Geologiczno-in┼╝ynierskie badania terenowe.

Nawi─ůzuj─ůc do podstawowych zada┼ä geologii in┼╝ynierskiej, chcia┼ébym przedstawi─ç wst─Öpn─ů charakterystyk─Ö terenowych bada┼ä geologiczno-in┼╝ynierskich. Ich celem jest ocena warunk├│w gruntowo-wodnych w rejonie planowanej inwestycji. W celu rozwi─ůzania takiego zadania nale┼╝y zwr├│ci─ç szczeg├│ln─ů uwag─Ö na te elementy ┼Ťrodowiska geologicznego, kt├│re w bezpo┼Ťredni spos├│b wp┼éywaj─ů na warunki wykonania, eksploatacji oraz parametry projektowanej konstrukcji a przede wszystkim na bezpiecze┼ästwo jej u┼╝ytkownik├│w. Zatem zgodnie z definicj─ů geologii in┼╝ynierskiej trzeba w┼éa┼Ťciwie rozpozna─ç i rozwi─ůza─ç problemy wsp├│┼épracy przysz┼éego obiektu in┼╝ynierskiego i pod┼éo┼╝a gruntowego. Oceny tej dokonujemy wykorzystuj─ůc zakres wiedzy dost─Öpny geologii stosowanej.

Podstawowym celem bada┼ä terenowych jest dostarczenie informacji o gruncie w stanie naturalnym. Poza aktualn─ů ocen─ů warunk├│w geologiczno-in┼╝ynierskich, swoistym elementem jest tutaj prognoza zachowania si─Ö o┼Ťrodka gruntowego w czasie, tj. na przestrzeni kilkudziesi─Öciu i wi─Öcej lat. Jest to mo┼╝liwe do zrealizowania przy dobrej znajomo┼Ťci zjawisk i proces├│w zachodz─ůcych w przyrodzie w skali geologicznej.

Terenowych bada┼ä geologiczno-in┼╝ynierskich nie mo┼╝na prowadzi─ç w oderwaniu od znajomo┼Ťci geologii regionalnej. W┼éa┼Ťciwa ocena zmienno┼Ťci strukturalnej (przewidywany uk┼éad warstw, zasi─Ög przestrzenny, cechy fizyczno-mechaniczne) wymaga zwr├│cenia uwagi na lokaln─ů budow─Ö geologiczn─ů, geomorfologi─Ö a nast─Öpnie na wykszta┼écenie litologiczne (sk┼éad granulometryczny, mineralny, struktur─Ö). Do pewnego stopnia spostrze┼╝e┼ä tych mo┼╝na dokona─ç bez fizycznej ingerencji w pod┼éo┼╝e gruntowe (rob├│t geologicznych), lecz w wi─Ökszo┼Ťci przypadk├│w, kt├│re obejmuj─ů dokumentowanie geologiczno-in┼╝ynierskie dla potrzeb inwestycyjnych, wykonuje si─Ö wiercenia badawcze.

Wiercenia geologiczne s─ů podstawowym sposobem analizy budowy geologicznej (pod┼éo┼╝a gruntowego). Polegaj─ů na wykonywaniu pionowych otwor├│w wiertniczych o ┼Ťrednicy od ok. 50 mm do 300 mm. G┼é─Öboko┼Ť─ç rozpoznania dla cel├│w geologiczno-in┼╝ynierskich z regu┼éy nie przekracza 30 m. Wiercenia umo┼╝liwiaj─ů:

  • pobieranie pr├│bek grunt├│w
  • ustalenie profilu geologicznego (rodzaju grunt├│w i uk┼éadu warstw)
  • ustalenie cech fizyczno-mechanicznych grunt├│w (na podstawie uzyskanych pr├│bek)
  • przeprowadzenie obserwacji hydrogeologicznych oraz pobieranie pr├│bek w├│d
  • przeprowadzenie innych bada┼ä np. geofizycznych, pr├│bnych obci─ů┼╝e┼ä

Wyniki wiercenia przedstawia si─Ö w formie metryki lub karty dokumentacyjnej otworu.

Karta dokumentacyjna otworu wiertniczego

Rys. 1a. Karta dokumentacyjna otworu wiertniczego

Wykonywanie wierce┼ä mo┼╝e odbywa─ç si─Ö r─Öcznie (najcz─Ö┼Ťciej do 6-8 metr├│w) lub mechanicznie za pomoc─ů mechanicznych lub hydraulicznych zestaw├│w wierc─ůcych - wiertnic. Przyk┼éadowe narz─Ödzia wiertnicze prezentuj─ů poni┼╝sze zdj─Öcia.

┼Üwidry okienkowe do wierce┼ä r─Öcznych w gruntach spoistych i sypkich ÔÇô materia┼éy firmy Eijkelkamp.

Rys. 1. ┼Üwidry okienkowe do wierce┼ä r─Öcznych w gruntach spoistych i sypkich ÔÇô materia┼éy firmy Eijkelkamp.

┼Üwidry do wierce┼ä r─Öcznych (┼Ťwider spiralny do grunt├│w zwartych, grajcar do wyci─ůgania kamieni ÔÇô po lewej, szapa do grunt├│w p├│┼ézwartych ÔÇô po prawej) ÔÇô materia┼éy firmy Eijkelkamp.

Rys. 2. ┼Üwidry do wierce┼ä r─Öcznych (┼Ťwider spiralny do grunt├│w zwartych, grajcar do wyci─ůgania kamieni ÔÇô po lewej, szapa do grunt├│w p├│┼ézwartych ÔÇô po prawej) ÔÇô materia┼éy firmy Eijkelkamp.

Zestaw narz─Ödzi wiertniczych i przyrz─ůd├│w pomocniczych do wierce┼ä r─Öcznych ÔÇô materia┼éy firmy Eijkelkamp.

Rys. 3. Zestaw narz─Ödzi wiertniczych i przyrz─ůd├│w pomocniczych do wierce┼ä r─Öcznych ÔÇô materia┼éy firmy Eijkelkamp.

Lekka wie┼╝a wiertnicza z nap─Ödem spalinowym ÔÇô materia┼éy firmy ZNWIG W. Szkur┼éat.

Rys. 4. Lekka wie┼╝a wiertnicza z nap─Ödem spalinowym ÔÇô materia┼éy firmy ZNWIG W. Szkur┼éat.

Wiertnica na podwoziu Gazeli ÔÇô materia┼éy firmy WAMET (spiralne ┼Ťwidry w kolorze czarnym u┼éo┼╝one na platformie potocznie nazywane s─ů sznekami).

Rys. 5. Wiertnica na podwoziu Gazeli ÔÇô materia┼éy firmy WAMET (spiralne ┼Ťwidry w kolorze czarnym u┼éo┼╝one na platformie potocznie nazywane s─ů sznekami).

Specyficznym rodzajem wierce┼ä s─ů wiercenia rdzeniowane. Dzi─Öki zastosowaniu koronki ze specjalnych spiek├│w uzyskuje si─Ö w trakcie wiercenia pr├│bki ska┼é i grunt├│w spoistych o strukturze nienaruszonej w kszta┼écie walca. Aby pr├│bka gruntu spoistego zachowa┼éa swoj─ů struktur─Ö stosuje si─Ö koronki podw├│jne a nawet potr├│jne w celu zabezpieczenia jej przed rozmywaniem.

Przykładowe koronki wiertnicze (Źródło nieznane).

Rys. 6. Przykładowe koronki wiertnicze (Źródło nieznane).

Wiercenie rdzeniowane umo┼╝liwia pob├│r pr├│bek w spos├│b ci─ůg┼éy lub punktowo z wybranych g┼é─Öboko┼Ťci. W dalszym etapie istnieje mo┼╝liwo┼Ť─ç opracowania profilu geologicznego, charakterystyki geochemicznej, charakterystyki fizycznej, charakterystyki wytrzyma┼éo┼Ťciowej pobranych pr├│bek gruntowych.

Metody wykonywania otwor├│w dziel─ů si─Ö w zale┼╝no┼Ťci od sposobu zwiercania ska┼é (gruntu) na:

  • Wiercenia udarowe ÔÇô energia urabiania ska┼é wywierana jest za pomoc─ů cyklicznych uderze┼ä ┼Ťwidra w dno otworu
  • Wiercenia obrotowe ÔÇô wiercenie post─Öpuje dzi─Öki naciskowi i ruchowi obrotowemu ┼Ťwidra w otworze (wi─Ökszo┼Ť─ç wierce┼ä)

Ze wzgl─Ödu na spos├│b wynoszenia urobku z dna otwor├│w wiercenia podzieli─ç mo┼╝na na:

  • Wiercenia suche ÔÇô proces wiercenia prowadzony jest bez dodatkowych p┼éyn├│w ch┼éodz─ůcych, urobek jest wynoszony systematycznie na powierzchni─Ö
  • Wiercenia p┼éuczkowe ÔÇô w trakcie wiercenia stosuje si─Ö p┼éuczk─Ö, tj. specjaln─ů emulsj─Ö, kt├│rej zadaniem jest ch┼éodzenie narz─Ödzia wiertniczego, zmniejszenie tarcia przewodu wiertniczego, wynoszenie zwiercin a tak┼╝e zmniejszanie ci─Ö┼╝aru narz─Ödzia wiertniczego na zasadzie wyporu hydrostatycznego.

Ze wzgl─Ödu na spos├│b nap─Ödzania narz─Ödzia wiertniczego mo┼╝emy wyr├│┼╝ni─ç:

  • Wiercenia udarowe-mechaniczne ÔÇô jest to spos├│b wiercenia udarowego wykorzystuj─ůcy ko┼éo mimo┼Ťrodowe z nap─Ödem hydraulicznym lub mechanicznym
  • Wiercenia r─Öczne-okr─Ötne ÔÇô wiercenia obrotowe wykonywane si┼é─ů ludzkich mi─Ö┼Ťni.

W┼Ťr├│d wielu rodzaj├│w wymienionych wierce┼ä, poszczeg├│lne typy wybierane s─ů stosownie do zadania geologicznego. Dla inwestycji niewielkich, takich jak domy jednorodzinne, bardzo cz─Östo wystarczaj─ů ┼Ťwidry r─Öczne, ze wzgl─Ödu na niewielkie g┼é─Öboko┼Ťci rozpoznania (ok. 5 m). W przypadku budynk├│w wielorodzinnych lub te─ů obiekt├│w przemys┼éowych najcz─Ö┼Ťciej stosuje si─Ö wiercenia mechaniczne obrotowe, kt├│re wykonywane s─ů za po┼Ťrednictwem samojezdnych wiertnic z nap─Ödem hydraulicznym.

Ilo┼Ť─ç, rozstaw a tak┼╝e i g┼é─Öboko┼Ť─ç wierce┼ä s─ů zale┼╝ne od stopnia skomplikowania budowy geologicznej, rozmiar├│w, funkcji planowanego obiektu, czynnik├│w konstrukcyjnych oraz rodzaju inwestycji. W odpowiednim zakresie badania tego typu reguluj─ů stosowne normy (np. PN-B-02479).

Do bada┼ä jako┼Ťciowych, pozwalaj─ůcych ustali─ç rodzaj grunt├│w, u┼╝ywa si─Ö tak┼╝e pr├│bnik├│w przelotowych, wciskanych statycznie w pod┼éo┼╝e b─ůd┼║ wbijanych dynamicznie. Maj─ů one posta─ç odpowiednio wyprofilowanych i twardych rur stalowych.

Pr├│bniki firmy BORROS o r├│┼╝nej ┼Ťrednicy (po lewej) oraz cienko┼Ťcienne pr├│bniki firmy SHELBY o ┼Ťrednicy 90 mm (po prawej).

Rys. 7. Pr├│bniki firmy BORROS o r├│┼╝nej ┼Ťrednicy (po lewej) oraz cienko┼Ťcienne pr├│bniki firmy SHELBY o ┼Ťrednicy 90 mm (po prawej).

Dzi─Öki wierceniom, pr├│bnikom przelotowym jak r├│wnie┼╝ w trakcie wykonywania wkop├│w badawczych i szurf├│w pozyskujemy pr├│bki grunt├│w pod┼éo┼╝a. Ze wzgl─Ödu na ich jako┼Ť─ç okre┼Ťlono trzy rodzaje pr├│bek pobieranych do bada├▒:

  • Pr├│bka o naturalnej nienaruszonej strukturze ÔÇô NNS ÔÇô uznaje si─Ö, ┼╝e mo┼╝na j─ů uzyska─ç za pomoc─ů pr├│bnik├│w cienko┼Ťciennych, lecz najlepsze pr├│bki otrzymuje si─Ö z pobranych w wykopach monolit├│w gruntowych.
  • Pr├│bka o naturalnej wilgotno┼Ťci ÔÇô NW ÔÇô naturalna struktura osadu zosta┼éa zaburzona, wyst─Öpuj─ů liczne deformacje postaciowe, lecz pr├│bka posiada zachowan─ů naturaln─ů wilgotno┼Ť─ç
  • Pr├│bka o naturalnym uziarnieniuÔÇô NU ÔÇô charakteryzuje si─Ö naruszon─Ö struktur─ů, zmienion─ů wilgotno┼Ťci─ů lecz zachowanym pierwotnym sk┼éadem granulometrycznym.

Pr├│bki powinny by─ç przechowywane w spos├│b zapewniaj─ůcy zachowanie naturalnych cech gruntu (struktury, wilgotno┼Ťci, uziarnienia). W praktyce wykorzystuje si─Ö do tego lod├│wki. Mimo to po okresie kilku tygodni zmiany strukturalne w pr├│bce s─ů ju┼╝ znacz─ůce.

W terenie na uzyskanych pr├│bkach przeprowadza si─Ö wst─Öpne badania makroskopowe. Obejmuj─ů one okre┼Ťlenie:

  • Rodzaju (nazwy) ÔÇô na podstawie cech strukturalnych i pr├│by wa┼éeczkowania
  • Stanu (twardoplastyczny, zag─Öszczony) ÔÇô na podstawie pr├│by wa┼éeczkowania
  • Wilgotno┼Ťci (ma┼éo wilgotny, mokry, nawodniony)
  • Barwy
  • Zawarto┼Ťci CaCO3 ÔÇô z zastosowaniem 10% kwasu solnego.

Badania te s─ů niezb─Ödne w celu ustalenia profilu i sporz─ůdzenia karty dokumentacyjnej otworu (rys 1a). Stanowi─ů podstawowe dane wyj┼Ťciowe do opracowania modelu budowy geologicznej. Dodatkowo, na wybranych pr├│bkach wykonuje si─Ö badania laboratoryjne (analizy uziarnienia, badanie granic konsystencji). Pe┼éna charakterystyka i staranne okre┼Ťlenie cech gruntu w trakcie bada┼ä makroskopowych pozwala na sporz─ůdzanie warto┼Ťciowych opracowa┼ä geologiczno-in┼╝ynierskich.

W badaniach makroskopowych wskazane jest u┼╝ywanie prostych przyrz─ůd├│w, takich jak penetrometr t┼éoczkowy (PP) i ┼Ťcinarka obrotowa (TV). S─ů to kieszonkowe przyrz─ůdy s┼éu┼╝─ůce okre┼Ťlaniu stanu grunt├│w spoistych (PP) oraz ich wytrzyma┼éo┼Ťci na ┼Ťcinanie (TV). Stan grunt├│w spoistych okre┼Ťla si─Ö na podstawie si┼éy Qf potrzebnej do zag┼é─Öbienia trzpienia penetrometru t┼éoczkowego na ok. 6 mm w g┼é─ůb gruntu. Nast─Öpnie z poni┼╝szego nomogramu odczytujemy warto┼Ť─ç stopnia plastyczno┼Ťci IL. Wytrzyma┼éo┼Ť─ç na ┼Ťcinanie τfu okre┼Ťla si─Ö odczytuj─ůc moment obrotowy Mf na tarczy przyrz─ůdu pomiarowego skorygowany na rozmiar ko┼äc├│wki ┼Ťcinaj─ůcej KTV.

Penetrometr t┼éoczkowy PP  (Pocket Penetrometer) i nomogram do okre┼Ťlania stopnia plastyczno┼ôci IL na podstawie oporu wciskania znormalizowanego trzpienia.

Rys. 8. Penetrometr t┼éoczkowy PP (Pocket Penetrometer) i nomogram do okre┼Ťlania stopnia plastyczno┼ôci IL na podstawie oporu wciskania znormalizowanego trzpienia.

┼Ťcinarka obrotowa (TV).

Wytrzyma┼éo┼Ť─ç na ┼Ťcinanie
τfu=Mf*KTV
Mf - u┼╝yty do ┼Ťci─Öcia moment obrotowy
KTV - wsp├│┼éczynnik zale┼╝ny od ┼Ťrednicy ko┼äc├│wki

Rys. 9. ┼Ťcinarka obrotowa (TV).

Sondowania umo┼╝liwiaj─ů w spos├│b po┼Ťredni okre┼Ťli─ç parametry grunt├│w. Pozwalaj─ů charakteryzowa─ç pod┼éo┼╝e na podstawie oporu stawianego przez grunt przy wbijaniu, wciskaniu i wkr─Öcaniu r├│┼╝nych ko┼äc├│wek.

W badaniach polowych stosuje si─Ö:

  • Sondowania dynamiczne (SD-10, SD-30, SD-50, SD-63,5)
  • Sondowanie dynamiczne sond─ů cylindryczn─ů (SPT)
  • Sondowania statyczne (CPT, CPTU)
  • Sondowanie sond─ů obrotow─ů (VT)

Sondowania dynamiczne polegaj─ů na cyklicznym wywieraniu udaru na ┼╝erdzie i ko┼äc├│wk─Ö badawcz─ů. Zlicza si─Ö przy tym liczb─Ö uderze┼ä potrzebnych do zag┼é─Öbienia sondy o 10 cm (N10), 20 cm (N20) lub 30 cm (N30) dla sondy SPT. W wyniku sondowa┼ä dynamicznych uzyskujemy g┼é├│wnie stopie┼ä zag─Öszczenia ID grunt├│w sypkich (je┼Ťli zastosujemy sond─Ö cylindryczn─ů SPT mo┼╝emy dodatkowo okre┼Ťli─ç stopie┼ä plastyczno┼ôci IL dla grunt├│w spoistych). Badanie rozpoczynamy na powierzchni terenu i kontynuujemy do zaplanowanej g┼é─Öboko┼Ťci (maksymalnie ok. 10 m dla sondy SD-10).

W sondowaniach dynamicznych typu SD ko┼äc├│wka badawcza ma posta─ç bu┼éawy (rys. 10) umieszczonej na pocz─ůtku wycechowanych ┼╝erdzi.

Dwie ko┼äc├│wki badawcze sondy SD-10; pierwsza o k─ůcie wierzcho┼ékowym 90 stopni, druga o k─ůcie wierzcho┼ékowym 60 stopni (dawna sonda lekka SL).

Rys. 10. Dwie ko┼äc├│wki badawcze sondy SD-10; pierwsza o k─ůcie wierzcho┼ékowym 90o, druga o k─ůcie wierzcho┼ékowym 60o (dawna sonda lekka SL).

Zasadnicze elementy mechanicznej wersji sondy SD-10.

Rys. 11. Zasadnicze elementy mechanicznej wersji sondy SD-10.

Sonda SD-10 z nap─Ödem pneumatycznym zasilanym silnikiem spalinowym.

Rys. 12. Sonda SD-10 z nap─Ödem pneumatycznym zasilanym silnikiem spalinowym.

Warto┼Ť─ç liczbowa umieszczona za symbolem SD oznacza mas─Ö odwa┼╝nika (tzw. ÔÇ×babyÔÇŁ) spadaj─ůcego z odpowiedniej wysoko┼Ťci i wywieraj─ůcego udar na ÔÇ×podbabnikÔÇŁ.

Na podobnej zasadzie dzia┼éaj─ů sondy SD-30, SD-50, oraz SD-63,5. Zmienia si─Ö tylko masa spadaj─ůcego odwa┼╝nika i wytrzyma┼éo┼Ť─ç podzespo┼é├│w. Wi─Öksza masa odwa┼╝nika sprawia, ┼╝e sondowanie mo┼╝e przebiega─ç szybciej i osi─ůgn─ů─ç wi─Öksz─ů g┼é─Öboko┼Ť─ç badawcz─ů.

Nomogram do oceny zagęszczenia gruntów sypkich ID na podstawie sondowań dynamicznych (wg PN-B-04452).

Rys. 13. Nomogram do oceny zagęszczenia gruntów sypkich ID na podstawie sondowań dynamicznych (wg PN-B-04452).

Sondowania dynamiczne stosuje si─Ö do:

  • Rozpoznania podstawowych cech grunt├│w niespoistych w warunkach naturalnych, przede wszystkim stopnia zag─Öszczenia
  • Wydzielania warstw i soczewek grunt├│w s┼éabych
  • Okre┼Ťlenie g┼é─Öboko┼Ťci pod┼éo┼╝a no┼Ťnego
  • Okonturowania warstw o odmiennych cechach.

Specyficznym rodzajem sondowania dynamicznego jest badanie stanu gruntu sond─ů cylindryczn─ů SPT (Rys. 14). W odr├│┼╝nieniu od wcze┼Ťniej wymienionych sond, badanie SPT wykonuje si─Ö punktowo w otworze wiertniczym. Najpierw podwiercamy do zaplanowanej g┼é─Öboko┼Ťci a nast─Öpnie zapuszczamy sond─Ö na dno otworu i rozpoczynamy badanie wykorzystuj─ůc ÔÇ×bab─ÖÔÇŁ o masie 63,5 kg. Ten typ badania pozwala na ocen├¬ zar├│wno stanu zag─Öszczenia grunt├│w niespoistych jak i konsystencji grunt├│w spoistych. Poniewa┼╝ sonda ma posta─ç dwudzielnego cylindra o ┼Ťrednicy zewn─Ötrznej ok. 50 mm, po badaniu uzyskujemy uwi─Özion─ů wewn─ůtrz pr├│bk─Ö gruntu o naturalnej wilgotno┼Ťci i naturalnym uziarnieniu.

Schemat sondy SPT (przekrój podłużny).

Rys. 14. Schemat sondy SPT (przekrój podłużny).

Sonda cylindryczna SPT (prezentacja ÔÇô po lewej ÔÇô materia┼éy firmy ZNWIG W.Szkur┼éat, zag┼é─Öbiona w otworze ÔÇô po prawej).

Rys. 15. Sonda cylindryczna SPT (prezentacja ÔÇô po lewej ÔÇô materia┼éy firmy ZNWIG W.Szkur┼éat, zag┼é─Öbiona w otworze ÔÇô po prawej).

Do bardziej zaawansowanych przyrz─ůd├│w s┼éu┼╝─ůcych ocenie parametr├│w odkszta┼éceniowych i wytrzyma┼éo┼Ťciowych w terenie nale┼╝y sonda statyczna CPT (Cone Penetration Test). Badanie za jej pomoc─ů pod┼éo┼╝a gruntowego polega na statycznym wciskaniu ko┼äc├│wki pomiarowej posiadaj─ůcej dwa zasadnicze elementy, tj. sto┼╝ek i tulej─Ö ciern─ů. Wykorzystuje si─Ö tutaj konstrukcje mechaniczne (rys. 16) i bardziej zaawansowane ÔÇô elektroniczne (rys. 17), w kt├│rych akwizycja danych odbywa si─Ö w spos├│b ci─ůg┼éy. Rejestracja i interpretacja parametr├│w gruntu opiera si─Ö na pomiarze dw├│ch wielko┼Ťci, tj. oporu na sto┼╝ku qf i tarcia na tulei fs w trakcie wciskania ko┼äc├│wki pomiarowej z pr─Ödko┼Ťci─ů 2 cm/s. Rozbudowane modele sto┼╝k├│w CPT posiadaj─ů kilka czujnik├│w ci┼Ťnienia porowego u w postaci ring├│w ze spiekanego br─ůzu. W├│wczas badanie oznaczone jest skr├│tem CPTU.

Sto┼╝ek mechaniczny sondy CPT (schemat ÔÇô po lewej, zdj─Öcie ÔÇô po prawej).

Rys. 16. Sto┼╝ek mechaniczny sondy CPT (schemat ÔÇô po lewej, zdj─Öcie ÔÇô po prawej).

Sto┼╝ki elektroniczne CPTU z pomiarem ci┼Ťnienia wody w porach gruntu.

Rys. 17. Sto┼╝ki elektroniczne CPTU z pomiarem ci┼Ťnienia wody w porach gruntu.

Bezpo┼Ťrednio w trakcie badania okre┼Ťlamy:

  • qc ÔÇô op├│r na sto┼╝ku
  • fs ÔÇô tarcie na tulei
  • u ÔÇô ci┼Ťnienie wody w porach gruntu (dodatkowo, zale┼╝nie od wersji sto┼╝ka)

Na podstawie tych dw├│ch pomiar├│w, oraz podanych korelacji i empirycznych zale┼╝no┼Ťci okre┼Ťlamy szereg parametr├│w gruntu w warunkach in situ (w miejscu wyst─Öpowania).

Samobie┼╝ny nap─Öd hydrauliczny do sondy CPT z systemem kotwi─ůcym ÔÇô materia┼éy firmy PAGANI.

Rys. 18. Samobie┼╝ny nap─Öd hydrauliczny do sondy CPT z systemem kotwi─ůcym ÔÇô materia┼éy firmy PAGANI.

Sondowanie statyczne z pomiarem ciœnienia wody w porach (CPTU) pozwala na:

  • Uzyskanie ci─ůg┼éego profilu wytrzyma┼éo┼Ťciowego (τfu)
  • Identyfikacj─Ö rodzaju gruntu (np. piaski, gliny, i┼éy)
  • Okre┼Ťlenia wsp├│┼éczynnika prekonsolidacji OCR i wsp├│┼éczynnika parcia gruntu w spoczynku Ko
  • Okre┼Ťlenie k─ůta tarcia wewn─Ötrznego Φ i stopnia zag─Öszczenia grunt├│w niespoistych ID
  • Okre┼Ťlenie stanu (stopnia plastyczno┼Ťci IL) grunt├│w spoistych
  • Oszacowanie warto┼Ťci modu┼é├│w odkszta┼écenia E i M (prognoza wielko┼Ťci osiadania)
  • Projektowanie posadowie┼ä obiekt├│w w oparciu o zale┼╝no┼Ťci korelacyjne

Wobec licznych informacji uzyskiwanych na temat pod┼éo┼╝a gruntowego ten rodzaj badania jest obecnie cz─Östo stosowany dla oceny parametr├│w fizyczno-mechanicznych grunt├│w. Konieczne jest jednak przy tym zastosowanie bardziej zaawansowanych urz─ůdze┼ä wciskaj─ůcych i utrzymuj─ůcych sta┼é─ů pr─Ödko┼Ť─ç pogr─ů┼╝ania sto┼╝ka pomiarowego (rys. 18, rys. 19).

Nap─Öd hydrauliczny do sondy CPT holenderskiej firmy GOUDA.

Rys. 19. Nap─Öd hydrauliczny do sondy CPT holenderskiej firmy GOUDA.

Przyk┼éadowe wykresy parametr├│w wyj┼Ťciowych w sondowaniu CPTU.

Rys. 20. Przyk┼éadowe wykresy parametr├│w wyj┼Ťciowych w sondowaniu CPT(U).

Badania sond─ů CPT znalaz┼éy szerokie zastosowanie w praktyce. Sonda statyczna stanowi podstawowe narz─Ödzie do terenowej oceny parametr├│w pod┼éo┼╝a w wielu o┼Ťrodkach badawczych na ┼Ťwiecie. Rozw├│j technologiczny sprawi┼é, i┼╝ powsta┼éo wiele nowych modeli sto┼╝k├│w, bardziej doskona┼éych, o wi─Ökszej cz─Östotliwo┼Ťci zapisu i z automatyczn─ů cyfrow─ů rejestracj─ů wynik├│w bada┼ä.

Sonda obrotowa (VT od ang. vane test) jest przyrz─ůdem s┼éu┼╝─ůcym do bezpo┼Ťredniego wyznaczania wytrzyma┼éo┼Ťci na ┼Ťcinanie τf max grunt├│w spoistych i s┼éabych. Ko┼äc├│wka zag┼é─Öbiana w pod┼éo┼╝e gruntowe ma posta─ç skrzy┼╝owanych ┼éopatek (krzy┼╝aka ÔÇô rys. 21). Badanie polega na oznaczeniu maksymalnej si┼éy (momentu obrotowego) potrzebnej do wykonania obrotu krzy┼╝aka umieszczonego na g┼é─Öboko┼Ťci badania. Dodatkowo na podstawie wykresu zmian warto┼Ťci si┼éy ┼Ťcinaj─ůcej w czasie dokonuje si─Ö oznaczenia wytrzyma┼éo┼Ťci minimalnej (rezydualnej) na ┼Ťcinanie τf min a nast─Öpnie wra┼╝liwo┼Ťci strukturalnej gruntu IR.

Sondowania sond─ů obrotow─ů stosuje si─Ö do:

  • Okre┼Ťlenia wytrzyma┼éo┼Ťci na ┼Ťcinanie w gruntach spoistych (τf < 150 kPa ÔÇô twardoplastyczne) i gruntach organicznych
  • Okre┼Ťlenia stref os┼éabie┼ä w gruntach oraz ┼Ťledzenia strefy po┼Ťlizgu (w rejonie zboczy i skarp)
  • Okre┼Ťlenia innych cech grunt├│w na podstawie zale┼╝no┼Ťci korelacyjnych (np. IL)
Schemat działania końcówki krzyżakowej w gruncie.

Rys. 21. Schemat działania końcówki krzyżakowej w gruncie.

Prezentowany typ badania pozwala na okre┼Ťlenie wra┼╝liwo┼Ťci strukturalnej gruntu IR na dzia┼éanie dynamiczne (na naruszenie struktury)

IR = τfu max / τfu min

Je┼ôli IR < 4 to grunty s─ů niewra┼╝liwe na dzia┼éanie dynamiczne

Je┼ôli IR zawiera si─Ö w przedziale mi─Ödzy 4 i 8 to grunty s─ů wra┬┐liwe na dzia┼éanie dynamiczne

Je┼╝eli IR > 8 w├│wczas grunty s─ů bardzo wra┼╝liwe na naruszenie struktury

Sondy typu VT. Polowa Sonda Obrotowa (PSO) ÔÇô g┬│owica pomiarowa i ko├▒c├│wka krzy┬┐akowa (po lewej); r├│┬┐ne rozmiary ko├▒c├│wek krzy┬┐akowych firmy Eijlkelkamp.

Rys. 22. Sondy typu VT. Polowa Sonda Obrotowa (PSO) ÔÇô g┼éowica pomiarowa i ko┼äc├│wka krzy┼╝akowa (po lewej); r├│┼╝ne rozmiary ko┼äc├│wek krzy┼╝akowych firmy Eijlkelkamp.

W trakcie prowadzenia bada┼ä geologiczno-in┬┐ynierskich nale┼╝y dokona─ç obserwacji poziom├│w wody podziemnej oraz jej przejaw├│w (badania hydrogeologiczne). Nale┼╝y pomierzy─ç po┼éo┼╝enie zwierciad┼éa wody gruntowej oraz zarejestrowa─ç poziomy s─ůcze┼ä i poziomy w├│d zawieszonych. Obserwacje te s─ů niezb─Ödne i stanowi─ů podstawowy element opracowa┼ä geologiczno-in┼╝ynierskich, gdy┼╝ obecno┼Ť─ç w├│d podziemnych w strefie prowadzenia prac fundamentowych wp┼éywa na:

  • Spos├│b zabezpieczenia skarp wykop├│w
  • Projektowanie odwodnienia
  • Zabezpieczenie wykopu przed deformacjami filtracyjnymi (wyparcie, kurzawka)
  • Szczelno┼Ť─ç realizowanych fundament├│w
  • Korozj─Ö betonu zastosowanego do budowy fundament├│w
  • Przemarzanie fundament├│w
  • Zawilgocenie i zalewanie piwnic
  • Straty ciep┼éa spowodowane zawilgoceniem fundament├│w i posadzki.

Do najważniejszych zalet badań parametrów gruntu w terenie należy:

  • Charakterystyka znacznej cz─Ö┼Ťci przestrzeni gruntowej w postaci ci─ůg┼éego okre┼Ťlania badanych parametr├│w sondowa┼ä, okre┼Ťlenie g┼é─Öboko┼Ťci pod┼éo┼╝a no┼Ťnego
  • Bezpo┼Ťrednie badania cech mechanicznych w warunkach naturalnych pozwalaj─ů otrzyma─ç obiektywne wyniki gdy┼╝ s─ů wykonywane w du┼╝ej skali i w warunkach naturalnego wyst─Öpowania gruntu
  • Badanie cech grunt├│w w rodzimym stanie napr─Ö┼╝e┼ä, w miejscu gdzie grunt b─Ödzie pracowa┼é
  • Szybkie i jednocze┼Ťnie ekonomiczne otrzymywanie danych o pod┼éo┼╝u budowlanym i dlatego do┼Ť─ç powszechnie stosowane.

Zakres i rodzaj poszczeg├│lnych typ├│w bada┼ä dostosowuje si─Ö do rodzaju planowanej inwestycji. Odpowiednie wytyczne zawieraj─ů w┼éa┼Ťciwe normy.

Podsumowanie

Formu┼éuj─ůc og├│lny schemat geologiczno-in┼╝ynierskich bada┼ä terenowych nale┼╝y wymieni─ç nast─Öpuj─ůce rodzaje czynno┼Ťci:

  • Prace pomiarowe ÔÇô geodezyjne
  • Prace geologiczne ÔÇô kartowanie geologiczno-in┼╝ynierskie, profilowanie wyrobisk
  • Prace wiertnicze
    • r─Öczne
    • mechaniczne
  • Prace ziemna
    • szurfy, szybiki, wkopy badawcze, odkrywki fundament├│w
  • Prace geofizyczne
  • Prace hydrogeologiczne
  • Prace geologiczno-in┼╝ynierskie
    • badania makroskopowe
    • pobieranie pr├│bek
    • sondowania statyczne i dynamiczne
    • ┼Ťcinanie obrotowe
    • badania presjometryczne
    • pr├│bne obci─ů┼╝enia p┼éyt─ů
    • badania dylatometryczne

Jak wida─ç badania geologiczno-in┼╝ynierskie obejmuj─ů szerokie spektrum czynno┼Ťci, kt├│re wykonuje si─Ö dla potrzeb ustalenia geotechnicznych warunk├│w posadowienia obiekt├│w budowlanych.

Z racji wst─Öpnego charakteru prezentacji wymieni┼éem i zwr├│ci┼éem uwag─Ö na najcz─Ö┼Ťciej stosowane metody badawcze w trakcie geologiczno-in┼╝ynierskich bada┼ä terenowych. Ta dziedzina wiedzy ma wybitnie praktyczny charakter, dlatego zdaj─Ö sobie spraw─Ö z trudno┼Ťci w wyja┼Ťnieniu i zrozumieniu przedstawionych zagadnie┼ä. Osoby zainteresowane wybranymi zagadnieniami prosz─Ö o kontakt poprzez moj─ů skrzynk─Ö mailow─ů.