrać, aby po ubiciu trzeciej warstwy ubity grunt wystawał 5-10mm ponad górną krawędź cylindra.
6) Po ubiciu ostatniej warstwy ścina się nadmiar gruntu, a następnie waży cylinder wraz z gruntem w celu określenia gęstości objętościowej gruntu.
7) Następnie należy wypchnąć grunt z cylindra i określić jego wilgotność pobierając z co najmniej 9 punktów próbkę o łącznej masie około 50g.
8) po zakończeniu pierwszej serii badań grunt należy rozdrobnić, a następnie dodać tyle wody, aby wilgotność gruntu zwiększyła się o 1 lub 2% i wykonać ponownie ubijanie. Zagęszczanie przeprowadzamy kilkukrotnie przy różnych wilgotnościach tej samej próbki gruntu.
9) Po wyznaczeniu szeregu gęstości objętościowych i odpowiadających im wilgotności należy wykonać wykres zależności gęstości objętościowe szkieletu gruntowego od wilgotności, uzyskując krzywą zagęszczalności. Ze sporządzonego wykresu można odczytać wilgotność odpowiadającą maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego.
3 Krzywa zagęszczalności
Po wyznaczeniu szeregu gęstości objętościowych i odpowiadających im wilgotności z badana Proctora , wykonuje się wykres zależności getosci objetosciowej szkieletu gruntowego od wilgotności , uzyskuje się krzywa zageszczalnosci. Z wykresu można odczytac wilgotność odpowiadającą maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego. Wilgotnosc ta jest wilgotnością optymalna , gdyz przy tej wilgnotnosci grunt uzyskuje maksymalne zageszczenie w aparacie Proctora.
4
5. Różnice pomiędzy metoda Proctora: normalna i zmodyfikowaną.
Przy metodzie normalnej do zagęszczenia gruntu zużywa się energię w ilości ok. 60kN cm, a przy metodzie zmodyfikowanej 265kN cm na 1dm3 ubitego gruntu. Przy metodzie zmodyfikowanej masa ubijaka wynosi 4,5kg, a wysokość opadania-480mm, przy metodzie normalnej masa ubijaka wynosi 2,5kg, a wysokość opadania 320mm. W metodzie zmodyfikowanej ubijanie gruntu wykonuje się w pięciu warstwach, a metodzie normalnej w trzech warstwach.
6,7 ZADANIA
8. Badanie Proctora wykonuje się w celu określenia wilgotności optymalnej. Do wykonania tego oznaczenie, mając do dyspozycji cylinder o objętości 1000 cm3 ,potrzebne są następujące przyrządy:
- ubijak o masie 2,5 kg i wysokości opadania 320 mm;
- sito o oczkach 6 lub 7mm;
- waga o dokładności 1,00 g;
- przyrządy do oznaczania wilgotności;
- szczelnie zamykane naczynie o objętości 8-10 dm3;
- linia stalowa o długości 25-39 cm.
Do badania pobiera się próbkę gruntu w stanie powietrznie suchym o masie 2,5-3,0 kg na 1 dm3 objętości cylindra. Grunt należy przesiać przez sito o oczkach 6-7 mm i dodać do niego wody destylowanej lub pitnej a następnie przygotowaną w ten sposób próbkę zostawić w szczelnym naczyniu na 16-24 godziny (grunty spoiste) lub 1-2 godziny ( grunty spoiste).
Przygotowaną próbkę gruntu należy rozdzielić na trzy równe porcje, które kolejno zagęszcza się w cylindrze. W cylindrze o objętości 1000 cm3 każdą warstwę należy ubijać 25 uderzeniami ubijakiem o masie 2,5 kg opadającego z wysokości 320 mm. Po ubiciu ostatniej warstwy ścina się nadmiar gruntu. Następnie przystępuje się do dalszych czynności, które pozwolą na określenie wilgotności optymalnej.
9. ZADANIE
10. Roboty ziemne – przygotowanie robót
Przygotowanie terenu robót powinno być poprzedzone dokładnym rozpoznaniem istniejących na nim budowli wraz z instalacjami i urządzeniami obiektów oraz wysokiej roślinności. Polega ono głównie na:
-zabezpieczeniu lub usunięciu istniejących w terenie urządzeń technicznych(dreny, przewody rurowe, kable i inne).
-usunięciu lub zabezpieczeniu przed uszkodzeniem drzew i krzewów, w zależności od rozwiązania przewidywanego przez projekt(pnie drzew i krzewów powinny być wykarczowane); ścinanie drzew o wartości użytkowej zaleca się wykonywać w okresie listopad-luty;
-usunięciu rumowisk, wysypisk odpadów oraz gleby zanieczyszczonej związkami chemicznymi; czynności te powinny być wykonane z uwzględnieniem wymogów ochrony środowiska,
-zabezpieczeniu obiektów chronionych prawem (twory przyrody, pomniki kultury, wykopaliska archeologiczne),
-zabezpieczeniu rzek i kanałów przed zakłóceniem przepływu lub zanieczyszczeniem wód,
-usunięciu darniny i gleby, które należy wykonać w granicach wyznaczonej budowli ziemnej powiększonych o około 0,5-1,0m z każdej strony; w przypadkach gdy darnina lub gleba mają być ponownie wykorzystywane należy je składować w pobliżu, płaty darniny w stosach powinny być zwrócone murawa ku sobie.
11. Wykonywanie wykopów nad i pod zwierciadłem wody gruntowej
Nachylenie skarpy oraz rzędne dna wykopu określa projekt.
Gdy wykop jest wykonywany pod wodą należy go wykonać do głębokości ok. 0,5 m mniejszej niż jest to przewidziane w projekcie. Następnie trzeba obniżyć zwierciadło wody gruntowej (odwodnić teren) i dopiero wtedy – już na sucho – dokończyć wykonywanie wykopu i wykonać ewentualne ubezpieczenie.
W wykopach fundamentowych wykonywanych mechanicznie ostatnią warstwę 0,3-0,6 m (zależy od rodzaju gruntu), należy usunąć z dużą ostrożnością, czasami nawet ręcznie i pod nadzorem geologiczno inżynierskim. W przypadku gruntów wrażliwych strukturalnie (np. pęczniejących, szybko rozmakających) warstwę tę należy usunąć na krótko przed przystąpieniem do prac fundamentowych.
Gdy warunki eksploatacyjne budowli tego wymagają grunt w skarpach i dnie wykopu należy zagęścić.
W przypadku wystąpienia osuwisk lub przebić hydraulicznych (np. kurzawka) podczas wykonywania wykopu należy:
Wstrzymać wykonywanie robót i zabezpieczyć teren przed dostępem ludzi
Zabezpieczyć miejsce gdzie wystąpiło przebicie przed dalszym naruszeniem struktury gruntu
Zawiadomić projektanta, który powinien określić przyczyny zjawiska i ustalić środki zaradcze
12. Nasypy – przygotowanie podłoża
Przygotowanie podłoża pod nasyp obejmuje:
Usunięcie darniny i ziemi roślinnej oraz usunięcie i wymianę gruntów słabych np. torfy (o gruntach słabych, których nie wykazały badania geologiczne należy poinformować projektanta), jeśli projekt przewiduje pozostawienie gruntów słabych należy postępować zgodnie z zał. 1. Kształt podłoża powinien uwzględniać przewidywane projektem budowle umieszczone w nasypie, np. drenaże, ubezpieczenia stopy itp.
Zagęszczenie wierzchniej warstwy podłoża, a następnie powierzchniowe (5-10 cm) spulchnienie (np. zbronowanie) w celu lepszego związania z nasypem.
Jeśli podłoże znajduje się na zboczu o nachyleniu większym niż 1:5, wykonanie stopni o szerokości 1-3m nachylonych zgodnie z kierunkiem nachylenia zbocza ; stopnie powinny być połączone ze sobą skarpami o nachyleniu min 1:1,5 (wykonanie stopni nie jest konieczne przy zboczach piaszczystych),
Gdy w podłożu występują grunt wysadzi nowe, które mogą przemarzać , a projekt nie przewiduje pokrycia ich warstwą zabezpieczającą, należy je usunąć na głębokość przemarzania,
W przypadku przejść nasypu przez starorzecze szczegółowy sposób przygotowania podłoża powinien określać projekt.
13. Wbudowywanie i zagęszczanie gruntu.
Grunt wbudowany i rozłożony równomiernie w warstwie przygotowanej do zagęszczenia powinien posiadać wilgotność naturalną Wn zbliżoną do optymalnej wopt, określonej według normalnej metody Proctora.
Zaleca się aby;
dla gruntów spoistych, z wyjątkiem pospólek, żwirów i rumoszy gliniastych, wilgotność gruntu była w granicach wn = wopt ±2%,
dla pospółek, żwirów i rumoszy gliniastych wn > 0,7 wopt
dla gruntów sypkich, z wyjątkiem piasków drobnych i pylastych, grunt należy polewać możliwie dużą ilością wody.
W przypadku gdy grunt spoisty ma wilgotność znacznie wyższą od dopuszczalnej przed wbudowaniem należy go przesuszyć na odkładzie
Jeśli grunt posiada wilgotność naturalną niższą od dopuszczalnej należy go nawilżyć przez polewanie wodą;
Jakość zagęszczenia określa się stopniem zagęszczenia Id lub wskaźnikiem zagęszczenia Is.
W trakcie właściwego procesu zagęszczania ułożona warstwa powinna być zagęszczona na całej szerokości nasypu. Ślady przejazdu maszyny zagęszczającej powinny pokrywać na szerokości ok. 25 cm ślady poprzednie.
W przypadku gruntów spoistych, gdy po zagęszczeniu otrzymuje się gładką powierzchnię warstwy (np. przy zastosowaniu walców gładkich) należy ją przed położeniem warstwy następnej spulchnić (np. kultywatorem) na głębokość około 5 cm oraz polać wodą. Ma to na celu lepsze połączenie warstw i powinno być wykonane na krótko przed ułożeniem warstwy następnej.
Nie nadają się do wbudowania w nasypy grunty posiadające zanieczyszczenia, grunty których jakości nie można skontrolować oraz grunty zamarznięte. Nie nadają się również do wbudowania w nasyp, bez zastosowania specjalnych środków lub zabiegów, grunty:
o zawartości części organicznych większej niż 35,
o zawartości frakcji ilastej większej od 30%,
o zawartości gipsu i soli rozpuszczalnych większej od 5%,
spoiste w stanie płynnym, miękkoplastycznym, zwartym,
skażone chemicznie,
Okresy pomiędzy zakończeniem procesu zagęszczania warstwy gruntu spoistego a ułożeniem warstwy następnej powinny być odpowiednio krótkie, aby nie następowało przesuszenie gruntu pod wpływem słońca i wiatru.
Podczas opadów atmosferycznych wykonywanie nasypów z gruntów spoistych powinno być przerwane a powierzchnię warstwy należy zawałować walcem gładkim, aby możliwy był łatwy spływ wody opadowej. Dla ochrony przed opadami można też stosować przykrywanie zagęszczonego pasa gruntu folią lub plandekami.
Podczas mrozów nasypy z gruntów spoistych powinny być zabezpieczone przed przemarzaniem.
PYTANIE 14
Kontrola WYMIARÓW wykopów i nasypów
WYKOPY
Należy ją przeprowadzać:
* metodami GEODEZYJNYMI,
*w przekrojach poprzecznych rozmieszczonych nie rzadziej niż 100m,
*w miejscach charakterystycznych (np. załamania, zmiany kształtu),
*min 2 przekroje na kontrolowanym odcinku.
Kontroli podlega:
*rzędna dna, ławek i terenu
*usytuowanie osi i długości wykopów w osi
*wymiary przekroju poprzecznego
*nachylenie skarp
NASYPY
Należy ją przeprowadzać:
*geodezyjnie
*nie rzadziej niż 50m
* w przekrojach char. PODANYCH w PROJEKCIE
*min 2 przekroje na odcinku kontrol.
Kontroli podlegają:
*rzędne stóp skarp, korony i ławek
*usytuowanie i dł. osi
*wymiary przekroju poprzecznego (KOŃCOWE i OKRESOWE w trakcie sypania)
*nachylenie skarp
ODCHYLENIA dopuszczalne
Wymiarów nasypów z uwzgl. poprawek na OSIADANIE
*rzędne korony i ławek 0 do +10cm
*szerokość korony i ławek 0 do +20cm
*szer. Podstawy 0 do +100cm
2) NACHYLEŃ skarp i spadków korony oraz ławek
*max 10% proj.nachylenia
3) WYMIARY WEWNĘTRZNE (np.rdzeni, warstw ochronnych, drenaży)
*powinny być określone w projekcie
*orientacyjnie można dopuścić
+/-10% dla wymiarów i spadków( z zastrzeżeniem zachowania spadków min.
+/-20% dla rzędnych
15. Kontrola zagęszczenia – rodzaje.
Badania zagęszczenia prowadzi się:
Na bieżąco (kontrola bieżąca) – celem kontroli jest sprawdzenie czy osiągnięto wymagane zagęszczenie danej warstwy warunkujące dopuszczenia do układania następnej,
Po wykonaniu całej budowli lub jej części, wykrycie miejsc słabych, kawern (pustek) lub innych miejsc zagrażających bezpieczeństwu,
W toku użytkowania istniejących budowli (kontrola eksploatacyjna) – przeważnie gdy powstają obawy o ich bezpieczeństwo lub trwałość, które wiązać można z niedostatecznym zagęszczeniem gruntu.
Kontrola zagęszczenia prowadzić powinna do wyznaczenia stopnia zagęszczenia (Id) lub wskaźnika zagęszczenia (Is) badanych warstw we wznoszonej budowli, a w niektórych przypadkach, przy zastosowaniu właściwej interpretacji, do wyznaczenia uogólnionego dla całej budowli lub jej części stopnia lub wskaźnika zagęszczenia.
Należy zwrócić uwagę na fakt, że wiarygodność kontroli powykonawczej i eksploatacyjnej może być zmniejszona ograniczonymi możliwościami badania zagęszczenia na dużych głębokościach, poziomem zwierciadła wody gruntowej i przez inne czynniki.
16. Kontrola zagęszczenia gruntów drobnoziarnistych
Zagęszczenie gruntów drobnoziarnistych w nasypach ocenia się wskaźnikiem zagęszczenia Is, lub stopniem zagęszczenia Id.
Parametry te określa się porównując gęstość objętościową szkieletu gruntowego ρd próbek o nienaruszonej strukturze pobranych z nasypu z:
Maksymalną gęstością objętościową szkieletu ρds (wyznaczoną metodą Proctora dla gruntów spoistych)
Granicznymi gęstościami szkieletu gruntowego ρdmax , ρdmin (wyznaczone metodą wibracyjną dla gruntów niespoistych)
Kontrole powykonawcze prowadzi się:
Metodą sondowań (badania podstawowe)
Metoda wykopów badawczych z pobieraniem w dnie próbek o nienaruszonej strukturze do badań lab. (badania uzupełniające)
Wyniki tych badań należy wykorzystywać do oceny zmienności zagęszczenia, do wydzielania słabszych warstw w nasypie.
W przypadku kontroli robót ziemnych w dużym zakresie i z gruntu jednorodnego wykonuje się wykopy badawcze przy profilach sondowań i na podstawie otrzymanych tam próbek (o nienaruszonej strukturze) ustala się zasady interpretacji wyników z sondowań. Profile sondowań i wykopy należy rozmieszczać tak aby otrzymać przestrzenny obraz zagęszczenia gruntu.
Pytanie 17
Zagęszczenie gruntów gruboziarnistych ocenia się wskaźnikiem lub stopniem zagęszczenia (Is lub Id) pobranych z nasypu próbek gruntu za pomocą badań nieniszczących.
W przypadku pobierania próbek oznaczenie gęstości objętościowej ρ można wykonać mierząc ich objętość za pomocą:
piasku kalibrowanego
aparatu membranowego
folii i wody
Wilgotność naturalną wn można określić metodą:
suszenia
piknometru wodnego
laboratoryjno – obliczeniową
Kontrolę zagęszczenia na podstawie badań nieniszczących „in situ” można przeprowadzać metodami:
radioizotopową – kontrola gęstości i wilgotności zagęszczonej warstwy za pomocą radioizotopowych sond powierzchniowych – do badania gęstości sondy typu GP, a wilgotności – sondy typu WP.
próbnych obciążeń statycznych i dynamicznych – wykorzystanie zależności pomiędzy wskaźnikiem zagęszczenia Is i stosunkiem modułu odkształcenia $\frac{E}{E_{0}}$. Do pomiaru odkształceń gruntów gruboziarnistych stosuje się próbne obciążenie za pomocą płyty o średnicy 600mm, umożliwiającej badanie zagęszczenia gruntu o uziarnieniu dmax < 120mm
geodezyjną – stosowana do nasypów w toku ich wykonywania. Ocenę zagęszczenia nasypu prowadzi się a podstawie porównania wskaźnika zagęszczenia kontrolowanej warstwy Isi z wymaganą wartością Isw. Wartość ρds potrzebną do określenia Isi ustala się wykorzystując wyniki pomiarów geodezyjnych nasypu przed zagęszczeniem oraz po takiej liczbie przejazdów maszyn zagęszczających po jednym śladzie, po których nie następują dalsze zmiany objętościowe zagęszczanej warstwy gruntu.
18. Wymagania odnoszące się do oceny zagęszczenia.
Jeśli projekt nie przewiduje inaczej to wymaganą wartość stopnia (IDw) lub wskaźnika (ISw) zagęszczenia można przyjąć w oparciu o podane niżej zależności:
Rodzaj gruntu | Zawartość frakcji > 2 mm (%) | Wymagane zagęszczenie |
---|---|---|
Korpusy zapór ziemnych | ||
Wysokość h<15 m | ||
Grunty spoiste | 0-10 | ISw ≥ 0,95 |
10-50 | ISw ≥ 0,92 | |
Grunty niespoiste | piaski drobne | IDw ≥ 0,75 |
piaski średnie | IDw ≥ 0,70 | |
piaski grube i grunty gruboziarniste | IDw ≥ 0,65 | |
Nasypy nowych walów przeciwpowodziowych wykonywanych metodą hydromechanizacji powinny mieć zagęszczenie:
- wały I i II klasy - IDw ≥ 0,60,
- wały III i IV klasy - IDw ≥ 0,50.
W przypadku przebudowy i odbudowy wałów:
- z gruntów niespoistych - IDw ≥ 0,50,
- z gruntów małospoistych i spoistych – ISw ≥ 0,92,
Wyniki kontroli bieżącej danej warstwy gruntu uznać należy za zadowalające, tzn. upoważniające do sypania warstwy następnej, jeśli określone na podstawie wyników badań każdej pobranej próbki wartości kontrolowane spełniają podstawowe warunki:
ID ≥ IDw lub IS ≥ ISw
W obszarze, w którym grunt nie spełnia tych warunków należy warstwę dodatkowo zagęścić i przeprowadzić ponowną kontrolę. W zależności od przewidywanych skutków wynikających z niedostatecznego zagęszczenia oraz warunków budowy, można wyjątkowo dopuścić niespełnienie podanych uprzednio wymagań podstawowych i zastosować wymagania zastępcze, charakteryzujące budowle o obniżonej, lecz dopuszczalnej jakości, z tym, że wymagań podstawowych może nie spełnić nie więcej niż 10% wszystkich wyników dla budowli I i II klasy lub 15% dla budowli III i IV klasy. Wskaźniki najniższe powinny także spełniać nierówności:
ID min ≥ 0, 70 IDw , IS min ≥ 0, 95 ISw
Oznaczenia symboli:
- ID, IS - wartości średnie, a
- ID min, IS min - najmniejsze wartości stopnia lub wskaźnika zagęszczenia w warstwie,
Dopuszcza się zastosowanie wymagań zastępczych pod warunkiem, że:
- każde 2 miejsca lub 2 warstwy, z których próbki nie spełniły wymagań podstawowych są od siebie oddzielone miejscem lub warstwą, w którym zagęszczenie gruntu ten warunek spełnia,
- ogólna liczba warstw, w których nie są spełnione wymagania podstawowe nie przekroczy 10% liczby wszystkich warstw danej budowli.
Kontrola powykonawcza oraz kontrola eksploatacyjna stanowić może podstawę do uznania, że zagęszczenie gruntu w nasypie nie nasuwa zastrzeżeń pod warunkiem, iż uzyskane wyniki we wszystkich badanych miejscach (profile sondowań, próbki NNS z wykopów) spełniają wymagania podstawowe. W innych przypadkach wyniki badań powinny być przedmiotem ekspertyzy orzekającej o stanie technicznym budowli i możliwościach spełnienia swoich zadań.
19 ZAKRES BADAŃ GRUNTU WBUDOWYWANEGO W NASYPY
Bieżąca kontrola jakości wbudowywanego w nasyp gruntu powinna być prowadzona przez laboratorium geotechniczne. Badania mają na celu ocenę:
zgodności rodzaju wbudowywanego gruntu, jego stanu i cech fizyko-mechanicznych z projektem,
jakości zagęszczenia,
i powinny być prowadzone wg zawartego w projekcie programu, szczególnie w przypadku budowli klasy I i II.
W przypadku braku odpowiednich danych w projekcie, kontrolę można prowadzić w oparciu o:
a) dla nasypu statycznego:
gęstość i wilgotność naturalna, (min. 1 próbka na zagęszczonej warstwy)
uziarnienie w miarę potrzeby lub procentowa zawartość frakcji powyżej
(3 próbki z warstwy kontrolowanej)
b) dla elementów, uszczelniający czyli (rdzenie, ekrany);
wilgotność naturalna, (min. I próbka na zagęszczonej warstwy)
gęstość,
stopień plastyczności i uziarnienie w miarę - min. 3 próbki z warstwy kontrolowanej potrzeby
c) dla filtrów, drenaży i warstw przejściowych:
gęstość i wilgotność naturalna, - min. 1 próbka na zagęszczonej warstwy
uziarnienie w miarę potrzeby - min. 3 próbki z warstwy kontrolowanej
Oprócz kontroli jakości zagęszczania wbudowanego gruntu, w budowlach klasy I i II zaleca się wykonanie innych specjalistycznych badań geotechnicznych, między innymi: współczynnika filtracji „in situ", parametrów odkształceniowych i wytrzymałościowych, zawartości soli rozpuszczalnych lub części organicznych i innych, których program powinien być podany w projekcie.
Dla budowli klasy III i IV dopuszcza się niniejszy zakres i częstotliwość badań laboratoryjnych określony przez inspektora nadzoru w porozumieniu z projektantem. Próbki do tych badań powinny być wybierane w oparciu o dokładną ocenę wizualną i analizę makroskopową.