s gli"

4.5. Konsolidacja i konsystencja gruntu

Bardzo istotną cechą podłoża budowlanego jest jego skonsolidowanie (skomprymowanie. upakowanie). Znacznie wyższymi walorami budowlanymi charakteryzuje się podłoże, którego grunty były w swej historii obciążone lądołodem, nadległymi warstwami gruntowymi, czy też obiektami budowlanymi. Grunty uprzednio skonsolidowane charakteryzują się większymi wartościami modułów ściśliwości niż osady młode, zmniejszające znacznie swą objętość pod wpływem obciążenia.

Istnieje wyraźna zależność między wiekiem i genezą gruntów, a ich konsolidacją. I tak za grunty dobrze skonsolidowane uważa się spoiste i sypkie grunty trzeciorzędowe i starsze. Gruntami dobrze skonsolidowanymi są plejstoceńskie osady lodowcowe i wodnolodowcowe. Słabiej skonsolidowane są plejstoceńskie utwory rzeczne. Za słabo skonsolidowane uważa się grunty uformowane w efekcie procesów eolicznych, limnicznych, deluwialnych.

Konsolidacje czwartorzędowych gruntów sypkich wyrazić można za pomocą stopnia zagęszczenia (Id); wyraża on w pewien sposób stosunek zagęszczenia gruntu w stanie naturalnym do zagęszczenia maksymalnego, jaki może on osiągnąć. Grunty luźne (In) mają Id <0,33, średnio zagęszczone Id =0,33 -0,67, zagęszczone I_D= 0,67-0,80, bardzo zagęszczone I_D=0,80 - 1,0. Stopnie zagęszczenia bada się zasadniczo w terenie za pomocą specjalnych sond. I tak w przypadku sondy lekkiej (SL) uważa się, że jeżeli końcówka sondy wraz z żerdzią zagłębia się w grunt 10 cm przy ilości 1 - 5 uderzeń 10 kg młota spadającego z wysokości 0,5 m, to piasek jest w stanie luźnym. Jeżeli ilość uderzeń młota wynosi odpowiednio 5 - 22 - grunt jest średnio zagęszczony, 22-50 - grunt jest zagęszczony, powyżej 50 - grunt jest bardzo zagęszczony.

Obserwuje się, że holoceńskie piaski rzeczne i wydmowe są zazwyczaj luźne (Io jest mniejsze od 0,3), plejstoceńskie osady rzeczne mają Id =0,3 -0,4. Osady fluwioglacjalne nie obciążone w swej historii lądołodem charakteryzują się wartościami Id= 0,5 -0,6, jeżeli były obciążone lądołodem wartość Id wrasta do 0,7-0,8. Zwraca uwagę fakt, że w przypowierzchniowej części podłoża w sposób sztuczny następować może zmniejszenie badanego terenowo stopnia zagęszczenia. Podobnie w przypadku nawodnionej warstwy piasków zaznaczać się może pozorne podwyższenie zagęszczenia, które związane jest z oddziaływaniem ciśnienia hydrostatycznego na wbijaną końcówkę sondy.

W przypadku gruntów spoistych za normą PN-81/B-03020 wydzielić można cztery grupy konsolidacji gruntów: A - grunty spoiste morenowe skonsolidowane przez obciążenie lądołodem; B - spoiste grunty morenowe nieskonsolidowane lądołodem oraz spoiste grunty innej genezy skonsolidowane przez lądolód, C - grunty spoiste innej genezy nieskonsolidowane przez lądolód, D - iły niezależnie od genezy.

Na podstawie ustalonych grup konsolidacji można z tabel zawartych w normie PN-81/B-03020 odczytać dla nich normowe parametry geotechniczne (kąt tarcia wewnętrznego, spójność, moduł ściśliwości), które są potrzebne do wyliczenia bezpiecznych obciążeń podłoża budowlanego.

Należy jednak zwrócić uwagę, że w przypadku gruntów spoistych ich wartość budowlana w poważnym stopniu zależy od wilgotności osadu. Znajduje to odbicie w konsystencji gruntu, którą charakteryzuje się za pomocą stopnia plastyczności (II) Gru suche, z których nie można uformować kulki, znajdują się w konsystencji zwartej (zw jeżeli kulka daje się uformować, ale nie można jej rozwałeczkować, grunt ma konsysten półzwartą (pzw), wartości II są mniejsze od zera. Grunty, z których można uformow kuleczkę i ukształtować z niej wałeczek, znajdują sie w konsystencji plastycznej, dla któ wartości II mieszczą się w przedziale 0-1, Wydziela się tu stan twardoplastyczny (tpl), g I_L = 0 - 0,25; stan plastyczny (pl) gdy II - 0,25 - 0,5; stan miękkoplastyczny (mpl), g II ~ 0,5 - 1,0. W przypadku, gdy grunt rozpływa się w ręku i nie można z niego ukształtow kuleczki, ani wałeczka, ma on konsystencję płynną (pł), a II jest większe od 1,0.

4.6. Ułożenie przestrzenne warstw gruntowych

Układ przestrzennego zalegania warstw gruntowych czyli ławic jest jednym z podst wowych czynników rzutujących na wartość budowlaną terenu. Najkorzystniejsze z pur widzenia budowlanego jest podłoże jednorodne, składające się z gruntów o jednakowyc właściwościach fizyko-mechaniczych. Taki typ podłoża występuje w przyrodzie stosunków rzadko.

Poziome warstwowanie gruntu obserwuje się, gdy naprzemianlegie ułożone są warst o różnych cechach litologicznych (rys. 4.2). Często w podłożu występują mniej regulam soczewkowate przeławicenia różnych rodzajów gruntu, które w przekrojach geologicznyc mogą mieć charakter zazębiających się przewarstwień. Zazwyczaj podłoże gruntowe zdeformowany układ ławic, wyrażający się nieforemnymi skupieniami przestrzennymi współzalegających gruntów czy też ukośnym w stosunku do poziomu układem warstw. Ułożenie takie może być odbiciem złożonej sedymentacji osadów (np. utwory moreny czołowej), oddziaływaniem szeregu procesów geologicznych po osadzeniu się gruntów. Szczególnie istotne jest zaburzenie pierwotnego układu warstw wywołane procesami gladtektonicznymi. W wyniku dynamicznego i statycznego oddziaływania lądolodu na powierzchnię, po której się on przemieszczał, nastąpiło wyciśnięcie z głębokiego podłoża, przesunięcie i przemieszanie osadów różnego wieku i genezy. W podłożu zaburzonym giacitektonicznie w znacznym udziale występuje materiał trzeciorzędowy ułożony w formie fałdów, łusek lub nieregularnych porwaków.

Należy też zwrócić uwagę, że poszczególne ławice gruntu bardzo rzadko bywają jednorodne. Najczęściej są one warstewkowane czyli laminowane, np. poziomo, skośnie, krzyżowo, spływowo (rys. 4.3). Warstwy iłów trzeciorzędowych mają ślady złupkowacenia wraz z różnokierunkowym układem siatki spękań. To ostatnie zjawisko często obserwuje się w przesuszonych gruntach czwartorzędowych, na przykład wśród glin zwałowych i iłów wstęgowych.

Chcąc liczbowo ująć zróżnicowanie układu warstw w podłożu budowlanym, posłużyć się można opracowanym przez W. Kowalskiego (1971) współczynnikiem zmienności poziomej (Wzp), który na podstawie zróżnicowania układu warstw gruntowych w sąsiadujących ze sobą profilach geotechnicznych wylicza się ze wzoru (rys. 4.4):

43