BUDOWA DRÓG I - egzamin

Przykładowe zagadnienia

Opracowała:

Kornelia Januszkiewicz

1. Badania terenowe i laboratoryjne związane z projektowaniem robót ziemnych - cel, etapy, zakres.

Badania terenowe i laboratoryjne związane z projektowaniem robót ziemnych mają na celu ocenę warunków geotechnicznych, a dokładniej maja dostarczyć informacji dotyczących:

- form zalegania warstw gruntu

- grubości warstw gruntu

- rodzaju grunt

- warunków wodnych

- szczegółowych danych o właściwościach i stanie gruntu.

Informacje te mają na celu:

- dostosowanie trasy do istniejących warunków gruntowo-wodnych (np. omijanie bagien)

- określenie przydatności gruntów na nasypy oraz jako podłoże pod nawierzchnie

- prawidłowe zaprojektowanie przekrojów poprzecznych w nasypie i wykopie (kształt, nachylenie skarp)

- określenie sposobów odwodnienia wgłębnego i powierzchniowego

- prawidłowe zaprojektowanie konstrukcji nawierzchni drogowej (kolejowej)

- ocena przydatności gruntów do stabilizacji

- wyszukanie złóż materiałów miejscowych

- prawidłowe określenie technologii robót.

Wyróżnia się 3 podstawowe etapy badań podłoża:

1. Rozpoznawczy - faza studiów

2. Podstawowy - faza dokumentacji (dla uzyskania wskazań lokalizacyjnych, decyzji, materiałów przetargowych - koncepcji projektu wstępnego, budowlanego, wykonawczego)

3. Uzupełniający - w fazie projektowania, budowy, utrzymania, modernizacji.

Etap rozpoznawczy - ma na celu dostarczenie informacji dotyczących podłoża gruntowego:

- ogólny model budowy geologicznej i warunków hydrologicznych

- określenie obszarów szczególnie niekorzystnych

- możliwość uzyskania materiałów do budowli ziemnych

- dane do ogólnej oceny wpływu obiektu na środowisko.

Badania obejmują:

- analizę materiałów archiwalnych

- szczegółowy przegląd terenu.

ZAKRES:

2. Metody kontroli zagęszczenia gruntu w nasypie, wymagania.

- Badanie wskaźnika zagęszczenia I_s

- gęstość objętościowa szkieletu

- maksymalna gęstość objętościowa szkieletu (z badania Proctora)

- Badanie wskaźnika odkształcenia I_o (stosunek modułów odkształcenia wtórnego do pierwotnego E₂/E₁) - dla materiałów zbyt grubych, by wykonać badanie Proctora

3. Dlaczego krzywa Proctora rośnie, osiąga maksimum, a następnie opada? Jak energia zagęszczania wpływa na optymalne parametry zagęszczania gruntu?

Grunt osiąga maksymalne zagęszczenie dla wilgotności optymalnej. Gdy wilgotność wzrasta od stosunkowo niskiej wartości woda pozwala na lepsze ułożenie ziarn gruntu (redukcja tarcia, ułatwienie przemieszczania się). Po przekroczeniu wilgotności optymalnej ziarna są rozpychane przez wodę i zajmuje ona ich miejsce, przeciwdziałając ścisłemu ułożeniu.

Stosuje się dwie metody laboratoryjnego zagęszczania gruntów drobnoziarnistych przez ubijanie w cylindrze:

- metodę normalną (Proctora) - 0,59 J/cm³ - „A”

- metodę zmodyfikowaną - 2,65 J/cm³ - „B”.

E_B > E_A ⇒ ρ_dsB > ρ_dsA i w_optB < w_optA

4. Omówić metodę przybliżonego obliczania objętości robót ziemnych w robotach liniowych.

METODA PROTODIAGONOWA

Obliczenia wykonuje się na podstawie profilu podłużnego i przekroju normalnego.

Założenia metody:

- teren nie ma spadku poprzecznego

- pochylenie skarp w nasypie i w wykopie nie zmienia się i wynosi 1:n₁ i 1:n₂

- pomija się roboty ziemne związane z rowami.

Kolejne czynności:

- ustalenie powierzchni Ω - oddzielnie Ω_N i Ω_W

- obliczenie b_N i b_W

- obliczenie przeciętnej rzędnej roboczej wykopu i nasypu ze wzoru
(
i
)

- obliczenie średniej powierzchni przekroju F_śrN i F_śrW

- obliczenie objętości

5. Co to jest:

• wskaźnik zagęszczenia gruntu

- gęstość objętościowa szkieletu

- maksymalna gęstość objętościowa szkieletu (z badania Proctora)

• wilgotność gruntu - stosunek masy wody zawartej w badanej próbce gruntu do masy jej szkieletu gruntowego

wilgotność optymalna - wilgotność, przy której grunt zagęszczony w sposób znormalizowany uzyska maksymalną wartość gęstości szkieletu gruntowego.

• wskaźnik plastyczności gruntu

I_P = w_L - w_P

w_L - granica płynności

w_P - granica plastyczności

Według I_P określamy stopień plastyczności

• przekrój przejściowy - przekrój odcinkowy, w którym powierzchnie wykopu i nasypu są równe F_W=F_N.

W przekroju przejściowym następuje zmiana charakteru robót ziemnych.

Jest on położony w pobliżu przekroju zerowego.

• korona zastępcza robót ziemnych?

jest to korona w stanie zerowym, gdy przewidziane jest wykonanie nawierzchni sposobem korytowym.

6. Rodzaje walców do zagęszczania gruntów. Wady i zalety. Zakres stosowania.

Rodzaje walców:

- gładkie stalowe (statyczne)

- na kołach ogumionych

- okołkowane i podobne

- wibracyjne

- oscylacyjne.

Walce gładkie stalowe

Zastosowanie walców gładkich

- przy zagęszczaniu nasypów są mało wydajne, stosowane raczej rzadko

- są używane do zagęszczania warstw konstrukcyjnych nawierzchni (odsączająca, podbudowa) przy grubościach ok. 20 cm

- są niezastąpione w walcowaniu MMA, pracują w zespole z walcem na kołach ogumionych

Wada: obciążenie przekazywane jest na małą powierzchnię, mała głębokość efektywnego zagęszczania.

Walce na kołach ogumionych

Służą do zagęszczania:

- gruntów spoistych

- gruntów sypkich

- warstw konstrukcyjnych powierzchni

- mieszanek mineralno-asfaltowych

- powierzchniowych utrwaleń.

Nie nadają się do:

- gruntów skalnych

- piasków równoziarnistych.

Powierzchnia przekazywania nacisku jest stosunkowo duża i w związku z tym zagęszczanie może odbywać się w grubszych warstwach niż w przypadku walców gładkich (np. d 30-50 cm, zależnie od masy walca i zagęszczalności gruntu).

Ciśnienie kontaktowe z zagęszczonym materiałem jest mniejsze niż dla walców stalowych. Można zagęszczać nawet miękkie kruszywo (np. wapień) bez obawy o miażdżenie ziaren. Również w przypadku zagęszczania powierzchniowych utrwaleń nie pękają ziarna kruszywa.

Walce okołkowane i podobne

Obciążenie jest skoncentrowane na małej powierzchni - kołki przebijają grunt, przenikają w głąb i zagęszczają go do małej powierzchni.

Zastosowanie: grunty pylaste i spoiste.

Niezastąpione w zagęszczaniu gruntów zbrylonych (np. przesuszone grunty spoiste).

Nieprzydatne do gruntów sypkich i warstw konstrukcyjnych.

Walce wibracyjne

Dzięki wibracji zmniejsza się tarcie pomiędzy ziarnami (gruntu, kruszywa, MMA) co znacznie ułatwia zagęszczanie.

Zastosowanie: walce wibracyjne nadają się przede wszystkim do zagęszczania materiałów o dużym tarciu wewnętrznym

- gruntów gruboziarnistych

- podbudów drogowych

- MMA z dużą zawartością kruszyw łamanych

Jako jedyne umożliwiają zagęszczanie gruntów trudno zagęszczalnych ze względu na równoziarnistość.

Zalety:

- duża głębokość zagęszczania

- mała liczba przejść do uzyskania wymaganego I_s

- lekkie.

Wady:

- przy zagęszczaniu gruntu - nie zagęszczają dobrze wierzchniej warstwy (5-10cm) - konieczna współpraca walca na kołach ogumionych, który uzupełnia zagęszczenie

- mniejsza niezawodność w porównaniu z innymi rodzajami walców ze względu na drgania

- wibracja nie powoduje zagęszczenia gruntów spoistych, w przypadku mokrych gruntów spoistych może nastąpić naruszenie struktury w skutek zjawiska tiksotropii (przejście z żelu zol).

Walce oscylacyjne

Zalety:

- poprzez bęben nie przenoszą żadnych uderzeń na zagęszczony materiał co nie powoduje niszczenia ziarn (nie podskakują i nie miażdzą ziarn). Przenoszone są natomiast na podłoże rewersyjne siły tnące przyspieszające intensywność zagęszczania

- wtórne rozluźnienie, zwłaszcza cienkich, nośnych warstw bębnami wibracyjnymi należy do przeszłości - walce oscylacyjne nie powodują wtórnego rozluźniania podłoża

- kontrola głębokości rozchodzenia poziomej fali

- można stosować na mostach, wiaduktach

- mogą pracować w bezpośrednim sąsiedztwie budowli.

7. Naszkicować poniższe zależności:

• CBR od wskaźnika zagęszczenia gruntu

• w_opt gruntu od energii zagęszczania

Im większa energia zagęszczania tym mniejsza w_opt (E_B > E_A).

• wartości modułu sprężystości od zawartości frakcji pyłowej i iłowej w gruncie

• wilgotności optymalnej od wskaźnika plastyczności gruntu.

8. Co to jest wskaźnik zagęszczenia gruntu? Gdzie znajduje zastosowanie i w jaki sposób w praktyce wyznacza się wskaźnik zagęszczenia gruntu?

- gęstość objętościowa szkieletu

- maksymalna gęstość objętościowa szkieletu (z badania Proctora)

Metoda bezpośrednia - pobranie próbki do cylindra o znanej objętości lub wolunometrem

Metoda pośrednia (izotopowa):

urządzenia izotopowe umożliwiają natychmiastowy odczyt wartości I_s, ciągłą kontrolę zagęszczenia, jednak dopuszczalne są tylko do bieżącej kontroli stanu zagęszczenia.

Zastosowanie: badanie zagęszczenia nasypów, ale jest to metoda bardzo kosztowna.

9. Ogólne zasady budowy nasypów.

1. Nasypy powinny być wznoszone z zachowaniem przekroju poprzecznego i profilu podłużnego określonego w projekcie.

2. Nasypy należy wykonywać metodą warstwową.

3. Nasypy powinny być wznoszone równomiernie na całej szerokości.

4. Grubość warstwy w stanie luźnym powinna być odpowiednio dobrana w zależności od rodzaju gruntu i sprzętu do zagęszczania.

5. Do wykonania kolejnej warstwy można przystąpić po odbiorze poprzedniej warstwy przez Nadzór.

6. Grunty o różnych właściwościach należy wbudować w oddzielnych warstwach o jednakowej grubości na całej szerokości nasypu.

7. Warstwy gruntu przepuszczalnego należy wbudowywać poziomo, a gruntu mało przepuszczalnego ze spadkiem górnej powierzchni około 4%. Na terenie płaskim - spadek dwustronny, na pochyleniu - jednostronny zgodny ze spadkiem terenu.

8. Grunty spoiste należy wbudować w dolne, a niespoiste w górne partie nasypu.

9. Górne warstwy nasypu o grubości co najmniej 0,5m należy wykonać z gruntu o współczynniku „K” co najmniej 8m/dobę. Alternatywnie, za zgodą Inżyniera, górną warstwę nasypu można ulepszyć poprzez stabilizację spoiwem (cement, wapno, popioły lotne).

10. Na terenach o wysokim zwg oraz zalewowych dolne części nasypu o grubości co najmniej 0,5 m powyżej najwyższego poziomu wody należy wykonać z gruntu przepuszczalnego.

11. Grunt przywieziony na miejsce wbudowania powinien być bezzwłocznie wbudowany w nasyp.

10. Spulchnienie gruntu - kiedy i w jaki sposób uwzględnia się spulchnienie gruntu w robotach ziemnych? Ile gruntu należy wbudować w nasyp o objętości geometrycznej 1000 m³, jeżeli współczynnik spulchnienia trwałego gruntu wynosi 10%?

Spulchnienie - jest to zdolność gruntu do powiększania swej objętości na skutek naruszenia naturalnej spoistości i struktury. Zależy od rodzaju gruntu i sposobu odspajania.

Rozróżnia się 2 rodzaje spulchnienia:

- chwilowe (początkowe) - występuje podczas odspajania gruntu, ważne w planowaniu transportu gruntu. Spulchnienie chwilowe zawsze jest dodatnie. Zawsze je uwzględniamy.

- trwałe (końcowe) - określa stan (spulchnienie) gruntu po wbudowaniu w nasyp, w odniesieniu do stanu rodzimego (zaleganie - wykop), wiąże się z bilansem robót ziemnych. Spulchnienie trwałe może być dodatnie lub ujemne:

- jeżeli grunt wbudowany w nasyp jest mniej zagęszczony niż w stanie rodzimym - dodatnie (1, 2, 3%)

- jeżeli grunt wbudowany w nasyp jest bardziej (lepiej) zagęszczony niż w stanie rodzimym - spulchnienie ujemne.

α - współczynnik spulchnienia trwałego [%]

β - współczynnik spulchnienia chwilowego [%]

Współczynnik spulchnienia jest to wyrażona w % zmiana objętości gruntu względem objętości w stanie rodzimym (w wykopie).

Współczynniki te uwzględnia się w projektowaniu i organizacji wykonawstwa robót.

Ile m³ gruntu należy wbudować w nasyp o objętości 1000m³ jeżeli współczynnik spulchnienia trwałego wynosi -10%?

Ile m³ nasypu wykonamy?

11. Omówić metody przybliżonego obliczania objętości robót ziemnych w robotach powierzchniowych.

Metody przybliżone: metoda przekrojów poprzecznych i metoda warstwic.

METODA PRZEKROJÓW POPRZECZNYCH

Kolejność czynności:

1. Narysowanie równolegle do przyjętego kierunku szeregu przekrojów poprzecznych przez całą szerokość obszaru projektowanych robót ziemnych i naniesienie linii robót ziemnych w każdym przekroju poprzecznym (powierzchnia plantowania).

2. Obliczenie powierzchni przekrojów - oddzielenie nasypu i wykopu F_N i F_W.

3. Obliczenie średnich powierzchni i sąsiednich przekrojów - obliczenie w nasypie i wykopie

4. Obliczenie objętości robót ziemnych między każdą parą przekrojów i zsumowanie ich ⇒V_N i V_W

Jest to metoda przybliżona ze względu na trudności w wiernym uwzględnieniu w obliczeniach zmian ukształtowania terenu.

Dla uzyskania w miarę dokładnych wyników obliczenia należy powtórzyć co najmniej 3-krotnie dla różnych układów przekrojów, a jako objętość wykopów i nasypów należy przyjąć średnie arytmetyczne z uzyskanych wyników obliczeń.

METODA WARSTWIC (PRZEKROJÓW POZIOMYCH)

Do obliczeń tą metodą wykorzystuje się dwa układy warstwic:

- terenu istniejącego

- powierzchni projektowanego korpusu ziemnego.

Punkty przecięcia warstwic istniejących z projektowanymi są łączone. Powstają linie zerowe robót ziemnych. Linie zerowe stanowią granice między wykopami i nasypami.

Do obliczenia objętości wykorzystuje się powierzchnie przekrojów poprzecznych POZIOMYCH - na poziomie kolejnych warstwic. Są to powierzchnie zawarte między poszczególnymi jednoimiennymi warstwicami.

W przekroju A-A

h - skok warstwicowy

Objętość elementarną obliczamy ze wzoru:

a całkowitą ze wzoru (W i N oddzielnie):

Dokładność obliczeń można zwiększyć zmniejszając skok warstwicowy.

12. Jakie grunty są nieprzydatne do budowy nasypów i dlaczego?

- grunty organiczne (torfy, namuły, gleba) - są ściśliwe, nienośne, wodochłonne

- grunty bardzo spoiste (w_L>65%) - grunty wrażliwe na wodę, „trudne technologicznie”

- grunty niezagęszczalne i trudnozagęszczalne - nie gwarantują stabilności korpusu i nośności podłoża

- grunty zasolone (>5%) - wodochłonne, sole są wypłukiwane (w Polsce nie stanowią problemu, ale np. w krajach arabskich).

13. Następujące grunty: żwir rzeczny, glina piaszczysta, ił, piasek drobny uszereguj według:

• rosnącej wartości miarodajnej wskaźnika CBR (tzn. od najmniejszej do największej)

CBR maleje ze spoistością:

ił

glina piaszczysta

piasek rzeczny

żwir rzeczny

• rosnącej wartości wilgotności optymalnej (tzn. od najmniejszej do największej).

żwir rzeczny

piasek drobny

glina piaszczysta

ił

14. Dla poniższych danych narysować krzywa Brucknera i zaproponować rozdział mas ziemnych. Podać ilość gruntu do przewozu w: przerzucie poprzecznym, transporcie podłużnym i transporcie poprzecznym.

Odległość między przekrojami poprzecznymi [m]	Objętość robót ziemnych między przekrojami [m^3]
		WYKOP	NASYP
20	10	50
20	30	40
20	30	20
20	150	100
20	60	40
20	10	30
20	10	80
20	10	50
20	50	0
20	70	0
20	60	10

15. Wykonanie robót ziemnych z zastosowaniem spycharek.

SPYCHARKI

Są to maszyny przeznaczone do odspajania i przemieszczania gruntu na niewielkie odległości.

Podstawowe zastosowanie:

- wykonywanie zasadniczych robót ziemnych (W→N) przy odległościach do 100 m

- zbieranie pryzmowanie humusu

- oczyszczanie placu budowy

- plantowanie terenu

- zasypywanie wykopów, rowów.

W nowoczesnych spycharkach podwozie jest przeważnie gąsienicowe, a sterowanie hydrauliczne.

Element roboczy spycharki to LEMIESZ. Jest możliwa zmiana położenia lemiesza:

- unoszenie/opuszczanie

- zmiana kąta zgarniania (do 10°)

- kąt skrawania (cięcia) (do 15°).

Oprócz tego lemiesz może być ustawiony pod kątem prostym do osi spycharki lub ukośnie - kąt przesuwu do 30° (spychanie gruntu na bok).

Cykl roboczy spycharki składa się z następujących faz:

- skrawanie gruntu

- transport (przemieszczanie urobku) gruntu

- rozłożenie gruntu

- powrót.

Skrawanie

Aby w pełni wykorzystać moc silnika stosuje się klinowy lub grzebieniowy (zębaty) sposób skrawania.

Jeżeli sposób ten jest niemożliwy do zastosowania (np. zdejmowanie humusu) stosuje się sposób płaski (prostokątny). Sposób ten nadaje się do gruntów łatwo odspajalnych.

Przemieszczanie

Optymalna odległość wynosi 30-40 m, maksymalna 100 m. Wynika to ze spadku wydajności w związku ze stratami urobku na boki. Przy odległościach przekraczających 50 m należy zakładać uzupełnianie urobku przed dodatkowe skrawanie lub współpracę dwóch spycharek (pryzma pośrednia).

Większa wydajność spycharki:

- jazda po jednym śladzie

- praca w zespole.

Rozłożenie gruntu

Powrót

Przy odległościach do 50 m przeważnie następuje na biegu wstecznym, przy większych odległościach - przodem, po zawróceniu, na wyższym biegu.

WYDAJNOŚĆ SPYCHARKI zależy od:

- odległości transportu

- rodzaju (kategorii) gruntu

- wymiarów lemiesza

- mocy silnika

- szybkości jazdy

- wykorzystania czasu roboczego

- pochylenia terenu.

W - wydajność

q - teoretyczna „pojemność” lemiesza [m³]

S_t - współczynnik zagęszczenia gruntu [1/(1+0,01β)]

S_n - współczynnik napełnienia lemiesza

S_wcz - współczynnik wykorzystania czasu pracy (0,85-0,90)

t - czas trwania cyklu roboczego [min]

ϕ - kąt stoku naturalnego

Uwzględnia się czasem straty urobku w ilości 0,5% na 1m drogi transportu - współczynnik (1-0,005L). Wówczas nie uwzględnia się przeważnie współczynnika S_n.

Wydajność można podnieść organizując przemieszczanie gruntu spycharkami poruszającymi się równolegle lub w niewielkim odstępie.

Pojedyncza spycharka - koryto.

Wpływ odległości transportu na wydajność.

Wydajność spycharek znacznie spada w miarę wzrostu odległości transportu. Przy wzroście odległości z 20 do 100 m może zmniejszyć się 3-4 krotnie.

Wpływ pochylenia na wydajność

Wydajność spycharek znacznie spada przy pracy na wzniesieniach. Na spadkach wydajność spycharek wzrasta. Przy pochyleniu 10% wzrost może wynosić nawet 40%.

16. Czynniki niszczące korpus ziemny. Wymienić, omówić oddziaływanie i skutki oraz przeciwdziałanie.

CZYNNIKI NISZCZĄCE KORPUS ZIEMNY

Do głównych czynników niszczących należą:

- obciążenie użytkowe (oddziaływanie pojazdów)

- woda

- czynniki atmosferyczne (opady, temperatura, wiatr).

1. Obciążenia użytkowe - oddziaływanie statyczne (naprężenia pionowe) oraz dynamiczne.

Obciążenia użytkowe mogą powodować dogęszczenie gruntu (koleiny, nierównomierne osiadanie) lub rozluźnienie gruntu (głównie pod płytami nawierzchni betonowej, pod podkładami kolejowymi - zjawisko „pompowania”).

Strefa czynna korpusu - obserwuje się w niej dodatkowe naprężenia związane z obciążeniami eksploatacyjnymi. Przyjmuje się, że strefa czynna korpusu sięga poziomu, na którym naprężenia dodatkowe wynoszą 5% naprężeń działających na koronie.

Dogęszczanie występuje częściej niż rozluźnienie.

2. Woda

- opadowa

- bieżąca

- stojąca

- gruntowa (kapilarna).

Główne skutki niszczącego działania wody:

- obniżenie nośności podłoża gruntowego - uplastycznienie gruntów spoistych, migracja cząstek gruntu w gruntach niespoistych

- obniżenie wytrzymałości gruntu na ścinanie - spływ skarp

- erozja skarp.

3. Temperatura

- ujemna - powstanie wysadzin - woda + mróz + grunt wysadzinowy (wysadzina - soczewka lodowa powstająca w gruncie)

- dodatnia - skurcz gruntów spoistych (pękanie), utrata przez grunty sypkie pozornej spoistości.

Wiatr

- erozja skarp.

Przeciwdziałanie czynnikom niszczącym korpus ziemny odbywa się zarówno w fazie projektowania jak i wykonania korpusu.

PROJEKT:

- przyjęcie właściwej geometrii korpusu ziemnego - zapewnienie stateczności (nachylenia)

- odwodnienie

- założenie wykorzystania odpowiednich gruntów

- przyjęcie właściwej technologii wykonania robót ziemnych (zagęszczanie)

- w szczególnych przypadkach - projekt posadowienia nasypu (słabonośne podłoże gruntowe).

WYKONANIE: ogólnie - przestrzeganie wymagań projektowych, kontrola jakości robót.

- dobór odpowiednich gruntów

- kształtowanie korpusu zgodnie z projektem

- zagęszczanie gruntów

- wykonanie urządzeń odwadniających (rowy, dreny)

- zabezpieczanie skarp przed erozją.

17. Zastrzeżenia w stosunku do gruntów do budowy nasypów: na czym polegają, dlaczego formułuje się zastrzeżenia (omówić każde osobno).

Klasyfikacja podana w OST D-02.00.00 jak i w PN-S-02205

Określa się grunty:

- przydatne (bez zastrzeżeń)

- przydatne z zastrzeżeniami.

Zastrzeżenia dotyczą:

- miejsca wbudowania (strefa korpusu)

- warunków lokalnych (dostęp wody, położenie zwg)

- wysokości korpusu

- technologii (ulepszanie spoiwem, przesuszenie, wypełnienie wolnych przestrzeni).

Ponadto istnieje grupa gruntów nieprzydatnych do budowy nasypów:

- grunty organiczne (torfy, namuły, gleba) - są to grunty ściśliwe, nienośne, wodochłonne

- grunty bardzo spoiste (w_L>65%) - grunty wrażliwe na wodę, „trudne technologicznie”

- grunty niezagęszczalne i trudnozagęszczalne - nie gwarantują stabilności korpusu i nośności podłoża

- grunty zasolone (>5%) - wodochłonne, sole są wypłukiwane (w Polsce nie stanowią problemu, ale np. w krajach arabskich).

18. Sposoby posadowienia nasypu komunikacyjnego na podłożu słabonośnym. Omówić czynniki decydujące o wyborze sposobu.

METODY BUDOWY NASYPÓW NA SŁABYM PODŁOŻU

1. Posadowienie nasypu na stropie warstwy mocnej.

Nasyp swoją podstawą oprze się o grunt nieściśliwy.

Jest to możliwe w 2 przypadkach:

- grunty organiczne (torf, namuły) są „mocne”

- grunty organiczne bardzo słabe płynne (wypieranie ciężarem nasypu słabego gruntu - metoda czołowa budowy nasypu)

Budowanie nasypów na palach lub kolumnach

kolumna stabilizowana wapnem - namuły, iły, ale nie torfy. Przekazują nacisk na nośne podłoże.

Materac - z pnie drzew lub z geosyntetyków.

2. Posadowienie nasypu na warstwie słabej

Problemem są tu osiadania.

Przyspieszenie osiadań:

- przeciążenie

- skrócenie drogi filtracji - drenaż pionowy

Pod wpływem przyłożonego obciążenia, ze strefy obciążonej odpływa woda.

Przeciętnie jest skuteczne bo grunty nie mają cech sprężystych - nie wrócą do sytuacji wyjściowej (namuły, iły, torfy). (nadnasyp, później usuwany)

Skrócenie drogi filtracji - wykonuje się kolumny z przepuszczalnego materiału np. żwir lub pospółka. Woda odpływa najczęściej do góry, skąd spływa potem do rowów.

3. Rozwiązanie pośrednie - częściowe usunięcie gruntu słabego

Efekt zastosowania nasypu przeciążającego

19. Co to jest krzywa Brucknera? Do czego się ją wykorzystuje i jakie są jej podstawowe cechy?

ROZDZIAŁ OBJĘTOŚCI MAS ZIEMNYCH W ROBOTACH LINIOWYCH

Wykorzystuje się analityczno-graficzną metodę Brucknera. Pozwala ona na dokonanie rozdziału objętości mas ziemnych w robotach liniowych.

W metodzie Brucknera wykorzystuje się:

- wykres objętości mas ziemnych

- wykres rozdziału mas ziemnych

- profil podłużny trasy.

Otrzymuje się SCHEMAT ROZDZIAŁU I TRANSPORTU MAS ZIEMNYCH w rozbiciu na:

- poszczególne odcinki trasy

- rodzaj transportu

- rodzaj sprzętu.

Stanowi on podstawę organizacji i kosztorysowania robót ziemnych.

ZASTOSOWANIE METODY BRUCKNERA

1. Ustalenie odcinków, na których roboty ziemne się bilansują i można zastosować transport podłużny.

2. Ustalenie odcinków, na których należy zastosować transport poprzeczny oraz objętości do przewozu.

3. Przeprowadzenie ewentualnych korekt niwelety ze względu na bilans mas ziemnych.

Ograniczenia:

Metoda Brucknera nie uwzględnia właściwości gruntów, warunków wodnych i czasu wykonania robót. Operuje przekrojami pionowymi, podczas gdy roboty ziemne powinny być wykonane metodą warstwową.

20. Budowa nasypów w przypadku zalegania w podłożu gruntów słabonośnych:

• posadowienie nasypu na stropie warstwy mocnej - stosowane technologie, czynniki ograniczające zakres stosowania metody

• sposoby przyspieszenia konsolidacji słabego podłoża pod wznoszonym nasypem.

METODY BUDOWY NASYPÓW NA SŁABYM PODŁOŻU

1. Posadowienie nasypu na stropie warstwy mocnej.

Nasyp swoją podstawą oprze się o grunt nieściśliwy.

Jest to możliwe w 2 przypadkach:

- grunty organiczne (torf, namuły) są „mocne”

- grunty organiczne bardzo słabe płynne (wypieranie ciężarem nasypu słabego gruntu - metoda czołowa budowy nasypu)

Budowanie nasypów na palach lub kolumnach

kolumna stabilizowana wapnem - namuły, iły, ale nie torfy. Przekazują nacisk na nośne podłoże.

Materac - z pnie drzew lub z geosyntetyków.

2. Posadowienie nasypu na warstwie słabej

Problemem są tu osiadania.

Przyspieszenie osiadań:

- przeciążenie

- skrócenie drogi filtracji - drenaż pionowy

Pod wpływem przyłożonego obciążenia, ze strefy obciążonej odpływa woda.

Przeciętnie jest skuteczne bo grunty nie mają cech sprężystych - nie wrócą do sytuacji wyjściowej (namuły, iły, torfy). (nadnasyp, później usuwany)

Skrócenie drogi filtracji - wykonuje się kolumny z przepuszczalnego materiału np. żwir lub pospółka. Woda odpływa najczęściej do góry, skąd spływa potem do rowów.

3. Rozwiązanie pośrednie - częściowe usunięcie gruntu słabego

Efekt zastosowania nasypu przeciążającego

21. Co to jest wysadzina? W jakich warunkach i w jaki sposób powstaje wysadzina?

WYSADZINA - wypiętrzona nawierzchnia spowodowana tworzeniem się soczewek lodowych, które z biegiem czasu narastają. Efektem końcowym wysadziny jest przełom.

(Wysadzinowość jest to zdolność gruntu do tworzenia soczewek lodowych narastających w miarę upływu czasu, powodujących wypiętrzanie nawierzchni, czyli WYSADZINY).

Warunki wystąpienia wysadziny:

- grunt wysadzinowy

- woda

- mróz - kontakt z wodą.

W wyniku działania mrozu na wodę zawartą w gruncie powyżej granicy przemarzania powstaje soczewka lodowa, która z czasem narasta. Tworzenie się wysadziny nie polega więc tylko na zamarzaniu wody w gruncie (co wiąże się z przyrostem objętości). Gdyby tylko ten przyrost objętości powodował wysadzinę, byłaby ona mała (woda zwiększa objętość o 9% podczas zamarzania). Stwierdzone wysadziny są znacznie większe.

O wielkości wysadzin decydują:

- intensywność podciągania kapilarnego

- sposób oddziaływania mrozu (intensywność, długotrwałość, rozkład temperatur w okresie zimy).

ZAPOBIEGANIE WYSADZINOM

polega na wyeliminowaniu przynajmniej jednego z trzech czynników powodujących wysadziny (grunt, woda, mróz).

Sposoby:

- odpowiednie poprowadzenie niwelety drogi - dobór wysokości korpusu nad zwg, z uwzględnieniem przemarzania

- prawidłowe wykorzystanie gruntów w budowie nasypów - grunty niewysadzinowe w strefie przemarzania

- ulepszanie podłoża w wykopach - stabilizacja (lub ew. wymiana, jednak jest ona kosztowna)

- odcięcie dopływu wody od dołu poprzez wykonanie warstwy drenażowej odcinającej, oraz od góry i od boku - utwardzone pobocze, zalewanie spękań, sprawny drenaż

- zastosowanie materiałów termoizolacyjnych - typowe w krajach skandynawskich (idealna warstwa np. ze styropianu).

Zapobieganie przełomom, gdy wysadziny wystąpiły polega na ograniczeniu lub wstrzymaniu ruchu.

22. Geosyntetyki:

• podział geosyntetyków. Krótkie omówienie rodzajów geosyntetyków.

• jakie funkcje mogą pełnić geosyntetyki w konstrukcjach inżynierskich - wymień funkcje i krótko scharakteryzuj.

GEOSYNTETYKI

- materiały syntetyczne z tworzyw sztucznych stosowane w kontakcie z gruntem - w robotach ziemnych.

Przepuszczalne dla cieczy:

GEOTEKSTYLIA:

- geowłókniny - nie ma uporządkowanego kierunku ułożenia włókien

- geotkaniny - mają 2 kierunki włókien

- geodzianiny

GEOSIATKI (różnica w budowie i grubości):

- przeplatane

- zgrzewane

- ciągnione

PRODUKTY POKREWNE:

- geomaty (maty przeciwerozyjne)

- geokompozyty (kompozyt drenażowy - zastępuje dren)

- geocele

Nieprzepuszczalne dla cieczy:

- geomembrany

- geotekstylia specjalne (bentonitowe maty)

FUNKCJE GEOSYNTETYKÓW:

1. separacyjna

2. drenażowa

3. filtracyjna

4. wzmocnienie (zbrojenie)

1. Geosyntetyk umieszczony na styku dwóch gruntów o wyraźnie zróżnicowanym uziarnieniu, zapobiega ich wymieszaniu.

2. Geosyntetyk umieszczony w gruncie przejmuje wodę i prowadzi ją do określonego miejsca.

3.Geosyntetyk umieszczony w powierzchni styku (na granicy) dwóch gruntów o różnych właściwościach zapobiega przemieszczaniu się cząstek gruntu w poprzek granicy, umożliwia jednak swobodny przepływ wody.

4. Geosyntetyk zwiększa wytrzymałość gruntu lub innego ośrodka, w którym jest umieszczony.

Właściwości strukturalne:

- masa powierzchniowa

- grubość

- wielkość porów

- procentowy udział otworów w powierzchni

- tarcie.

Właściwości mechaniczne:

- maksymalna wytrzymałość i odkształcenie na rozciąganie

- wytrzymałość na przebicie, rozdarcie, pękanie, ścieranie

- charakterystyka przy pełzaniu.

Właściwości hydrauliczne:

- przepuszczalność w kierunku prostopadłym, kapilarność

-

Właściwości charakteryzujące trwałość:

- odporność na UV

23. Ocenić przydatność następujących gruntów do budowy nasypu (krótko uzasadnić):

Właściwość	Grunt 1	Grunt 2	Grunt 3	Grunt 4
1. Przesiew [%]: 20 mm 5 mm 2 mm 1 mm 0,5 mm 0,05 mm	100 100 60 35 20 10	100 100 100 90 70 40	90 60 40 250 10 3	100 80 60 10 5 0
2. WL [%]	35	40	-	-
3. WP [%]	20	20	-	-
4. CBR [%]	7	5	18	10
5. Hkb [m]	0,90	1,50	0,05	0,02
6. Zaw. części org. [%]	10	0	0	0

16

Opracowała: Kornelia Januszkiewicz

---