1. 1 Geneza skał i gruntów.

2 Procesy geologiczne tworzące skały i grunty.

3 Grunt jako produkt wietrzenia skał.

4 Ilaste produkty wietrzenia skał.

1.1 Grunty tworzą wierzchnia warstwę litosfery, są to materiały powstałe z wietrzenia fizycznego, chemicznego i organicznego oraz rozdrobnienia mechanicznego skał pierwotnych.

1.2 Procesy geologiczne

- wewnętrzne ( ciśnienie górotwórcze, temp. w głębszych strefach)

- zjawiska wulkaniczne

- trzęsienia ziemi

- przesuwanie się wielkich mas skorupy ziemskiej

- ruchy tektoniczne ( górotwórcze, lądotwórcze i neotektoniczne)

- zewnętrzne (czynniki atmosferyczne, organizmy żywe)

- wietrzenie ( fizyczne, chemiczne, biologiczne) dotyczy rozpadu i rozkładu skał

- erozja (rzeczna, lodowcowa, powietrzna) dotyczy niszczenia pow. terenu i zmiany jego rzeźby

- denudacja - obniżenie terenu spowodowane wietrzeniem i erozja

- transport

- akumulacja

1.3 Grunty jako produkty wietrzenia skal

- grunty składają się z tych samych minerałów co skały

-właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne materiałów decydują o właściwościach gruntów

- bloki, głazy i ziarna żwiru maja ten sam skald mineralny co skały z których powstały w skutek wietrzenia

- ziarna piasku składają się z najodporniejszych na wietrzenie minerałów (kwarc, krzemionka)

- cząstki pyłowe zawierają oprócz kwarcu także miki i skalenie (nieodporne na wietrzenie chemiczne)

- cząstki iłowe składają się przeważnie z materiałów ilastych (produkt wietrzenia chemicznego skaleni i mik)

1.4 Minerały ilaste

- w geologii inżynierskiej szczególnie ważne są ilaste produkty wietrzenia (szeroko rozprzestrzenione)

- grupa KAOLINITU - twardość strukturalna i Male uleganie działaniu wody

- grupa MONTMORYLONITU - nietrwała struktura (wymiana cząstek minerału) wykazują pęcznienie, ściśliwość i nie przepuszczalność wody

- grupa ILITU - właściwości pośrednie miedzy powyższymi

2. 1 Woda w gruncie.

2 Prawa rządzące ruchem wody.

3 Zjawiska dynamiczne związane z ruchem wody gruntowej.

4 Ciśnienie spływowe

5 Wypór

2.1 Rodzaje wody w gruncie

- woda znajdująca się w gruncie wpływa na jego zachowanie się pod obciążeniem oraz powoduje zmianę właściwości fizycznych i mechanicznych

- w podłoży gruntowym występuje woda

- błonkowata (związana z cząstka gruntu)

- nie ulega sile grawitacji

- nie wytwarza ciśnienia hydrostatycznego

- ma większa gęstość od zwyklej wody

- kapilarna

- nie wywołuje ciśnienia hydrostatycznego

- wolna (gruntowa)

- swobodnie wypełnia pory

- całkowicie podlega sile grawitacji

- wywołuje ciśnienie hydrostatyczne

- lód

- ma znaczenie dla przemieszczania się wody i na właściwości gruntu

2.2 Warunki ruchu wody w gruncie

- ruch wody w warunkach naturalnych jest spowodowany silami grawitacji

- siły grawitacji dążą do wyrównania roznic poziomow wody w porach

- aby nastąpił ruch wody !!!!!!

- grunt musi być przepuszczalny

- musi zaistnieć różnicą ciśnień wody miedzy dwoma punktami (spadek hydrauliczny) OBA WARUNKI JEDNOCZESNIE

2.3 Filtracja

- przepływ wody w gruncie zależy od

- uziarnienia

- struktury

- porowatości

- temperatura i lepkość wody

- drobniejsze ziarna - większe opory ruchu wody

Prawo Darcy dla ruchu laminarnego

- liniowa zależność miedzy prędkością filtracji a spadkiem hydraulicznym

- miara filtracji jest współczynnik filtracji (stalą Darcy)

-jest wielkością charakterystyczna dla danego rodzaju gruntu

- zależy od porowatości, uziarnienia i temperatury

- NIE zależy od spadku hydraulicznego

2.4 Ciśnienie spływowe

- przepływająca przez grunt woda wywiera na jego szkielet ciśnienie

- powyższe ciśnienie odnosi się do jednostki objętości gruntu i jest ciśnieniem spływowym (hydrodynamicznym)

- jest skierowane zgodnie z kierunkiem filtracji

-jest silą z jaka woda działa na wybrana objętość gruntu

Skutki ciśnienia spływowego

- w przypadku ruchu wody gruntowej wartość ciężaru objętości gruntu z uwzględnieniem wyporu zmienia się na skutek działania ciśnienia spływowego

- może dojść do upłynnienia gruntu

- kurzawka

- wyparcie gruntu

- przebicie hydrauliczne

- sufozja

2.5 Wypór w gruncie

- ciśnieniem hydrostatyczne działa na ciało (szkielet gruntu) zanurzone w wodzie powoduje jego wypieranie

- szkielet gruntowy poddany sile wyporu jest pozornie lżejszy i wywiera mniejszy nacisk na niższe warstwy gruntu

- ciężar objętościowy gruntu poddanego sile wyporu nazywa się pozornym ciężarem objętości szkieletu gruntowego (ciężarem obj. gruntu z uwzględnieniem wyporu)

y = (1-n)(γs - γw)

n - porowatość

γs - ciężar właściwy szkieletu gruntowego

γw -ciężar wody

3. 1 Naprężenia w ośrodku gruntowym.

2 Źródła naprężeń w przestrzeni gruntowej

3.1 Naprężenia

- normalne Ϭ = N/A N prostopadle A

- styczne τ = T/A T II A

Naprężenia pierwotne

- naprężenia wywołane ciężarem wyżej lezących warstw gruntu (ze wzrostem głębokości naprężenia rosną

Naprężenia od siły skupionej

- gdy jest woda w gruncie to ciężar zmienia się na ciężar objętościowy pozorny co powoduje ze ciężar gruntu zmniejsza się

3.2 Założenia do wyznaczania naprężeń

- pod fundamentem budowli oraz pod budowla występują naprężenia od ciężaru wyżej lezących warstw gruntu i ciężaru budowli

- dla obciążeń zewnętrznych (w przypadku inżynierskim) przyjmuje się ośrodek gruntowy jako:

- półprzestrzeń sprężysta (liniowo odkształcalna)

- jednorodna

- izotropowa (działanie jednakowych śladowych naprężenia wywołuje jednakowe odkształcenia)

4. 1 Odkształcenia w ośrodku gruntowym. ?????

2 Związki miedzy odkształceniami i naprężeniami. ?????

3 Osiadanie gruntu.

4 konsolidacja

4.1

4.2

4.3 Osiadanie jest to powolny ruch gruntu, w wyniku którego powierzchnia terenu ulega obniżeniu i powstaje niecka.

Osiadanie zachodzi najczęściej pod wpływem:

-ciężaru warstw nadległych (kompakcja),

-ciężaru obiektu budowlanego lub nasypu posadowionego na gruncie,

-obniżenia zwierciadła wód gruntowych,

ale także w wyniku:

-usunięcia materiału niżej leżącego przez jego rozpuszczenie lub wymycie (sufozja)

-wybranie materiału niżej leżącego przez człowieka w obszarach górniczych.

4.4 Konsolidacja w mechanice gruntów proces zagęszczania gruntu pod własnym lub zewnętrznym obciążeniem. Konsolidacji ulegają różne grunty mineralne (szczególnie istotna jest ona w przypadku iłów i innych gruntów spoistych) oraz organiczne (np. torf, gytia i inne). Mechanizm konsolidacji oparty jest na zmniejszaniu się przestrzeni porowej (a więc też objętości gruntu) i dyssypacji wody i przyjmuje się, że ma odmienny charakter w przypadku gruntów mineralnych oraz organicznych.

5. 1 Wytrzymałość gruntu na ścinanie.

2 Przestrzeń naprężeni głównych. ?????

3 Hipoteza Coulomba-Mohra

1. Wytrzymałość gruntu na ścinanie w geotechnice, mechanice gruntów oznacza maksymalną siłę ścinającą lub też maksymalny opór stawiany tej sile przez grunt, po przekroczeniu którego dochodzi do znacznej deformacji plastycznej.

2. Naprężenie pierwotne, naprężenie geostatyczne to naprężenie powstające w gruncie od ciężaru wyżej leżących warstw.

5.3 Model Coulomba-Mohra

Opisuje zachowanie sztywnych materiałów takich, jak beton lub nasypy gruzu pod naprężeniem normalnym i ścinającym. Ogólnie teoria znajduje zastosowanie w przypadku materiałów, których wytrzymałość na ściskanie znacznie przekracza wytrzymałość na rozciąganie. W geotechnice i geologii inżynierskiej jest ona stosowana do opisu wytrzymałości na ścinanie gruntów luźnych i skalistych.

τ = Ϭ*tan fi +C C=0 grunt sypki

tan fi tarcie wewnętrzne

C spójność

T=N*tan fi

T=S równowagi graniczna

N*tan fi = G*sin alfa

G*cos alfa * tan fi = G*sin alfa

tan fi = tan alfa

fi = alfa

F = T /S = G*cos alfa * tan fi / G* sin alfa

F = tan fi / tan alfa

Stosunek większy lub równy od 1,5

6. 1 Ruchy mas ziemnych.

2 Stateczność budowli ziemnych

6.1 Rodzaje ruchu mas ziemnych

- osuwisko - ruch mas gruntu w dół wzdłuż krzywoliniowej powierzchni poślizgu

- zsuw - obsuniecie się górnej warstwy gruntu po powierzchni poślizgu zbliżonej kształtem do płaszczyzny (grunty niespoiste)

- spływ - płyniecie masy gruntowej (gruntu przesyconego woda) bez określonej powierzchni poślizgu

- obryw - oderwanie i runiecie w dół z dużą szybkością mas skalnych

Rodzaje osuwisk

- osuwisko asekwentne - tworzy się w jednorodnych gruntach nieuwarstwionych; powierzchnia poślizgu w przybliżeniu kształt kola

- osuwisko konsekwentne- powierzchnia poślizgu jest zgodna z jakaś powierzchnia naturalna istniejąca w budowie geologicznej zbocza

- osuwisko insekwentne - powierzchnia poślizgu przecina wielowarstwowy masyw stoku w poprzez różnych gruntów

6.2 Ocena stateczności

- jedna z podstawowych analiz geotechnicznych wykonywana dla:

- zboczy (stoków) naturalnych

- skarp wykopów i nasypów

- budowli posada wianych na stokach

- konstrukcji oporowych

- skarp składowisk odpadów i osadników

- ocena stateczności zbocza polega na obliczeniu minimalnego współczynnika stateczności

Metody wyznaczania współczynnika stateczności

- sztywno-plastyczne (równowagi granicznej)

- płaskiej powierzchni poślizgu

- blokowe (paskowe)

- oparte na kołowej powierzchni poślizgu

- oparte na dowolnej powierzchni poślizgu

- sprężysto-plastyczne

- elementów skończonych

- różnic skończonych

- elementów brzegowych

---