WYKŁAD XII - 18.01.2011

1. W USA:

1. Nie przejmują się klasyfikacjami genetycznymi, tylko bazują sztywno na uziarnieniu gruntu

2. Kolejny etap to rozróżnianie wśród grup gruntu kolejnych podgrup na podstawie znowu uziarnienia, wysortowania oraz wskaźnika plastyczności

2. Nowa klasyfikacja gruntów wg normy PN-EN ISO - Geoinżynieria Mosty i Tunele, 04/2006

3. Gruntoznawstwo regionalne:

1. Charakterystyka wybranych grup gruntów:

1. Grunty spoiste „trzeciorzędowe” (paleogeńsko-neogeńskie)

2. Grunty spoiste czwartorzędowe

3. Grunty niespoiste plejstoceńskie

4. Grunty niespoiste holoceńskie

2. typy map wykorzystywanych w geologii inżynierskiej

3. powierzchniowe ruchy mas - stateczność zboczy i skarp

4. zasady sporządzania dokumentacji geologiczno-inżynierskiej

4. Grunty spoiste trzeciorzędowe:

1. Iły mioceńskie zachodniej części Pogórza Karpackiego

2. Iły mioceński zapadliska przedkarpackiego

3. Iły mio-plioceńskie serii poznańskiej

5. Grunty spoiste czwartorzędowe:

1. Iły warwowe Mazowsza

2. Gliny zwałowe środkowego Mazowsza, Płocka oraz rejonu Turka i Konina

3. Lessy wyżyn: Lubelskiej i Sandomierskiej

6. Grunty sypkie plejstoceńskie

1. Grunty glacjalne

2. Grunty fluwioglacjalne

7. Grunty sypkie holoceńskie:

1. Grunty aluwialne

2. Grunty jeziorne

3. Grunty morskie

4. Grunty eoliczne

5. Grunty organiczne

8. Iły mioceńskie zachodniej części Pogórza Karpackiego. Uzasadnienie zainteresowania:

1. Częste występowanie w partiach przypowierzchniowych oraz w nadkładzie serii solnej

2. Powstawanie licznych osuwisk oraz przełomów drogowych

3. W latach: 50-tych, 60-tych i 70-tych perspektywy budowy nowych kopalń soli

4. Wkraczanie z inwestycjami budowlanymi w coraz głębsze podłoże (kondygnacyjne podziemne)

Kłopotliwe ze względów budowlanych ze względu na silne pęcznienie, skłonność do osuwisk.

Charakterystyka geologiczno-inżynierska: bardzo niska porowatość (6-19%), bardzo duża spójność, wysokie, jak na tego typu grunty, kąty tarcia wewnętrznego (24-29 stopni). Gęstość właściwa i objętościowa mają dość stałe, zbliżone warunki.

9. Iły mioceńskie zapadliska przedkaprackiego. Uzasadnienie zainteresowania:

1. Nadkład przy odkrywkowej eksploatacji siarki (stateczność skarpy)

Występuje 5 różnych typów litologicznych tych iłów, które wynika ze zmiennego składu mineralnego: illity (wapniowe minerały ilaste), kaolinity, haloizyty, montmorylonity, kwarc, piryt. Skład mineralny wpływa na hydrofilność: duże zróżnicowanie maksymalnych wartości.

10. Iły mio-plioceński serii poznańskiej. Ich wiek zmieniał się w czasie ze względu na brak możliwości ich dokładnego wydatowania. Iły poznańskie tak naprawdę są rozprzestrzenione na terenie całej Polski, ponieważ odkładały się one w basenie sedymentacyjnym. Głębokość tego zbiornika pogłębiała się ku wschodowi. Na zachodzie mają ok.100 m miąższości, ku wschodowi rośnie ku 150 m.

Utworzenie iłów niektórzy wiążą z zamykaniem Paratetydy (zbiornik słonowodny); a inni z dopływem wód z rzek do wielkiego jeziora (zbiornik słodkowodny). Wiek: środkowy trzeciorzęd. Plamistość iłów pstrych wynika z oksydacji żelaza.

Seria poznańska składa się z trzech ogniw: szare (najstarsze), zielone, pstre.

Własności fizyczno-mechaniczne iłów serii poznańskiej - wnioski:

1. gęstość właściwa szkieletu ziarnowego (średnia) - 2,72 g/cm3

2. gęstość objętościowa (średnia) - 2,09 g/cm3

3. wilgotność naturalna zmienia się w zależności od uziarnienia (37-13%)

4. ze wzrostem wilgotności maleją: kąt tarcia wewnętrznego i spójność

5. ze wzrostem zawartości frakcji iłowej wzrastają: wilgotność naturalna, wskaźnik plastyczności, pęcznienie

11. Plejstocen w Polsce. O trzech (wg niektórych czterech) zlodowaceniach świadczą pokłady gliny.

1. G2 - zlodowacenie południowopolskie

2. G3 - zlodowacenia środkowopolskie

3. G4 - zlodowacenie północnopolskie

12. Grunty spoiste czwartorzędowe - iły warwowe Mazowsza.

1. Zbudowane z warw, czyli lamin (warstwy jasne i ciemne). W odróżnieniu od iłów poznańskich nadają się świetnie do datowania. Warstwy jasne (piaszczyste) i iłowe mają zdecydowanie różne cechy.

13. Gliny zwałowe rejonu Turka i Konina.

1. Charakterystyka glin zwałowych - wytrzymałość na ścinanie.

14. Lessy w Polsce:

1. Zajmują 6% powierzchni Polski

2. Na obszarze Polski wydzielane są trzy prowincje lessowe:

1. Lubelska z Roztoczem

2. Kielecko-sandomierska

3. Podkarpacka

3. charakterystyka lessów:

1. skała makroporowata, wapnista, stanowi podłoże żyznych gelb

2. w Chinach zajmują obszar większy od Europy, mają miąższość
   do 300 m

3. wydzielono dwie facje lessów: a) związaną z wietrzeniem mrozowym na przedpolu lodowców plejstoceńskich; b) związanym z wywiewaniem pyłów z pustyń - eoliczne (lessy ciepłe i zimne)

4. Berg wysunął koncepcję, że lessy stanowią pokrywę wietrzeniową na iłach trzeciorzędowych (proces lessowienia)

5. w Europie panuje teoria eolicznego pochodzenia lessów

6. lessy są zawsze gruntem o układzie trójfazowym

4. Lessy - grunty zapadowe, rozmywane, nieskonsolidowane, drobnoziarniste, spoiste, wapniste, zawierają do 30% CaCO3

5. W lessach występuje zjawisko samoczynnego tworzenia pionowych ścian po upływie pewnego czasu i ich podtrzymywania

6. Lessy - mają mieszany typ wiązań strukturalnych koagulacyjno-cementowy

7. Obszary lessowe graniczące z obszarami sejsmicznymi w trakcie wstrząsów ulegają kompletnej dezintegracji i powstaje grunt, które może ulec upłynnieniu w trakcie ułamka sekundy w wyniku nawalnego deszczu

8. Uziarnienie lessu jest zróżnicowane w zależności od miejsca występowania

15. Grunty glacjalne - związane ze wzgórzami moren czołowych, z morenami dennymi oraz drumlinami.

1. Moreny czołowe (rozumiane tutaj jako rodzaj osadu):

1. Grunty gruboklastyczne (piaski grube i średnie, pospółki, żwiry, głazy), głazowiska

2. Bruk morenowy (głazowiska, w których wolne przestrzenie wypełniają pospółki i piaski grube

2. Moreny denne:

1. Zróżnicowanie osadów na piaski lodowcowe i wodno-lodowcowe o zmiennej granulacji (piaski lodowcowe: drobnoziarnista, pylasta do średnioziarnistej; piaski fluwioglacjalne: drobno-, średnio-
   i gruboziarniste).

3. Drumliny - litologia osadów sypkich jak w morenie dennej

16. Grunty fluwioglacjalne:

1. Sandry:

1. Zespoły piaszczysto-żwirowe z licznymi przewarstwieniami żwirów różnej miąższości - strefa przylegająca do moreny czołowej

2. Zespoły pylasto-piaszczyste przewarstwiane pyłami piaszczystymi i pyłami - typowy zespół głównej masy sandru

2. Ozy - zespół żwirowo-piaszczysty niekiedy z głazowiskami, zawiera również pospółki i piaski o różnej granulacji, dobrze przesortowane z podrzędnymi wkładkami pylastymi

3. Kemy - zespół żwirowo-piaszczysty składający się z warstwowanych różnoziarnistych piasków pylastych, drobnych i średnich, rzadziej grubych z warstwami żwiru i pospółek

17. Grunty sypkie holoceńskie:

1. Grunty aluwialne - zróżnicowane pod względem uziarnienia, związane z różnowiekowymi terasami rzek, deltami, stożkami napływowymi

2. Grunty jeziorne - zespół pylasto-piaszczysty reprezentowany przez piaski drobne i średnie, rzadziej grube z lokalnymi soczewkami żwiru. Barwa takich piasków jest sinoszara - związane jest to z tym, że są cały czas nawodnione.

3. Grunty morskie - związane z polskim wybrzeżem, możliwe do zaklasyfikowania w trzech zespołach (piaszczystym - dominującym, pospółkowo-piaszczystym oraz drobnopiaszczysto-pyłowym)

4. Grunty organiczne - ważniejsze typy gruntów organicznych:

1. Trzeciorzędowe formacje burowęglowe

2. Kopalne czwartorzędowe serie organiczne

3. Holoceńskie osady organiczne jezior, teraz, delt rzecznych

Wraz ze wzrostem organiczności gruntu, wzrasta porowatość i wskaźnik porowatości.

18. Grunt eoliczne - obszary wydm śródlądowych.

WYKŁAD XIII - 26.01.2011

1. Kryteria wydzielenia przestrzennych jednostek gruntów budowlanych stosowanych w praktyce:

1. Regiony geologiczne, kryteria wydzieleń

1. Budowa geologiczna

2. Litologia skał

3. Zawodnienie

4. Geomorfologia

Cel wydzielenia: ogólna ocena możliwości zabudowy przestrzennej i lokalizacji projektowanych obiektów

2. Obszar gruntów budowlanych, kryteria wydzieleń:

1. Zróżnicowanie litologiczne osadów i ich geneza

2. Głębokość podłoża skał litych

3. Rzeźba powierzchni terenu

Cel wydzielenia: koncepcja projektowa

3. Rejon gruntów budowlanych

1. Geneza i litologia dominujących zespołów gruntów w zasięgu oddziaływania obiektów budowlanych

2. Warunki hydrogeologiczne

3. Procesy geologiczne i antropogeniczne

4. Urzeźbienie powierzchni

5. Właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów

4. Teren budowlany

5. Podłoże zlokalizowanego projektu

2. Wydzielone obszary na mapie Polski mówią nam o tym, gdzie jesteśmy: w górach, na wyżynach, na niżu itp.

3. Mapy geologiczno-inżynierskie (zasady opracowania).

1. Mapy geologiczno inżynierskie - kartograficzne odwzorowanie warunków inżyniersko-geologicznch danego obszaru

2. Warunki geologiczno-inżynierskie ustala się na podstawie 4 elementów:

1. Rzeźby terenu

2. Budowy geologicznej

3. Warunków hydrogeologicznych

4. Czynnych procesów geodynamicznych (np. abrazja morska, procesy osuwiskowe, podcinanie brzegu przez rzekę, obszary sejsmiczne, geotektoniczne)

4. Ocena stopnia jednorodności warunków geomorfologicznych.

1. Jednorodne geomorfologicznie, ocena - 1, warunki środowiska:

1. Powierzchnia terenu pozioma lub słabo pochylona, z płytkimi i odległymi od siebie wcięciami erozyjnymi

2. Niejednorodne geomorfologicznie, ocena - 2, warunki:

1. Powierzchnia terenu falista lub wyraźnie pochylona z głębszymi, względnie głębokimi wcięciami erozyjnymi

3. Bardzo niejednorodne geomorfologicznie, ocena - 3, warunki:

1. Strome zbocza, wysokie stopnie tarasowe, głębokie wcięcia erozyjne, przede wszystkim formy rzeźby górskiej, podgórskiej, lodowcowe

Warunki/Kryterium	Proste	Złożone	Skomplikowane
Geomorfologia	1	2	3
Hydrogeologia	1	2	3
Budowa geologiczna	1	2	3
Geodynamika	1	2	3

Gdy mamy np. geomorfologię prostą (1), hydrogeologię złożoną (2), budowę prostą (1) i geodynamikę prostą (1), to warunki geologiczno-inżynierskie są proste
(1+2+1+1)/4 = 5/4 = 1,25

5. Warunki geologiczne - prosto!

6. Ocena stopnia jednorodności warunków hydrogeologicznych:

1. Jednorodne hydrogeologicznie, ocena - 1, warunki:

1. Może występować tylko jeden ciągły poziom wodonośny o jednakowym składzie chemicznym wód podziemnych, o stałej miąższości i rozciągłości w litostratygraficznie jednorodnych warstwach skalnych

2. niejednorodne hydrogeologicznie, ocena - 2, warunki:

1. może występować jeden do trzech poziomów wodonośnych o zróżnicowanych składach chemicznych, o zmiennych warstwach skalnych, w masywach krystalicznych, w utworach polodowcowych

3. bardzo niejednorodne hydrogeologicznie, ocena - 3, warunki:

1. kilka poziomów wodonośnych różniących się składem chemicznym, o różnych związkach hydraulicznych między sobą; wody krasowe; wody terenów kopalnianych

7. Rzeźba terenu:

1. Geologiczno-inżynierskie mapy spadków terenu (ocena złożoności rzeźby terenu):

1. 0-8% - warunki proste

2. 9-30% - średnio złożone

3. >30% - złożone

2. aplikacyjne przełożenie złożoności rzeźby terenu

1. 2-5% - trudności z prowadzeniem sieci kanalizacyjnej, budową lotnisk

2. 12-30% - bez możliwości prowadzenia zwartej zabudowy

3. >30% - działalność budowlana bardzo utrudniona

4. 100% = 45 stopni!

8. Rodzaje map wykorzystywanych w geologii inżynierskiej:

1. Podstawowe - geologiczne, topograficzne, klimatyczne, hydrograficzne itp.

2. Parametryczne - gruntów budowlanych, współczynnika filtracji, Rc

3. Bonitacyjne - przydatności gruntów do budownictwa: jedno i wielokondygnacyjnego, przemysłowego, podziemnego zbrojenia, mapy urabialności gruntów, przydatności do zabudowy zielonej, mapy zagrożeń procesami geodynamicznymi, mapy obszarów chronionych, mapy surowców budowlanych

4. Zagospodarowania przestrzennego - mapy proponowanego użytkowania budowlanego obszaru

5. Czynne procesy geodynamiczne eliminują dany obszar w aspekcie zabudowy.

9. Geologiczno-inżynierskie badania zboczy (powierzchniowe ruchy mas) jako przykład procesów geodynamicznych.

1. Skarpa - sztucznie uformowane powierzchnie

2. Zbocze - naturalnie uformowana powierzchnia terenu

3. Stateczność zboczy - jest zachowana, jeżeli siły reakcji (spoistość gruntu oraz tarcie wewnętrzne i międzywarstwowe) równoważą równoległą do zbocza składową siły ciężkości. Wartość tej składowej jest zależna m.in. od kąta nachylenia zbocze.

4. Na każde ziarno (wyidealizowane, z których składa się zbocze) działa siła grawitacji działająca zawsze pionowo w dół. Można ją rozłożyć na dwie składowe: S - suw oraz N - nacisk. Zależne są one od kąta alfa, który jest dokładnie tym samym kątem alfa, pod którym nachylone jest zbocze. Im większa wartość kąta alfa, tym większa wartość składowej suwu i mniejsza składowej nacisku. R to siły reakcji. R + N musi być nieco większe od S.

5. Morfologia osuwisk:

1. Język osuwiskowy, urzeźbiony garbami osuwiskowymi

2. Nisza pierwotna

3. Nisza wtórna

6. Jeżeli powierzchnia, po której przemieszcza się materiał na zboczu jest zakrzywiona, cylindryczna, dochodzi do przemieszczeń rotacyjnych.

7. Jeżeli powierzchnia, po której przemieszcza się materiał na zboczu jest płaska, to mamy do czynienia ze zsuwami.

10. Podział powierzchniowych ruchów mas:

1. Osiadanie - ruch odbywa się pionowo i polega na obniżaniu powierzchni

2. Spełzywanie - powolny ruch mas powierzchniowych w kierunku spadku zbocza

3. Staczanie - szybki ruch fragmentów skalnych po zboczu; efektem jest usypisko

4. Osuwanie - warunki sprzyjające ruchowi dojrzewają stopniowo i dopiero jakaś drugorzędna przyczyna wprawia masy gruntu w ruch, efektem są osuwiska

5. Spływanie - gdy przy osuwaniu znaczny udział odgrywa woda, efektem czego są spływy błotne

6. Obrywy - katastrofalny charakter osuwań, przemieszczenie gruntów bez ich kontaktu z powierzchnią

11. Czynniki powstawania ruchów masowych:

1. Działanie wody:

1. Fizyczno-geologiczne - infiltracja wód atmosferycznych, wahania zwierciadła wody, woda kapilarna, przepływ wody w skałach

2. Geologiczno-dynamiczne - erozja wód powierzchniowych rzek, jezior, morza, źródła

3. Antropogeniczne - spiętrzenie wód powierzchniowych i podziemnych, powstanie ciśnienia wody w porach, uszkodzenie kanałów i przewodów

2. działanie innych czynników:

1. fizyczno-geologiczne - nachylenie warstw, spękania i uskoki, wietrzenie fizyczne (wpływ temperatury, skurcz i pęcznienie), erozja wiatrowa: deflacja i korazja, promieniowanie,

2. geologiczno-dynamiczne - wietrzenie chemiczne (solucja, oksydacja, karbonatyzacja, hydracja, hydroliza), ruchy tektoniczne, wstrząsy sejsmiczne, działania biologiczne: zwierząt, roślin, bakterii

3. antropogeniczne - obciążenia statyczne i dynamiczne, zabiegi techniczne: iniekcja, kotwienie, wykopy, instalacje, uprawa roli

12. Przeciwdziałanie szkodliwym skutkom obrywów:

1. Nie pchać się tam, gdzie coś nam może na głowę spaść :)

2. Budowanie murów oporowych

3. Nasypy oporowe, kotwy, przegrody, które wyhamowują elementy zbocza, które spadając mogą nabierać szybkości i energii

4. Terasowanie powierzchni zboczowych

13. Wymycia filtracyjno-sufozyjne gruntów sypkich, połączone z obrywami gruntów spoistych

14. Rozmycia erozyjne gruntów sypkich i spoistych

15. Podcięcia erozyjne dolnej części skarp wykopów

16. Kategoria geotechniczna - kategorie geotechniczne wprowadzono do polskiego systemu prawnego i normalizacyjnego Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 roku (Dz. U. nr 125 poz. 839). Norma PN/B02479

Systematyzuje zakres i rodzaj badań geotechnicznych oraz sposób ich dokumentowania.

Dotyczy konkretnego projektowanego lub budowanego obiektu i jest ustalana w zależności od rodzaju obiektu i stopnia złożoności warunków jego podłoża.

Warunku metody obliczeń projektowych oraz badań kontrolnych w czasie budowy.

17. Kategoria geotechniczna:

1. Pierwsza - do kategorii tej zaliczono proste konstrukcje w niewielkich obiektach budowlanych i prostych warunkach gruntowych. Należą do niej jedno- lub dwukondygnacyjne budynki, dla których maksymalne obciążenie słupa = 250 kN, a ścian = 100 kN/m, posadowione na fundamentach bezpośrednich, palowych lub na studniach.

2. Trzecia - zaliczono do niej obiekty bardzo duże albo rzadko występujące (np. zapory wodne, duże mosty, konstrukcje reaktorów jądrowych), wrażliwe na osiadania, konstrukcje w skomplikowanych warunkach gruntowych lub konstrukcje obarczone nadzwyczajnym ryzykiem nawet w prostych lub złożonych warunkach gruntowych oraz obiekty na obszarach działania czynnych procesów geologicznych (np. osuwiskach) czy terenach szkód górniczych.

Poniżej przedstawiono konstrukcje, które mogą być zaliczone do trzeciej kategorii geotechnicznej, nawet w przypadku prostych warunków gruntowych:

• Budynki o szczególnie dużych obciążeniach, budynki wysokie

• Budynki z wielokondygnacjowymi podziemiami

• Zapory i inne konstrukcje działające w warunkach dużych różnic ciśnień wody

• Przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu ruchu

• Duże mosty, wiadukty, estakady

• Fundamenty maszyn o znacznym obciążeniu dynamicznym

18. Od tego się zaczęło - prawo budowlane 07.07.1994

1. W zależności od potrzeb, wyniki badań geologiczno-inżynierskich oraz geotechniczne warunki posadowienia obiektów budowlanych

2. Akty prawne:

1. Ustawa - Prawo Geologiczne i Górnicze

2. Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie kategorii prac geologicznych

3. Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać dokumentacje hydrogeologiczne i geologiczno-inżynierskie (z dnia 3. 10. 2005)

4. Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie projektów prac geologicznych z dnia 19.12.2001

5. Inne rozporządzenia:

1. w sprawie określania przypadków, w których jest konieczne sporządzenie innej dokumentacji geologicznej

2. w sprawie opracowań ekofizjograficznych

3. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych

4. w sprawie szczegółowych warunków, jakim powinna odpowiadać prognoza oddziaływania na środowisko dotycząca projektów miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego

19. Opracowania geologiczno-inżynierskie wykonuje się w oparciu o przygotowany i przedstawiony do zatwierdzenie „Projekt prac geologicznych”, który jest dokumentem przedstawiającym dane dotyczące projektowanej budowy.

Szczególnie istotna jest wielkość i rodzaj budowli oraz sposób i głębokość posadowienia.

20. Projekt składa się z części tekstowej i części graficznej. Szczegółowe
    informacje - Dz. U. Nr 201, poz. 1673 z dnia 14.10.2005. Wyszukiwanie aktów prawnych na stronie: http://isap.sejm.gov.pl/search.jsp

21. Stadia rozpoznania środowiska geologiczno-inżynierskiego:

1. Przekrój hipotetyczny - zebrane informacje ogólne

2. Przekrój prawdopodobny - na podstawie np. paru odwiertów

3. Przekrój ogólnie-wiarygodny - jest na tyle informacji, że możemy mówić
   o w miarę dokładnym przekroju

---