1. Geoinżynieria - dziedzina nauki z pogranicza mechaniki gruntów i geotechniki, hydrogeologii, geofizyki, mineralogii, geochemii, mechaniki górotworu, gruntoznawstwa, inżynierii lądowej i wodnej, fundamentowania, górnictwa, wiertnictwa, materiałoznawstwa oraz maszynoznawstwa. Zajmuje się sposobami planowania, organizacji, realizacji robót ziemnych i górniczych oraz metodami, technologiami i urządzeniami do sztucznej poprawy właściwości fizyczno-mechanicznych utworów geologicznych (gruntów, skał, masywów skalnych, górotworu). Jest nauką zajmującą się bezpośrednimi uwarunkowaniami geologicznymi działalności inżynierskiej człowieka, czyli mającymi wpływ na umieszczone w tym środowisku obiekty techniczne.

2. Grunt budowlany - 1. wszystkie utwory geologiczne występujące w zasięgu oddziaływań budowli inżynierskich wznoszonych na powierzchni lub w głębi skorupy ziemskiej oraz używane jako materiał do budowli ziemnych materiał. (skały i naturalne-szkielet powstał w wyniku procesów geologicznych; grunty mineralne i organiczne, grunty antropogeniczne-utworzone przez człowieka).

2. to część skorupy ziemskiej mogąca współdziałać z obiektem budowlanym, stanowiąca jego element lub służąca jako tworzywo do wykonania z niego budowli ziemnych

Grunt - 1. to ośrodek rozdrobniony, zbudowany z trzech faz (stałej, ciekłej i gazowej), zlokalizowany najczęściej na powierzchni i tuż pod powierzchnią terenu

2. ośrodek rozdrobniony, porowaty składający się z ziarn i cząstek wyraźnie stałych, który może ponadto w porach zawierać wodę i powietrze (ośrodek trójfazowy)

3. Gęstość (właściwa) - stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości zajmowanej przez szkielet gruntowy (obliczamy w g/cm³, kg/dm³, Mg/m³)

ρ_s = M_d / V_s gdzie: M_d - masa szkieletu skały/gleby; V_s - objętość zajmowana przez szkielet

gęstość masy minerałów zależy od składu chemicznego oraz struktury krystalicznej ziarna. Średnie wartości gęstości mieszczą się w przedziale ok. 2,2•10³ - 3,5•10³ kg/m³ dla minerałów skałotwórczych i od 3,5•10³ - 7,5•10³ kg/m³ dla minerałów wchodzących w skład rud metali.

Ciężar właściwy - γ_s to stosunek ciężaru fazy stałej w stanie sproszkowanym i wysuszonym G₁ do jej objętości V₁

γ_s = G₁/V₁ [N/m³]

4. Gęstość objętościowa - to stosunek masy próbki M do jej objętości V (wraz z porami i wypełniaczem porów np. wodą)

ρ = M/V [g/cm³, kg/dm³, Mg/m³] M - masa próbki w g; V - objętość próbki w cm³,

Gęstość objętościowa skał zawarta jest w szerokim przedziale od ok. 0,72 g/cm³ (torfy) do 3,3 g/cm³ (perydotyt), a dla rud metali nawet 5,5 g/cm³

definicja ze skryptu:

ciężar objętościowy - jest to stosunek ciężaru fazy stałej G wraz z zawartymi w niej porami do jej objętości V:

γ = G/V [N/m³]

między gęstością objętościową, a ciężarem objętościowym istnieje następująca zależność:

γ = ρ•g [kN/m³, MN/m³]; g - przyspieszenie ziemskie g = 9,83 m/s²

5. Gęstość objętościowa szkieletu - stosunek masy szkieletu gruntu m_s w danej próbce do jej objętości w stanie pierwotnym (razem z porami).

definicja ze skryptu:

to stosunek masy ziarn i cząstek stałych szkieletu gruntowego do objętości całej próbki (przed wysuszeniem).

ρ_d = M_d / V gdzie: M_d - masa szkieletu w próbce gruntu, oznaczona przez wysuszenie, w g ; V - objętość próbki (przed wysuszeniem) w cm³

Lub ρ_d = (ρ*100) / (100 + w) ; gdzie: ρ_d - gęstość objętościowa szkieletu gruntu w g/ cm³ ; ρ - gęstość objętościowa gruntu w g/ cm³ ; w- wilgotność gruntu w %

Ciężar objętościowy szkieletu gruntowego: γ_d = (γ/100 + w) • 100

6. Porowatość - to stosunek objętości porów w próbce skały V_p do objętości całej próbki V:

n= (V_p / V) • 100 [%]

cechami określającymi ją są gęstość objętościowa i ciężar objętościowy:

n = (ρ_s-ρ_d) / ρ_s = (γ_s -γ_d) / γ_s gdzie: ρ_s - gęstość właściwa, ρ_d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego; γ_s - ciężar właściwy, γ_d - ciężar objętościowy szkieletu gruntowego

7. Wskaźnik porowatości - e (liczba niemianowana) jest to stosunek objętości porów V_p do objętości materiału skalnego zawartego w próbce V_s

e = V_p/V_s = n/(n-1) = (ρ_s-ρ_d) / ρ_d = (γ_s -γ_d) / γ_d

8. Wilgotność - procentowy stosunek masy wody (m_w) zawartej w próbce do masy suchej próbki (m_s) w= ( m_w/m_s )* 100%

9. Granica plastyczności W_P - taka wilgotność, przy której grunt przechodzi ze stanu twardoplastycznego w półzwięzły

Definicja ze skryptu:

Jest to wilgotność w procentach jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu bryłki gruntu wałeczek pęka po osiągnięciu 3 mm średnicy

10. Granica płynności W_L - jest to wilgotność w procentach, jaką ma grunt przy przejściu ze stanu miękkoplastycznego w płynny

Definicja ze skryptu:

Jest to wilgotność w procentach jaką ma masa gruntowa umieszczona w miseczce aparatu Casagradego, gdy wykonana w niej bruzda zlewa się przy dwudziestym piątym uderzeniu miseczki o podstawę aparatu

11. Stopień zagęszczenia J_D - nazywamy stosunek zagęszczenia istniejącego w naturze do największego możliwego zagęszczenia gruntu. Stopień zagęszczenia to liczba niemianowana

J_D = (V_max -V) / (V_max - V_min) = (e_max -e) / (e_max - e_min)

W zależności od niego wyróżniamy stany gruntów sypkich:

J_d ≤ 0,33 grunt luźny;

0,33 < J_d ≤ 0,67 średnio zagęszczony;

0,67 < J_d ≤ 1,00 zagęszczony

12. Stopień plastyczności J_L - nazywamy stosunek różnicy wilgotności naturalnej danego gruntu i granicy plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy plastyczności

J_L = (w_n - w_p) / (w_L - w_p)

gdzie: w_n - wilgotność naturalna; w_p - granica plastyczności; w_L - granica płynności

w zależności od stopnia plastyczności i wilgotności naturalnej wyróżniamy następujące stany gruntów spoistych:

zwarty J_L<0, W_n ≤ W_s

półzwarty J_L<0, W_s < W_n ≤ W_p

twardoplastyczny 0<J_L<0,25,

plastyczny, 0,25<J_L<0,5

miękkoplastyczny 0,5<J_L<1

płynny J_L>1 W_n > W_L

13. Kąt tarcia wewnętrznego i spójność

Kąt tarcia wewnętrznego jest miarą oporu skały przeciw poślizgowi dwóch części względem siebie. (np. gdy powierzchnie potencjalnych osuwisku zyskają wartość kąta tarcia następuje poślizg).

Definicja z hipotezy Coulomba:

Kąt nachylenia krzywej ścinania lub obwiedni kół naprężeń granicznych Mohra w układzie współrzędnych prostokątnych (τ - graniczne naprężenie ścinające, δ_n - naprężenie normalne), uzyskanych na podstawie prób na bezpośrednie ścinanie lub tzw. konwencjonalne trójosiowe ściskanie

Spójność właściwa gruntu - ciśnienie wewnątrzstrukturalne, wynikające z sił wzajemnego przyciągania się cząstek gruntowych, zrównoważone przez reakcje sił odpychających w warunkach zakończonej konsolidacji przy danym ciśnieniu konsolidacyjnym (ciśnienie porowate u=0). (Im większa wilgotność tym mniejsza spójność)

Do pytań 14 i 15

! To jest definicja z wykładu:

Naprężenia pierwotne - stan naprężeń panujący na pewnej głębokości pod powierzchnią terenu w górotworze (masywie skalnym, gruntowym) nie objętym żadnymi robotami górniczymi czy budowlanymi a wywołany tylko ciężarem własnym gruntu

W wybranym punkcie górotworu pierwotny stan naprężenia określają składowa pionowa i pozioma.

14. składowa pionowa naprężenia pierwotnego

W ośrodku jednorodnym naprężenie pionowe na głębokości h można obliczyć ze wzoru:

σ_zg = ρ • g• h = γ • h [kPa, kN/m³]

W ośrodku uwarstwionym ( co jest przypadkiem najczęstszym) naprężenia pierwotne są sumą naprężeń wywołanych ciężarem wszystkich warstw nadległych:

σ_zg = ∑ρ_i • g• h_i = γ_i • h_i [kPa, kN/m³]

gdzie:

ρ_i - gęstość objętościowa gruntu każdej warstwy

h_i - miąższość (grubość) warstwy

γ_i - ciężar objętościowy gruntu każdej warstwy powyżej rozważanego punktu

Poniżej zwierciadła wody gruntowej uwzględnia się wypór hydrostatyczny, a w przypadku działania ciśnienia spływowego uwzględnia się efektywny ciężar objętościowy gruntu.

15. Składowa pozioma naprężenia pierwotnego:

σ_xp = σ_yp = σ_zg K₀

gdzie:

K₀ = v/(1-v) współczynnik parcia spoczynkowego (rozporu bocznego)

v - liczba Poissona ( 0 < v < 0,5)

Wartość liczby Poissona dla gruntów podaje norma PN-B-03020.

16. Parcie aktywne (czynne) - siła zewnętrzna działająca na konstrukcje, powoduje występowanie przemieszczenia konstrukcji lub elementu w kierunku od gruntu (odpowietrznym). W przypadku odsuwania ściany od gruntu, za ścianą następuje zmniejszanie się naprężeń poziomych w stosunku do wartości parcia czynnego.

17. Parcie pasywne (bierne, odpór) - siła zewnętrzna działająca na konstrukcje. Powstaje, gdy w skutek działania obciążeń zewnętrznych budowla przesuwa bryłę gruntu w kierunku wyżej położonego naziomu (w kierunku gruntu). W przypadku dociskania ściany do gruntu następuje za ścianą wzrost naprężeń poziomych w stosunku do oporu.

18. Nośność podłoża (na bazie teorii sprężystości) - (wg teorii sprężystości) nośność stanowi taką wartość graniczną( krytyczną) obciążenia, przy której w przestrzeni pod stopą fundamentu nie powstaną zjawisko plastyczności (płynności).

19. Nośność (na bazie warunków stateczności podłoża) - nośność stanowi takie obciążenie podłoża, które przy nieznacznym jego wzroście wywołuje powstanie powierzchni odłamu i wypieranie gruntu spod stopy fundamentu.

Wartość nośności podłoża zależy od:

- rodzaju i struktury gruntu określanej za pomocą kąta tarcia wewnętrznego i spójności

- wielkości powierzchni obciążającej grunt - nośność wzrasta proporcjonalnie do mniejszego wymiaru B dolnej powierzchni fundamentu (m.in. gąsienice dużych maszyn górniczych są szerokie),

- kształtu powierzchni obciążającej, który wpływa na nośność niezależnie od powierzchni; nośność gruntu prostokąta jest inna od koła czy kwadratu,

- głębokości posadowienia fundamentu; nośność gruntu wzrasta w miarę zagłębiania się poniżej powierzchni terenu,

- sposobu obciążania fundamentu (pionowe, skośne); składowa pozioma bardzo silnie zmniejsza nośność podłoża.

20. Definicja skarpy - półpłaszczyzna ograniczona od góry uskokiem, rozciągająca się nieograniczenie w obie strony i w dół. Obciążenie skarpy stanowi tylko ciężar własny.

21. Definicja zbocza - to nachylona część terenu powstała w sposób naturalny. Części zbocza (odcinki) mogą mieć różne nachylenia (także zmienne).

22. Stateczność skarpy (definicja ilościowa) -skarpa jest stateczna wtedy, gdy w określonym czasie t < t_o dozna dostatecznie małych odkształceń ε < ε_o przy czym t_o i ε_o są wartościami granicznymi, dopuszczalnymi ze względów ekonomicznych lub bezpieczeństwa.

23. Współczynnik filtracji - miara wodoprzepuszczalności. Czyli miara zdolności gruntu do przepuszczania wody siecią kanalików wytworzonych z porów w nim występujących. Współczynnik filtracji jest wielkością charakterystyczną dla danego ośrodka. Nie zależy od spadku hydraulicznego, natomiast zależy od porowatości gruntu, jego uziarnienia oraz temperatury wody. Jednostką wsp. filtracji jest m/s.

charakterystyczna dla danego ośrodka prędkość przepływu wody w gruncie przy spadku hydraulicznym i = 1.

, Q - objętość wody przepływającej przez próbkę badanej skały, m³,

S - pole przekroju poprzecznego próbki,

τ - czas wypływu wody o objętości Q, s;

i - spadek hydrauliczny,

i = Δh/L, h - różnica poziomów wody w zbiornikach, m

L - wysokość próbki, m

24. Moduł edometryczny - stosunek przyrostu osiowego naprężenia normalnego Δδ do zmiany rozmiarów próbki pod wpływem tego naprężenia

M₀ = Δσ_i / Δh_i / h_i

Definicja ze skryptu:

Moduł jednostronnego ściskania (enometryczny moduł ściśliwości) M jest to współczynnik proporcjonalności między naprężeniami wzdłużnymi i odpowiadającymi im odkształceniami właściwymi podczas ściskania próbki skalnej w nieodkształcalnym cylindrze

25. Osiadanie - pionowe przemieszczenia wybranego punktu obiektu (drogi, nasypu itp.) powstałe na skutek ściśliwości gruntu podłoża

- fundamentu - pionowe przemieszczenie fundamentu na skutek ściśliwości obciążonego podłoża

Przyczyny osiadań:

1. działalność człowieka:

- obciążenia statyczne - budowla, koło nieruchomego pojazdu

- obciążenia dynamiczne - fundamenty maszyn, wbijanie pali, drgania spowodowane przejazdem pojazdów

- sztuczne obniżanie wód gruntowych

- roboty górnicze - eksploatacja (np. zawał, strzelanie)

b) działanie sił przyrody:

- trzęsienia Ziemi

- ruchy wód gruntowych (poziome i pionowe, niekontrolowane)

- przemarzanie

- zmiany chemiczne w podłożu (np. rozkład torfu, ługowanie soli)

26. Grunt nasypowy- grunt naturalny lub antropogeniczny powstały w wyniku działalności człowieka np. w wysypiskach, zwałowiskach, zbiornikach osadowych, budowlach ziemnych. Grunty nasypowe występują w korpusach zapór ziemnych, obwałowaniach rzek, zbiorników wodnych i osadowych, nasypach komunikacyjnych (drogowych, kolejowych, lotnisk), „poduszkach” pod fundamentami, zasypkach wykopów np. pod fundamenty sieci cieplnych i wodnych, mury oporowe, ściany metra, w nasypach mikroniwelacyjnych.

27. Grunty wysadzinowe - kryteria gruntów wysadzinowych:

Grupa A - niewysadzinowe o kapilarności biernej < 1,0 m, bezpieczne w każdych warunkach wodno-gruntowych i klimatycznych, są to grunty zawierające mniej niż 15% cząstek mniejszych niż 0,075 mm i mniej niż 3% cząstek mniejszych od 0,02 mm, wskaźnik piaskowy WP > 35; do grupy tej zaliczamy: rumosz niegliniasty, czyste żwiry, pospółki i piaski, w których cząstek pyłowych jest do 15%, a cząstek iłowych prawie nie ma, w stanie wysuszonym nie tworzą bryłek, dzięki czemu łatwo je rozpoznać

Grupa B - grunty wątpliwe (mało wysadzinowe) o kapilarności biernej > 1,0 m, zawierające 15-30% cząstek mniejszych niż 0,075 mm i 3 do 10% cząstek mniejszych od 0,02 mm, wskaźnik piaskowy 25-35; do grupy tej należą: piaski bardzo drobne, piaski pylaste i piaski próchniczne, zwietrzelina gliniasta, rumosz gliniasty, żwir gliniasty, pospółka gliniasta, tworzące po wysuszeniu lekko spojone bryłki, które można unieść do góry, lecz przy lekkim naciśnięciu rozsypuja się. Kapilarność bierna tych gruntów wynosi 1,0-1,3 m.

Grupa C - grunty wysadzi nowe o kapilarności biernej większej od 1,0 m, są to grunty zawierające więcej niż 30% cząstek mniejszych niż 0,075 mm i więcej niż 10% cząstek mniejszych od 0,02 mm; zaliczamy do nich wszystkie grunty spoiste i namuły organiczne, ich kapilarność bierna jest większa od 1,3 m. grunty te tylko wyjątkowo nie się wysadzi nowe, jeżeli zalegają wysoko ponad zwierciadłem wody i nie są zawilgocone, czyli są w stanie zwartym i półzwartym.

W grupie wysadzinowych norma wyróżnia grunty:

- mało wysadzinowe: glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina pylasta zwięzła, ił, ił piaszczysty, ił pylasty,

- bardzo wysadzinowe: piasek gliniasty, pył, pył piaszczysty, glina piaszczysta, glina, glina pylasta, ił warwowy

28. Zagęszczalność gruntu - zdolność do uzyskiwania określonej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego ρ_d, w zależności od użytej energii zagęszczenia E_z i sposobu jej użycia oraz rodzaju gruntu i jego wilgotności. W badaniach zagęszczalności gruntów określa się maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego oraz wilgotność optymalną. Metody badania: 1) laboratoryjne - metoda ubijania i metoda wibracyjna, 2) polowe - polegają na określeniu bezpośrednio na terenie budowy zagęszczenia gruntu w zależności od ilości przejść sprzętu ślad po śladzie oraz od grubości warstwy i wilgotności gruntu

29. Wskaźnik zagęszczenia I_s - miara właściwego zagęszczenia nasypu I_s = ρ_d / ρ_ds

gdzie: ρ_d -gęstość objętościowa szkieletu zagęszczonego w nasypie w [g/cm³] ; ρ_ds - maksymalna gęstość szkieletu uzyskiwana przy danej metodzie zagęszczania [g/cm³]

30. Wilgotność optymalna - taka wilgotność gruntu, przy której możemy uzyskać jego maksymalną gęstość objętościową

31. Grunt zbrojony - materiał konstrukcyjny utworzony przez naprzemienne ułożenie na siebie warstw gruntu i innego materiału zwanego zbrojeniem. Zbrojeniem mogą być metalowe taśmy, maty z tworzyw sztucznych, różnego rodzaju ruszty. Rodzaj zależy od przeznaczenia, możliwości inwestora i inwencji projektanta

32. Gabion (gabiony)- prostopadłościenne kosze wykonane z podwójnie skręconej siatki stalowej galwanizowanej cynkiem lub galfanem, bądź dodatkowo pokryte PCW. Stosowane do: murów oporowych, przyczółków mostowych ,przepustów, obudowy skarp i brzegów, budowli hydrotechnicznych, stabilizacji zboczy.

Główne zalety:

• przepuszczalność - nie powodują retencji wody za budowlą,

• elastyczność - deformacje nie powodują spękań i nie dezintegrują konstrukcji,

• pochłanianie hałasu - stosowane jako osłony dźwiękochłonne wzdłuż autostrad,

• trwałość - odporność na korozję, pożar i promieniowanie UV,

• łatwość montażu

• są estetyczne architektonicznie i krajobrazowo - szybko porastają,

• są odporne na sabotaż.

Wymiary: dł. 1,5-4,0m; wys. 0,5-1,0m; szer.1m. oczka 80x100 mm, średnica kamieni: od 80 do 200mm.

---