Ćwiczenie 11

BADANIA POLOWE

I POBIERANIE PRÓBEK GRUNTÓW

1. CEL I ZAKRES BADAŃ TERENOWYCH

Badania podłoża gruntowego przeprowadzane są zazwyczaj w celu poznania istniejącej budowy geologicznej, warunków hydrogeologicznych i geotechnicznych przy projektowaniu i wykonawstwie budowli inżynierskich, a następnie badań w laboratoriach. Ze względu na fakt, że prawidłowe rozpoznanie gruntów zalegających w obszarze oddziaływania obiektu budowlanego odgrywa znacząca rolę przy dalszych ustaleniach parametrów geotechnicznych, wymagane jest wykonanie uprzednio badań terenowych. Badania te dotyczą zazwyczaj terenu obejmującego obszar znacznie większy niż sama budowla tak, aby zlokalizować ewentualne zmiany, jakie mogły zaistnieć po realizacji projektowanych obiektów. Podstawową metodą polowych badań gruntowych są wiercenia badawcze, które stosuje się w celu ustalenia układu warstw gruntowych i wodonośnych oraz piezometrycznych poziomów wód gruntowych, pobrania próbek gruntów i wód gruntowych.

Jeżeli zachodzi potrzeba bardziej szczegółowego określenia układu warstw, pobrania próbek o nienaruszonej strukturze, np. z gruntów skalistych, gruboziarnistych i niespoistych bądź wykonania obciążeń próbnych, to stosuje się wykopy badawcze. Stanowią one uzupełnienie wierceń. Szerokie zastosowanie w badaniach polowych mają sondowania (statyczne, dynamiczne itp.). Są one przydatną i często stosowaną metodą badania podłoża, gdyż na ich podstawie można określić właściwości gruntów in situ, bez zaburzeń spowodowanych wierceniami i pobieraniem próbek gruntów. Do oceny przydatności typowo inżynierskiej stosuje się też obciążenia próbne, badania presjometryczne itp.

2. WYKOPY BADAWCZE (DOŁY PRÓBNE)

Wykopy badawcze polegają na wykonaniu otworów badawczych z przeprowadzeniem badań gruntów i wód gruntowych oraz pobraniu próbek gruntów zalegających w podłożu. Zaletą tych badań jest możliwość pobrania gruntu w taki sposób, że nie narusza to jego struktury oraz dość dokładne odtworzenie przekroju poprzecznego podłoża.

Wykopy badawcze wykonuje się także dla potrzeb próbnych obciążeń gruntu tzw. płytą sztywną oraz przy odkrywkach fundamentów. Ich ograniczeniem jest jednak fakt, że można je przeprowadzać wyłącznie powyżej swobodnego zwierciadła wody gruntowej, a w przypadku gdy występuje ono głębiej - maksymalnie do głębokości 3.0 m., stosując deskowanie skarp. Otwór badawczy dla tego rodzaju badań polowych zaleca się wykonywać szybko i bez przerw, aby odsłonięty grunt nie uległ zmianom pod wpływem czynników zewnętrznych (np. wskutek wysychania), a wody opadowe należy wyprowadzić z wykopu za pomocą studzienek (rys. 1). Wykopy badawcze wykonuje się poza obrysem projektowanych obiektów.

Wszelkie badania w wykopie przeprowadza się w miarę pogłębiania otworu. Po każdej zmianie rodzaju lub stanu gruntu w wykopie należy wykonać badania makroskopowe. Do badania gruntu spoistego zaleca sie stosować ścinarkę obrotową i penetrometr tłoczkowy.

W miejscach wykonywania badań pobiera się próbki o naturalnej wilgotności, a z gruntów przewidzianych w programie badań - próbki o naturalnej strukturze (NNS). Próbki NNS pobiera się z dna wykopu lub półeczki przez wciśnięcie cylindra. Z gruntów skalistych próbki NNS pobiera się w postaci sześciennych brył o boku ok. 25 cm, a z gruntów gruboziarnistych - za pomocą odpowiednich stalowych cylindrów o średnicy min. 25 cm.

Dla każdego wykopu należy sporządzić szkice rzutu poziomego i przekrojów pionowych, przedstawiające przestrzenny układ warstw gruntów i ich lokalizację, rzędne wykonanych badań oraz pobranych próbek gruntów. Do szkiców należy dołączyć opisy przeprowadzonych badań.

3. WIERCENIA

Wiercenia badawcze są najczęściej stosowaną metodą rozpoznawania warunków gruntowo-wodnych dla potrzeb budownictwa. Badania te zaleca się stosować w celu ustalenia układu gruntów badanego terenu (sprofilowania otworów), pobrania próbek gruntu, pobrania próbek wód gruntowych, ustalenia gruntów wodonośnych i poziomów piezometrycznych.

Zalecana głębokość wierceń zależy od rodzaju budowy i przewidywanych warunków wodno-gruntowych. Zaleca się, aby grunt w miejscu posadowienia budowli poznać do takiej głębokości z_max w jakiej następuje oddziaływanie budowli na grunt.

Norma ta zaleca, aby przy ustalaniu głębokości otworów badawczych stosować następujące zasady:

a) dla obiektów liniowych (drogi itp.) rozstaw wierceń nie powinien przekraczać 100 m,

b) dla budowli o zwartym obrysie w planie wiercenia powinny tworzyć trójkąt obejmujący każdą część budowli oddzieloną dylatacjami,

c) w celu uściślenia lokalizacji warstw ściśliwych decydujących o wielkości odkształceń podłoża, należy zwiększyć liczbę wierceń,

d) wiercenia powinny sięgać do głębokości z _max; jeśli na tej głębokości występują grunty bardzo ściśliwe, to należy badać te grunty aż do spągu, natomiast można zmniejszyć głębokość części wierceń, gdy układ warstw gruntów jest regularny.

Wiercenia wykonywane dla potrzeb budownictwa dzieli się, w zależności od sposobu drążenia otworu wiertniczego, na:

a) mechaniczne obrotowe (żerdziowe i rzadko - przewodowe płuczkowe),

b) ręczne okrętne (żerdziowe),

c) specjalne, np. wykonywane przez wciskanie dwudzielnego przewodu, rdzeniowanie i inne).

W praktyce wykonuje się także wiercenia udarowe (obecnie wyłącznie mechaniczne linowe bądź żerdziowe).

Wiercenia udarowe stosowane są głównie w gruntach skalistych. Efektem procesu wiercenia są zwierciny (okruchy skalne). Na podstawie badania petrograficznego tych zwiercin określa się rodzaj przewiercanych gruntów skalistych. Jest to dość trudne badanie, wykonywane zwykle przez geologa i nie jest ujęte w normach budowlanych.

Podstawowy sprzęt do wierceń ręcznych okrętnych (rys. 2) składa się z:

a) klucza okrętnego mocowanego na żerdzi w celu wprowadzania świdrów w grunt,

b) świdrów lub specjalnych końcówek (rys. 3),

c) rur okładzinowych (osłonowych) w celu zabezpieczenia ścian otworu przed obwaleniem się.

W trakcie wiercenia otworów badawczych wykonuje się następujące czynności i badania :

a) pomiar głębokości w odniesieniu do powierzchni terenu w miejscu wiercenia. Zgodnie z zaleceniami normy próbki powinny być pobierane nie rzadziej niż 1,0 m lub gdy następuje zmiana rodzaju, stanu, wilgotności czy barwy gruntu; czyli wykonujemy makroskopowe badania pobranego gruntu.

b) pomiary poziomów piezometrycznych wody gruntowej - PPW dla każdej warstwy wodonośnej,

c) pobieranie próbek gruntu i wody gruntowej w celu wyznaczenia potrzebnych parametrów geotechnicznych w trakcie badań laboratoryjnych.

Rys. 3. Narzędzia i świdry wiertnicze do wierceń okrętnych: a) narzędzia do wydobywania urobków, b) świdry dłutowe

Po zakończeniu wierceń w terenie należy zlikwidować wszystkie otwory, zasypując je gruntem z zachowaniem naturalnych warunków wodnych w podłożu albo stosując metody specjalne (iłowanie itp.). Sposób wykonywania wierceń powinien zapewnić spełnienie następujących wymagań:

− urobek gruntu w świdrze nie może mieć domieszek gruntów z przewierconych wyżej warstw,

− podczas wiercenia nie powinno następować łączenie wód gruntowych z różnych warstw wodonośnych poprzez wykonany otwór,

− w trakcie wiercenia należy zwracać uwagę, czy nie nastąpiło dodatkowe zawilgocenie (uplastycznienie) gruntu przez wodę gruntową.

W laboratorium wyznaczamy takie parametry geotechniczne, które pozwolą nam zaprojektować właściwe posadowienie obiektu lub budowli. Aby wyniki laboratoryjnych oznaczeń właściwości badanych gruntów były miarodajne, niezbędna jest umiejętność prawidłowego pobierania próbek z analizowanego podłoża. W normie PN-74/B-04452 przedstawione zostały różne rodzaje próbek gruntów oraz sposoby ich pobierania, zarówno z otworów wiertniczych, jak i wykopów badawczych.

Rozróżnia się następujące rodzaje próbek gruntów:

Próbki o naturalnym uziarnieniu (symbol NU) pobiera się do badania cech fizycznych gruntów, których oznaczenie nie wymaga zachowania naturalnej wilgotności i struktury gruntów. W czasie wierceń próbki NU pobiera się bezpośrednio ze świdra, a w dołach próbnych wycina się foremne bryły gruntu. Próbki te pobiera się do specjalnych skrzynek (rys. 4) z każdej napotkanej warstwy gruntu różniącego się uziarnieniem, stanem, wilgotnością lub barwą. Próbki te należy pobierać nie rzadziej niż co 1,0 m.

Próbki o naturalnej wilgotności (symbol NW) pobiera się do badania tych cech fizycznych gruntów, których oznaczenie wymaga zachowania naturalnego uziarnienia oraz wilgotności, natomiast nie wymaga zachowania naturalnej struktury gruntu. Próbki te pobiera się w taki sam sposób jak próbki NU, z tym że umieszcza się je w szczelnie zamkniętych opakowaniach (worki foliowe lub słoje o objętości od 0,5 do 1,0 l). Próbki NW pobiera się głównie z gruntów spoistych z takiej samej głębokości, z której pobrano próbkę NU.

Próbki o naturalnej strukturze (symbol NNS) pobiera się do badania wszystkich cech mechanicznych gruntów oraz tych cech fizycznych, których oznaczenie wymaga zachowania naturalnego uziarnienia, wilgotności oraz struktury gruntu. Próbki NNS pobiera się z otworów wiertniczych do cylindrów stalowych za pomocą specjalnego przyrządu. (rys. 5). Przyrząd ten wbija się w dno otworu wiertniczego za pomocą żerdzi. Próbki gruntów znajdujące się w cylindrach uszczelnia się na obu końcach parafiną. Pobieranie próbek NNS z wykopów badawczych polega, w przypadku gruntów spoistych, na wycinaniu kostek zbliżonych kształtem do sześcianu, a w przypadku gruntów sypkich oraz mało spoistych na pobieraniu próbek za pomocą specjalnego urządzenia. Przyrząd ten pozwala na pionowe wciskanie cylindra w grunt bez odchyleń na boki. Ponadto przy wykonywaniu wykopów badawczych pobiera się próbki NNS bezpośrednio do przyrządów laboratoryjnych, np. do pierścieni edometrycznych umieszczonych w specjalnej obudowie. Próbki NNS pobiera się przede wszystkim z gruntów słabych zalegających bezpośrednio pod projektowanymi fundamentami. Z każdej słabej warstwy pobiera się w takim przypadku co najmniej pięć próbek NNS.

Wszystkie opisane powyżej próbki gruntów można przechowywać przed badaniami laboratoryjnymi najwyżej przez okres jednego miesiąca w temperaturze dodatniej, ale zbliżonej do stosunkowo niskich temperatur podłoża w miejscach ciemnych. Transport próbek powinien odbywać się bez wstrząsów. Wiercenia i pobieranie próbek są obecnie wykonywane różnymi, często bardzo nowoczesnymi metodami. Dla przykładu, istnieją urządzenia wciskające specjalne próbniki na żądane głębokości przy pomocy dużych sił. Próbki wód natomiast badane są czasami przy pomocy zapuszczanych wskaźników chemicznych (np. tzw. rurki Drugera), a próbki wody są wyciągane na powierzchnię przez wykorzystanie sił kapilarnych (np. system BAT wykorzystywany w ochronie środowiska).

Zanim przystąpimy do projektowania posadowienia budowli, na podstawie otrzymanych wyników w laboratorium należy sporządzić dokumentację geologiczno-inżynierską podłoża przedstawiając (między innymi) profile analityczne pojedynczych otworów wiertniczych oraz przekroje geotechniczne badanego podłoża gruntowego za pomocą umownych symboli geotechnicznych według PN-86/B-02480 „Grunty budowlane. Podział, nazwy, symbole i określenia”.

Na profilu geotechnicznym (rys. 6) jednego otworu wiertniczego umieszcza się układ gruntów z ich stanami i wilgotnością, poziom piezometryczny wód gruntowych i głębokości pobrania próbek gruntu i wody. Na przekroju geotechniczny, dla którego stosuje się zwykle podstawowe skale: w pionie 1:100 (1:50), a poziomie 1:1000 (500), nawiązuje się do rzędnych w miejscach wykonywanych wierceń.

4. SONDOWANIA

Sondowania zaleca się stosować dla jakościowej oceny zmienności gruntów na różnych głębokościach. Badania te polegają na pogrążeniu w gruncie sond o różnych końcówkach (ostrzach) przez wciskanie, wbijanie lub wkręcanie, oraz oznaczeniu występujących podczas sondowania oporów gruntów. W praktyce geotechnicznej, w zależności od głębokości badawczej i metody wprowadzania ostrza, stosuje się sondowania statyczne i dynamiczne (ciężkie i lekkie). W przypadku obu sondowań pojawia się opór statyczny i dynamiczny gruntu pod końcówką sondy i wzdłuż jej pobocznicy. Opór statyczny przy wciskaniu sondy w grunt q_stat mierzy się bezpośrednio w czasie badania , natomiast opór dynamiczny q_dyn określa się z wzoru

q_dyn =

gdzie:

Q_b - ciężar bijaka,

Q_s - ciężar sondy,

h_b - wysokość opadania bijaka,

e - wpęd sondy przy jednym uderzeniu,

A - pole przekroju końcówki sondy.

Na podstawie przeprowadzonych badań określono, że stosunek granicznego oporu statycznego do dynamicznego wynosi:

1.0 - w glinach i iłach zwartych,

0.75 ÷ 0.5 - w piaskach średniozagęszczonych i zagęszczonych oraz glinach twardoplastycznych,

0.3 - w piaskach luźnych i glinach lub iłach plastycznych.

4.1. Sondowanie statyczne

Sondowanie tego rodzaju polega na wprowadzeniu w grunt sondy wciskanej (SW), składającej się z żerdzi, specjalnego zakończenia (rys. 7) oraz urządzeń do wciskania i pomiaru sił oporu ostrza i pobocznicy końcówki. Urządzenia te powinny zapewniać stałą prędkość zagłębiania końcówki równą 2 ÷ 6 mm/s i równocześnie umożliwiać wykonanie odczytu niezależnie od sił oporu ostrza i pobocznicy - co 10 ÷ 20 cm lub ich ciągły zapis.

Na podstawie wyników pomiarów sporządza się wykresy jednostkowych sił oporu q_c (ostrza) i q_p (pobocznicy), a następnie opór graniczny podłoża. Jest to niewątpliwie zaletą sondowania, gdyż pozwala w pewnym przybliżeniu określić dopuszczalne obciążenia fundamentów bezpośrednich czy palowych. Dokonuje się tego na podstawie zależności korelacyjnych pomiędzy oporem q końcówki a miarą gruntu spoistego (I_L) i niespoistego (I_D), a następnie określa się potrzebne parametry mechaniczne np.: Φ, c, E₀. Pewną niedoskonałością tej metody jest trudność w zachowaniu analogicznych warunków pracy gruntu przy sondowaniu i pod fundamentami, zwłaszcza w przypadku wykonywania pali wierconych, gdy nie można uniknąć chociażby częściowego rozluźnienia i odprężenia podłoża. Przy palach wbijanych natomiast zachodzi zagęszczanie gruntów sypkich lub może dojść do upłynniania się w gruntach tiksotropowych. Dlatego też zalecane jest przeprowadzenie sondowania również po wykonaniu pali, aby ustalić dopuszczalne obciążenia przy aktualnym stanie gruntu, co pozwala zminimalizować liczbę dość pracochłonnych obciążeń próbnych.

4.2. Sondowanie dynamiczne

Badanie tego rodzaju wykorzystuje się głównie w celu oznaczenia stopnia zagęszczenia gruntów sypkich, rzadziej w przypadku gruntów spoistych. Najczęściej stosuje się sondy wbijane o końcówkach: cylindrycznej, stożkowej lub krzyżakowej (Tab. 1).

Tabela 1

Wymagane parametry techniczne dla urządzeń do sondowań dynamicznych.

Rodzaj sondy	Symbol sondy		Żerdzie rurowe			Masa kowadła	Masa młota	Wysokość spadania młota
									Masa 1 m żerdzi	średnica zew.	grubość ścianki
				Energia wbijania
						Kg	mm		kg		m
Lekka	Stożkowa Krzyżakowa ITB-ZW		2.5	22.0	4.5	6.0	10.0	0.50
Ciężka				4.6	42.0	5.0	16.0	65.0	0.75
		Cylin-dryczna		4.6 ÷ 6.2	42.0 ÷ 51.0	5.0 ÷ 5.5	18.0	65.0	0.75

Sonda o końcówce cylindrycznej (Standard Penetration Test - SPT) (rys. 8)przy wbijaniu pobiera do wnętrza odpowiedniego cylindra część gruntu, którą następnie wykorzystuje się do określenia rodzaju czy wilgotności. Miarą zagęszczenia gruntu jest opór stawiany przez grunt przy wbijaniu. Sonda cylindryczna powinna być wbijana jedynie w dno otworu badawczego i wymaga jego stałego pogłębiania. Początkowo wbija się ostrze sondy do położenia zasadniczego, czyli na głębokość 15 cm. Następnie znormalizowanym młotem o masie ok. 65 kg, opadającym z wysokości 75 cm wbija się ostrze na dalsze 30 cm. Częstotliwość uderzeń młota zagłębiającego nie powinna być większa niż 1 uderzenie na 5 sekund. Parametr geotechniczny stanowi liczba uderzeń (N₃₀) potrzebna do zagłębienia sondy na 30 cm. Przy stosowaniu sondy cylindrycznej dla gruntów zalegających poniżej zwierciadła wody gruntowej należy uważać, aby nie nastąpiło rozluźnienie warstwy gruntu wskutek działania ciśnienia spływowego wody.

Orientacyjny stan gruntów sypkich i spoistych w zależności od warunków sondowania podano w tabelach 2, 3.

Tabela 2

Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych w zależności od liczby uderzeń N₃₀

Stan piasku	Stopień zagęszczenia	Liczba uderzeń N30
Bardzo luźny Luźny Średnio zagęszczony Zagęszczony Bardzo zagęszczony	0 < ID ≤ 0.15 0.15 < ID ≤ 0.33 0.33 < ID ≤ 0.67 0.67 < ID ≤ 0.85 0.85 < ID ≤ 1.0	1 ÷ 4 5 ÷ 10 11 ÷ 30 31 ÷ 50 więcej niż 50

Tabela 3

Stopień plastyczności w zależności od liczby uderzeń N₃₀

Stan gruntu spoistego	Liczba uderzeń N30	Stopień plastyczności
Miękkoplastyczny Plastyczny Twardoplastyczny Półzwarty Zwarty	< 4 4 ÷ 8 8 ÷ 15 15 ÷ 30 > 30	IL > 0.50 250< IL ≤ 0.50 0 < IL ≤ 0.25 IL ≤ 0 wn ≤ ws

Sonda stożkowa lub krzyżakowa typu ITB-ZW (rys. 9) przy wprowadzeniu w podłoże pokonuje opór zależny od stopnia zagęszczenia gruntu sypkiego. Sondowanie polega na wbijaniu sondy uderzeniami młota o masie i wysokości opadania jak w tabeli 1. Przy wbijaniu danej sondy należy jednocześnie notować liczbę uderzeń młota na każde 10 cm (N₁₀) wpędu sondy dla odpowiedniej rzędnej terenu. Niedokładne wprowadzenie ostrza może zniekształcić w sposób istotny uzyskane wyniki, przy czym szczególną uwagę należy zwrócić, aby częstotliwość wbijania końcówki poniżej zwierciadła wody gruntowej wynosiła około 1 uderzenia na sekundę.

Sondowanie tego typu jest zalecane przy ustalaniu miąższości i zasięgu warstw nasypowych lub organicznych oraz gdy potrzebna jest znajomość głębokości zalegania stropu skały.

Sonda stożkowa czy krzyżakowa składa się zasadniczo z żerdzi, końcówki oraz z wolnospadowego urządzenia (bijaka) do wprowadzania ostrza w grunt (rys.10). Bijak zbudowany jest z młota (masa czynna) i kowadła połączonego z żerdziami, obejmującego prowadnice młota, zaczepy wolnospadu itp. (masa bierna). Jedynym mankamentem tego sondowania jest konieczność obracania każdego rodzaju sondy stożkowej o 360º co 0.5 m głębokości sondowania, w celu zmniejszenia tarcia wzdłuż żerdzi. W przypadku stosowania sondy krzyżakowej obrót o 360º można wykonać tylko wtedy, gdy krzyżak ma sprzęgło zapewniające swobodny obrót żerdzi.

Sondę stożkową zaleca się zastępować sondą krzyżakową, gdy w tym samym miejscu badawczym należy określić stopień zagęszczenia I_D gruntów sypkich i wytrzymałość na ścinanie τ_max i τ_min gruntów spoistych. Szczególne zastosowanie ma sonda krzyżakowa do ścinania gruntów słabych (miękkoplastycznych glin i iłów oraz mułów, namułów i torfów), które mają Φ_u ≈ 0, a c_u ≈ τ_max. Po parokrotnym obrocie krzyżaka otrzymuje się Φ_r ≈ 0, a c_r ≈ τ_min. Schemat pracy sondy krzyżakowej przedstawiono na rysunku11.

Przyjmuje się, że w słabych gruntach spoistych Φ ≈ 0, a opór stawia jedynie kohezja c. Dla krzyżaka o płaskich krawędziach wartość kohezji wyznacza się z wzoru

τ = c = ,

a dla krzyżaka o ściętych krawędziach według wzoru

τ = c = ,

gdzie oznaczenia jak na rysunku 11.

Przy wbijaniu i obracaniu sondy krzyżakowej powstaje zazwyczaj znaczny dodatkowy opór w przypadku użycia zgiętych żerdzi. Dlatego przed każdym sondowaniem należy je zmontować i sprawdzić ich stan. Natomiast przy sondowaniu w gruntach miękkoplastycznych dodatkowy opór powstaje wskutek lepkości gruntu do żerdzi. Najbardziej miarodajne wyniki ścinania obrotowego krzyżaka uzyskuje się w otworach, na głębokość ok. 0.5 ÷ 1.0 m poniżej dna; można także stosować sondę ze sprzęgłem, co pozwala określić opór tarcia żerdzi w gruncie.

Wyniki sondowań stożkiem czy krzyżakiem zaleca się interpretować za pomocą odpowiednich nomogramów według PN-74/B-04452 „Grunty budowlane. Badania polowe”.

Sonda wkręcana spiralna ST (rys. 12) zbudowana jest z odpowiedniej spiralnej końcówki, żerdzi stalowej pełnej o średnicy 22 mm w odcinkach o długości 1.0 m i podstawy dla odważników. Sondę wkręcaną zagłębia się w grunt na głębokość 1.0 m, osadza na żerdzi zacisk automatyczny, a następnie obciąża. Jeżeli w tak przygotowanej sondzie nie nastąpił ruch obrotowy, należy zwiększyć obciążenie. Gdy sonda przestanie zagłębiać się samoczynnie pod wpływem obciążania konieczne jest nadanie jej ruchu obrotowego pokrętłem, z tym że jeden półobrót powinien trwać około 3.5 s. Sondowanie należy uznać za zakończone, gdy końcówka osiągnie głębokość podaną w programie badań, lub gdy zagłębia się mniej niż 10 cm po 50 obrotach.

Dokumentacja sondowania powinna zawierać odpowiednio dla:

a) sond statycznych: numer i datę sondowania, lokalizację i rzędną terenu miejsca sondowania, wykres ciągłej rejestracji sił oporu w funkcji głębokości lub wykaz sił oporu i głębokości co 10 czy 20 cm, wykaz przerw w sondowaniu oraz czas ich trwania, jeśli przekraczają one 15 minut;

b) sondy cylindrycznej: metrykę otworu, ewentualnie szkice otworu badawczego wraz z opisanym miejscem, głębokością sondowania oraz liczbą uderzeń N₃₀;

c) sondy stożkowej czy krzyżakowej: metrykę otworu jak dla sondy cylindrycznej, oraz wykaz zakresów głębokości i odpowiadających im liczb uderzeń młota;

d) sondy wkręcanej: metrykę otworu, rejestr obserwacji głębokości wkręcania się końcówki sondy odpowiadające poszczególnym obciążeniom i liczbą półobrotów, które zastosowano w celu zagłębienia końcówki we wszystkich zakresach głębokości o wielkości 10 cm.

5. Geofizyczne metody badań terenowych

Metody te stanowią zazwyczaj uzupełnienie wierceń badawczych i pozwalają na dokładniejsze ustalenie przebiegu warstw między wykonanymi otworami wiertniczymi. Najczęściej w zastosowaniu do problemów geotechniki stosuje się metodę elektrooporową (elektryczną) i sejsmiczną.

Metoda elektrooporowa jest stosowana do rozwarstwienia lub kartografowania podłoża budowlanego, z wykorzystaniem do tego różnic w oporności elektrycznej różnych warstw podłoża. Ponieważ na wartość właściwego oporu elektrycznego gruntu wpływ ma cały szereg czynników, konieczna jest przy interpretacji wyników tego badania szczegółowa analiza budowy geologicznej danego terenu, określonej na podstawie wierceń badawczych.

Wartość właściwego oporu elektrycznego zależy głównie od składu granulometrycznego, porowatości, wilgotności, składu mineralnego i chemicznego gruntu oraz wody gruntowej i temperatury otoczenia. Badania elektrooporowe wykonuje się zasadniczo w dwóch wariantach: sondowania oraz profilowania elektrooporowe. Pierwszy rodzaj badań przeprowadza się przepuszczając przez podłoże stały lub zmienny prąd elektryczny o określonym natężeniu I, który wprowadzany jest do gruntu za pomocą dwóch elektrod zasilających. Jednocześnie mierzy się różnicę potencjałów pomiędzy dwiema innymi elektrodami, które pełnią funkcję elektrod pomiarowych. Interpretacja pomiarów polega na określeniu miąższości i oporności właściwych poszczególnych warstw. Do tego celu najczęściej stosuje się rozwiązanie graficzne (porównuje się poszczególne gałęzie otrzymanej krzywej z krzywymi wzorcowymi). Drugim wariantem metody elektrooporowej jest profilowanie elektryczne polegające na utrzymaniu stałej odległości pomiędzy elektrodami zasilającymi oraz zmianie położenia otoczenia układu pomiarowego (punktu badania), który jest przemieszczany wzdłuż profilu badawczego.

Badania sejsmiczne polegają na wywołaniu w badanym ośrodku drgań za pomocą silnego uderzenia lub eksplozji. Znając prędkość rozchodzenie się fali poprzecznej i podłużnej w danym ośrodku oraz jego gęstość, można (korzystając z poniższych wzorów) określić moduł Younga oraz współczynnik Poissona

= ,

,

gdzie:

V_p - prędkość fali podłużnej,

V_s - prędkość fali poprzecznej,

E' - moduł Younga,

ρ - gęstość objętościowa gruntu,

ν - współczynnik Poissona.

Metoda sejsmiczna daje jednak poprawne wyniki jedynie dla ośrodków IDealnie sprężystych. Ponieważ grunt nie jest ciałem o charakterystyce liniowej, wyniki tych badań należy traktować wyłącznie jako przybliżone i nie zaleca się ich wykorzystywać przy ocenie stateczności ośrodka.

6. Badanie podłoża gruntowego a ochrona środowiska

Odwiercenie nawet płytkiego otworu może doprowadzić do skażenia środowiska na przykład do „zrzucenia” (zwykle skażonych płytkich) wód podpowierzchniowych do niżej zalegających wód wgłębnych (zazwyczaj czystych). Takie przykłady, wiążące się z wykonywaniem wierceń czy innych badań terenowych (np. sondowania itp) można mnożyć.

Obecna cywilizacja nakłada na inżyniera obowiązek troski o ochronę środowiska wodno-gruntowego. W Polsce wykonywanie prac geologicznych dla budownictwa reguluje ustawa z 1994 roku Prawo geologiczne i górnicze. Zgodnie z ustawą:

a. Wiercenia i wykopy badawcze (tzw. roboty geologiczne) można wykonywać jedynie na podstawie tzw. Projektu prac geologicznych.

b. Projekt prac geologicznych zatwierdza wojewoda albo Minister Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa (MOŚZNiL) zależnie od rangi pracy.

c. Wykonawca robót geologicznych ma obowiązek zgłosić zamiar wykonywania tych robót właściwym organom.

d. Po wykonaniu robót geologicznych i prac kameralnych opracowywana jest Dokumentacja geologiczno-inżynierska, która podlega zatwierdzeniu przez wojewodę lub MOŚZNiL.

e. Treści, jakie ma zawierać ww. dokumentacja, regulują odpowiednie przepisy.

f. Prace geologiczne dla potrzeb budownictwa mogą wykonywać jedynie osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje, które stwierdza MOŚZNiL.

g. Niestosowanie się do ww. przepisów jest karalne.

---