GEOLOGIA INŻYNIERSKASZCZEGÓŁOWAGEOLOGIA INŻYNIERSKASZCZEGÓŁOWA

(1)

GEOLOGIA INŻYNIERSKA SZCZEGÓŁOWA

Instytut Geologii,

Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu

prof. UAM, dr hab. inż. Jędrzej Wierzbicki

Pracownia Geologii Inżynierskiej i Geotechniki

(2)

GIS:

CEL

• Poznanie problematyki związanej z przypowierzchniowym występowaniem gruntów słabonośnych oraz sposobów

wykorzystania tych obszarów w celach inżynierskich .

• Zaznajomienie się z metodami oceny stanu środowiska i prognozy jego zmian w odniesieniu do:

• efektu prekonsolidacji,

• analizy stateczności zboczy,

• deformacji wywołanych wysadzinami i ekspansywnością podłoża,

• gruntów „przejściowych”.

(3)

GIS:

GIS: CEL

• Zapoznanie się z geologiczno-inżynierskimi problemami składowisk odpadów i terenów zdegradowanych.

• Zaznajomienie z metodą oceny warunków geologiczno- inżynierskich w oparciu o charakter szaty roślinnej.

• Zapoznanie się z możliwościami stochastycznej analizy

właściwości podłoża budowlanego.

(4)

GIS:

1. 30 h WYKŁADÓW + 15 h ĆWICZEŃ 2. PRACA WŁASNA – 50 h

3. KONSULTACJE

4. SPRAWDZENIE WIEDZY:

• ZADANIA PROJEKTOWE

• EGZAMIN

1. 30 h WYKŁADÓW + 15 h ĆWICZEŃ 2. PRACA WŁASNA – 50 h

3. KONSULTACJE

4. SPRAWDZENIE WIEDZY:

• ZADANIA PROJEKTOWE

• EGZAMIN

ORGANIZACJA ZAJĘĆ

(5)

GIS:

LITERATURA

•Foti S. (2012):

Combined use of geophysical methods in site characterization. W:

Geotechnical and Geophysical Site Characterization 4 – Coutinho &

Mayne (eds). Taylor & Francis Group, London; 45-61.

Jeż J., (2001):

Przyrodnicze aspekty bezpiecznego budownictwa. Wyd.

Politechniki Poznańskiej, Poznań.

Kisiel I., Dmitruk S., Lysik B. (1969):

Zarys reologii gruntów. Nośność i stateczność gruntów. Wyd.

Arkady, Warszawa.

Lambe T. W., Whitman R.V. (1969):

Soil mechanics. MIT wyd. J. Wiley and Sons, Inc.

Locat J., Tanaka H., Tan T.S., Dasari G.R., Lee H. (2003):

Natural soils: geotechnical behavior and geological knowledge. W:

Characterisation and Engineering Properties of Natural Soils, Tan et al. (red.). Sweets & Zeitlinger: 3-28.

(6)

GIS:

GIS: LITERATURA

Namysłowska-Wilczyńska, B. (2006):

Geostatystyka. Teoria i zastosowania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.

Niedzielski A., Kumor M. K. (2009):

Geotechniczne problemy posadowień na gruntach ekspansywnych w Polsce. Inżynieria Morska i Geotechnika, nr 3, Gdańsk; 180-189.

Wierzbicki J. (2010):

Ocena prekonsolidacji podłoża metodami in situ w aspekcie jego genezy. Rozprawy Naukowe z. 410. Wyd. Uniwersytetu

Przyrodniczego w Poznaniu: 182.

Młynarek Z., Wierzbicki J., Wołyński W. (2007):

An approach to 3D subsoil model based on CPTU results. Proc. of 14^th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Madrid. Vol. 3. Millpress Rotterdam; 1721-1726.

(7)

GIS:

ZARYS PRZEDMIOTU

Geologia inżynierska:

nauka badająca środowisko inżyniersko- geologiczne.

Środowisko geologiczno-inżynierskie

obszar środowiska przyrodniczego, ograniczony przez:

• antropopresję

• wpływ środowiska na działalność człowieka.

(8)

GIS:

GIS: ZARYS PRZEDMIOTU

Środowisko geologiczno-inżynierskie

• efekt procesów geologicznych (akumulacja, wietrzenie, erozja, ruchy masowe...)

• efekt procesów antropogenicznych (modelowanie rzeźby, ekspolatacja złóż, składowiska, zbiorniki...).

Badanie środowiska inżyniersko-geologicznego:

• analizy geologiczne (ocena środowiska geologicznego)

• analizy geotechniczne (ocena antropopresji).

(9)

GIS:

GEOLOGIA INŻYNIERSKA

GEOLOGIA REGIONALNA

MECHANIKA GRUNTÓW GEOFIZYKA

GRUNTOZNAWSTWO

STATYSTYKA BUDOWNICTWO, GÓRNICTWO, INŻYNIERIA ŚRODOWISKA

(10)

GIS:

(za Mayne 2006)

(11)

GIS:

ANALIZA GEOLOGICZNO-INŻYNIERSKA

PROGNOZA EWOLUCJI ŚRODOWISKA Z UWZGLĘDNIENIEM ANTROPOPRESJI OPIS ŚRODOWISKA

GEOLOGICZNEGO

PROGNOZA NATURALNEJ

EWOLUCJI ŚRODOWISKA

(12)

GIS:

STATECZNOŚĆ ZBOCZY

SKARPY (ZBOCZA) PODPARTE

ANALIZA STATECZNOŚCI ANALIZA STATECZNOŚCI

ZBOCZA (SKARPY) NIEPODPARTE ZBOCZA (SKARPY)

NIEPODPARTE

• ŚCIANY OPOROWE

• OBUDOWY WYKOPÓW

• KOTWY, GWOŹDZIE itp.

• ŚCIANY OPOROWE

• OBUDOWY WYKOPÓW

• KOTWY, GWOŹDZIE itp.

• ZBOCZA NATURALNE

• SKARPY SZTUCZNE

(nasypów/wykopów)

• ZBOCZA NATURALNE

• SKARPY SZTUCZNE

(nasypów/wykopów)

(13)

GIS:

GIS: STATECZNOŚĆ SKARP NIEPODPARTYCH

ZBOCZA (SKARPY) NIEPODPARTE ZBOCZA (SKARPY)

NIEPODPARTE

OBLICZENIE MINIMANEJ WARTOŚCI

WSPÓŁCZYNNIKA BEZPIECZEŃSTWA „F”

OBLICZENIE MINIMANEJ WARTOŚCI

WSPÓŁCZYNNIKA BEZPIECZEŃSTWA „F”

PORÓWNANIE DO WARTOŚCI „F” UZNANEJ

ZA DOPUSZCZALNĄ PORÓWNANIE DO WARTOŚCI „F” UZNANEJ

ZA DOPUSZCZALNĄ

F

_min

F

_dop

> 1

WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA WYKORZYSTANIA <100% (EN-7)

V

_u

< 100%

(14)

GIS:

ZBOCZA (SKARPY) NIEPODPARTE ZBOCZA (SKARPY)

NIEPODPARTE

METODY ZAKŁADAJĄCE CYLINDRYCZNĄ

POWIERZCHNIĘ POŚLIZGU METODY ZAKŁADAJĄCE

CYLINDRYCZNĄ

POWIERZCHNIĘ POŚLIZGU

METODY ZAKŁADAJĄCE DOWOLNĄ

POWIERZCHNIĘ POŚLIZGU METODY ZAKŁADAJĄCE

DOWOLNĄ

POWIERZCHNIĘ POŚLIZGU

(15)

GIS:

ANALIZA GRANICZNEGO STANU RÓWNOWAGI

ANALIZA GRANICZNEGO STANU

RÓWNOWAGI

T ≥ S

T = N tgf S = W sina

co najmniej F > 1,1

a

N

S T

W

a WSPÓŁCZYNNIK PEWNOŚCIWSPÓŁCZYNNIK PEWNOŚCI

T = W cosa tgf T = W’ cosa tgf ’

S = W’ sina + Ps

Ps

Ps = i g_w

F = T /S

F = tgf/tga F = tgf/2tga

a≈f a≈f/2

t = s tgf

(16)

GIS:

T ≥ S

T = N tgf + c A

S = W sina

T = W cosa tgf + c l T = W’ cosa tgf ’ + c’ l

Ps = i g_w

F = M

_T

/M

_S

S = W’ sina + Ps

a

W

a

Ps N

S T

t = s tgf + c

l d

T = N tgf + c l d

metoda Felleniusa metoda Felleniusa

(17)

GIS:

W’ sina + Ps

(W’ cosa tgf ’ + c ’ l)

F = M

_T

/M

_S

a

W

a

N T

F = ^S _S

S Ps R

r

R

r R

O

metoda Felleniusa metoda Felleniusa

(18)

GIS:

F = M

_T

/M

_S

O

h/2

h/2 R₁

R₂ 85°

O

NACHYLENIE

1:1 1:2 1:3 1:4

R₁ 0,75h 0,75h 1,00h 1,50h R₂ 1,50h 1,75h 2,30h 3,75h

(19)

GIS:

F = t

_f

/t

a

W

a

N T

W ‘sina

(c’b+(W-ub)tgf ’)(1/M_a)

F = ^S _S

S R

O t_f = s’ tgf ’ + c’

t= (s’ tgf ’)/F + c’/F

metoda Bishopa metoda Bishopa

F = M

_T

/M

_S

(20)

GIS:

metoda Bishopa metoda Bishopa

ANALIZA GRANICZNEGO STANU

RÓWNOWAGI

F = M

_T

/M

_S

W ‘sina

(c’b+(W-ub)tgf ’)(1/M_a)

F = ^S _S

cosa + cosa tgf ’ tga M_a

=

F

(21)

GIS:

t_f N_min g H

F =

metoda Taylora metoda Taylora

(22)

GIS:

metody:

• Morgensterna-Price’a (1965)

• Janbu (1973)

• Madeja (1973) metody:

• Morgensterna-Price’a (1965)

• Janbu (1973)

• Madeja (1973)

Ps

Ps T

(23)

GIS:

metody oparte na analizach numerycznych metody oparte na analizach numerycznych

u

  2

3

1 

p’  2

3

1 

 

q MODEL „MODIFIED CAM-CLAY”

t

_f

F = t

_f

/t

(24)

GIS:

c’ + s’ tgf’

t_l

F

_l

=

(25)

GIS:

(Schweiger 2012)

(26)

GIS:

GRUNTY SŁABONOŚNE

Znaczne i długotrwałe osiadania obiektu budowlanego.

Brak możliwości posadowienia

bezpośredniego obiektu budowlanego:

• organiczne,

• mineralne spoiste (mpl),

• mineralne niespoiste (ln),

• mineralne przejściowe (specyficzne warunki)

• c < 10 kPa, f ≤10^O , s_u ≤20 kPa

(27)

GIS:

GIS: GRUNTY SŁABONOŚNE

KLASYFIKACJA

ORGANICZNE

wg PN-86/B-02480

grunt próchniczny 2% < I_om< 5%

namuł 5% < I_om< 30%

torf 30% < I_om

wg PN-EN ISO 14688-1

grunt niskoorganiczny 2% < I_om< 6%

grunt organiczny 6% < I_om< 20%

grunt wysokoorganiczny 20% < I_om

(28)

GIS:

wg H. Okruszko

utwory torficzne 3% < I_om< 20%

torfy >20%

muły i mursze 3% < I_om < 80%

Gytie

ORGANICZNE

KLASYFIKACJA

(29)

GIS:

CHARAKTERYSTYKA

opór ścinania

Rodzaj gruntu γ

(kN/m³)

wn

(%)

γd

(kN/m³)

Stopień rozkładu

CaCO₃ v max

[kPa]

v const

[kPa]

Torf

a. słabo rozłożony 7,0-12,3 100-1100 0,65-2,50 15-35

_ 3,0-15,0 2,0-6,0 b. średnio rozłożony 7,5-12,3 100-1100 0,70-3,00 35-60

_ 3,0-12,0 2,0-4,0 2. Torf z mułem 9,8-12,9 100-1100 1,00-5,00

- 6,0-20,0 3,0-8,0 3. Gytia organiczna 1,15-14,9 100-450 1,80-7,00 -

20-85

3,0-15,0 2,0-8,0 4. Gytia mineralna 11,0-16,5 50-250 4,50-8,50 -

12-86

5,0-24,0 3,0-10,0 opór ścinania

Rodzaj gruntu γ

(kN/m³)

wn

(%)

γd

(kN/m³)

Stopień rozkładu

CaCO₃ v max

[kPa]

v const

[kPa]

Torf

a. słabo rozłożony 7,0-12,3 100-1100 0,65-2,50 15-35

_ 3,0-15,0 2,0-6,0 b. średnio rozłożony 7,5-12,3 100-1100 0,70-3,00 35-60

_ 3,0-12,0 2,0-4,0 2. Torf z mułem 9,8-12,9 100-1100 1,00-5,00

- 6,0-20,0 3,0-8,0 3. Gytia organiczna 1,15-14,9 100-450 1,80-7,00 -

20-85

3,0-15,0 2,0-8,0 4. Gytia mineralna 11,0-16,5 50-250 4,50-8,50 -

12-86

5,0-24,0 3,0-10,0

ORGANICZNE

(30)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - PRÓBKA

(za De Groot 2007)

ORGANICZNE

(31)

GIS:

(DeGroot 2007)

ORGANICZNE

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - PRÓBKA

(32)

GIS:

GIS: GRUNTY SŁABONOŚNE ORGANICZNE

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - CPTU

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10

Głębokość [m]

qt [MPa] Rf [%]

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0.5 1

IL [-] Bq [-]

(33)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - CPTU

2332 28

20 47 14

35 9 12 7

3 5

10 16 18

I_OM[%]

(Robertson 1990)

(34)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - CPTU

3033 20

39 35

23 9 14 47 9 16 3

10

(Schmertmann 1969) 5

I_OM[%]

(35)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - DMT

0

1

2

3

4

5

6

7

0 100 200 300 400

p1 [kPa] p0 [kPa]

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10

KD [-] ID [-]

(36)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - DMT

(37)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - DMT

(Rabarijoelly 2013) Is = (p₀– u₀)/p₁

(38)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - DMT

(39)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE - DMT

(40)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE – DMT/CPTU

(41)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE – T-bar

T-bar Ball

penetrometer

10 cm

(42)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE – T-bar

(za Andresen 2006) (Boylan & Long 2007)

(43)

GIS:

PROBLEMY INTERPRETACYJNE

(44)

GIS:

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

(SMGP Murowana Goślina -PIG, Sydow 1996) 1 km

(45)

GIS:

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

3 5 4 5 5 5 [m n p m ]

1 0 0 3 0 0 5 0 0 7 0 0 [m ]

N S

1 0 0 3 0 0 5 0 0 7 0 0

3 5 4 5 5 5 [m n p m ]

[m ]

N S

w = 8 3%n gd=1 ,14 g/cm³ I = 14,6 %o m

8 5 [m n p m ]

7 5

6 5

1 0 0 3 0 0 5 0 0 7 0 0 9 0 0 [m ]

W E

8 5 [m n p m ]

7 5

6 5

1 0 0 3 0 0 5 0 0 7 0 0 9 0 0 [m ]

W E

w =2 98%_n t_{m a x}= 17 kPa I = 31%_{o m} w =1 42%_n t_{m a x}= 27 kPa I = 43%_{o m}

(46)

GIS:

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

(47)

GIS:

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

[m n p m ] 6 1 ,0 0

6 0 ,0 0

5 9 ,0 0

5 8 ,0 0

5 7 ,0 0

5 6 ,0 0

5 5 ,0 0

1 59,07 4,0 2,1

2 59,03 4,0 2,1 - 20,0 -

nN +Nmp+Ps

//Pd //Nm IL=0,36

Ps//Pd +Pr+H ID=0,50

Pd//Ps //Nmp ID=0,40

Gb

Pd//P ID=0,50

Pd//Ps //Nmp ID=0,40

Ps //Pd//Nmp ID=0,50

Pd//P //Nmp ID=0,30 III

2,10 2,10

I II a

II b

II a

(48)

GIS:

GIS: GRUNTY SŁABONOŚNE PYLASTE

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

(49)

GIS:

GIS: GRUNTY SŁABONOŚNE MIĘKKOPLASTYCZNE

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

(50)

GIS:

GIS: GRUNTY SŁABONOŚNE MIĘKKOPLASTYCZNE

MIEJSCA WYSTĘPOWANIA

(51)

GIS:

GIS: GRUNTY SŁABONOŚNE METODY POSADOWIEŃ

Klasyfikacja metod ulepszania gruntu wg. Madeja (2015)

ZMIANA STANU

ZMIANA SKŁADU

ZBROJENIE IN SITU

KONSTRUKCJE Z GRUNTU ZBROJONEGO

(52)

GIS:

PN-S-02205 Ss> 0,1m

• WYPIERANIE

• WYMIANA

• NASYPY ZAWIESZONE

• WZNOSZENIE ETAPOWE

• KOLUMY ŻWIROWO/PIASKOWE

• WZMACNIANIE DYNAMICZNE

• INIEKCJE

• ZASTOSOWANIE GEOSYNTETYKÓW

(53)

GIS:

WYPIERANIE

• S_U< 20 kPa

• H < 15 m

• położenie stropu

• kontrola po wyparciu METODA OD CZOŁA

½ h_n g_n > 5,5s_{u max}

(54)

GIS:

WYPIERANIE

• S_U< 20 kPa

• H < 15 m

• położenie stropu

• kontrola po wyparciu METODA NA BOKI

½ h_n g_n > 5,5s_{u max}

(55)

GIS:

WYPIERANIE

• grunt: warstwy bardzo słabe – „bagna”

• materiał: grunt mineralny, materiały wybuchowe

• sprzęt: standardowy do robót ziemnych (ciężki)

• właściwości gruntu a posteriori: jak wykonanego nasypu

• +/-: łatwe wykonanie; trudna kontrola; osiadania (wypieranie)???

• koszty: umiarkowane

(56)

GIS:

WYMIANA ^PEŁNA

• S_U> 10 kPa

• H < 3-4 m

• zasięg V oraz H

• ZWG

(57)

GIS:

WYMIANA ^CZĘŚCIOWA

• S_U> 10 kPa

• H < 3-4 m

• zasięg V oraz H

• ZWG

(58)

GIS:

WYMIANA

• grunt: warstwy wierzchnie słabe (niekoniecznie organiczne)

• materiał: grunt mineralny, materiały lekkie (wymiana częściowa)

• sprzęt: standardowy do robót ziemnych (lekki)

• właściwości gruntu a posteriori: jak wykonanego nasypu

• +/-: łatwe wykonanie; trudna poniżej ZWG

• koszty: małe lub duże

(59)

GIS:

WYMIANA

(60)

GIS:

WYMIANA

(61)

GIS:

WYMIANA

(62)

GIS:

WYMIANA

(63)

GIS:

WYMIANA

(64)

GIS:

WYMIANA

(65)

GIS:

NASYPY ZAWIESZONE

• S_U> 10 kPa

• H_nasypu< 3-5 m

• silny i ciągły kożuch

• ZWG

(66)

GIS:

NASYPY ZAWIESZONE

• grunt: warstwy wierzchnie nośne

• materiał: materiały lekkie, ew. wzmocnienie rusztem

• sprzęt: standardowy do robót ziemnych (lekki)

• właściwości gruntu a posteriori: małe g nasypu

• +/-: łatwe ale precyzyjne wykonanie; niewielkie obciążenia;

stateczność??

• koszty: umiarkowane lub duże

(67)

GIS:

WZNOSZENIE ETAPOWE

• S_U< 20 kPa

• H < 6 m

• charakterystyka ściśliwości

• czas

q_f = c∙N_c+ q∙N_q+ g∙B∙N_g

f = 0

N_c = 5,7 N_q = 1 N_g = 0

c < c_k = c + Ds’ ∙ tga_c

(68)

GIS:

• grunt: grube warstwy gruntów ściśliwych (także spoiste)

• materiał: ziemny + warstwy filtracyjne

• sprzęt: standardowy do robót ziemnych + dreny, repery, piezometry

• właściwości gruntu a posteriori: polepszone pod względem nośności

• +/-: łatwa; długi czas; bieżąca kontrola osiadań

• koszty: małe lub umiarkowane WZNOSZENIE ETAPOWE

(69)

GIS:

PRZECIĄŻENIE

q_f = c∙N_c+ q∙N_q+ g∙B∙N_g

f = 0

N_c = 5,7 N_q = 1 N_g = 0

• S_U< 20 kPa

• H < 8 m

• charakterystyka ściśliwości

• czas

• + 1÷3 m piasku

c < c_k = c + Ds’ ∙ tga_c

(70)

GIS:

PRZECIĄŻENIE

• grunt: grube warstwy gruntów ściśliwych (także spoiste)

• materiał: ziemny (+1÷3 m) + warstwy filtracyjne

• sprzęt: standardowy do robót ziemnych + dreny, repery, piezometry

• właściwości gruntu a posteriori: polepszone pod względem nośności

• +/-: łatwa; ograniczenie osiadań długotrwałych; bieżąca kontrola osiadań

• koszty: małe lub umiarkowane

(71)

GIS:

WZMACNIANIE DYNAMICZNE

• C_U< 1 kPa

• 2 < H < 8 m

• > ZWG ? he he?

UBIJANIE

(72)

GIS:

WZMACNIANIE DYNAMICZNE ^UBIJANIE

• C_U< 1 kPa

• 2 < H < 8 m

• > ZWG

(73)

GIS:

• C_U< 1 kPa

• 2 < H < 8 m

• > ZWG

(74)

GIS:

• grunt: grube warstwy gruntów niespoistych (+antropogeniczne)

• materiał: ziemny

• sprzęt: żurawie z ubijakiem 3 ÷ 20 t

• właściwości gruntu a posteriori: dogęszczenie

• +/-: prosta, dobra w gruntach luźnych; duże wstrząsy

• koszty: małe lub umiarkowane

(75)

GIS:

• C_U< 1 kPa

• 3 < H < 30 m

• <ZWG

WYBUCHAMI

(76)

GIS:

• C_U< 1 kPa

• 3 < H < 30 m

• <ZWG

WYBUCHAMI

(77)

GIS:

WZMACNIANIE DYNAMICZNE ^WYBUCHAMI

• grunt: grube warstwy gruntów niespoistych (+pyły)

• materiał: ziemny + mat. wybuchowe

• sprzęt: wiertnica

• właściwości gruntu a posteriori: dogęszczenie (nierównomierne) + czas

• +/-: szybkie dogęszczenie dużej objętości; duże wstrząsy

• koszty: małe przy dużym zakresie

(78)

GIS:

KOLUMNY Z KRUSZYWA

• f_p < 5% (max. 10%)

• możliwe wkładki Nm

• zwykle < ZWG

• H < 15m

WIBROFLOTACJA

(79)

GIS:

KOLUMNY Z KRUSZYWA

• f_p < 5% (max. 10%)

• H < 15m

WIBROFLOTACJA

(80)

GIS:

KOLUMNY Z KRUSZYWA

• f_p < 5% (max. 10%)

• H < 15m

WIBROFLOTACJA

0,001 0,01 0,1 1 10 100

[mm]

20 40 60 80 100

[%] wibrowymiana

wibroflotacja/

wibrokompakcja

pył piasek żwir

(81)

GIS:

KOLUMNY Z KRUSZYWA WIBROFLOTACJA

• grunt: grube warstwy gruntów niespoistych

• materiał: ziemny gruboziarnisty + woda

• sprzęt: wibroflot, pompy

• właściwości gruntu a posteriori: dogęszczenie (równomierne)

• +/-: w gruntach nawodnionych

• koszty: umiarkowane (200-300 mb/zmianę)

(82)

GIS:

KOLUMNY Z KRUSZYWA WIBROWYMIANA

• f_p > 10%

• możliwe spoiste

• H < 10m (organiczne <3m)

(83)

GIS:

• f_p > 10%

• możliwe spoiste

• H < 10m (organiczne <3m)

(84)

GIS:

• grunt: warstwy gruntów spoistych mpl i organicznych

• materiał: ziemny gruboziarnisty + sprężone powietrze

• sprzęt: wibrator, pompy, sprężarka

• właściwości gruntu a posteriori: wzrost nośności

• +/-: w gruntach spoistych; przyspiesza konsolidację; boczna rozszerzalność

• koszty: umiarkowane lub duże (wydajność 200 mb/zmianę)

(85)

GIS:

MIESZANIE WGŁĘBNE KOLOMNY CEMENTOWE/WAPIENNE

• niskie s_u

• organiczne i spoiste

• 3m < H => 20m

(86)

GIS:

• niskie s_u

• 3m < H => 20m

(87)

GIS:

• niskie s_u

• 3m < H => 20m

(88)

GIS:

• niskie s_u

• 3m < H => 20m

(89)

GIS:

• grunt: warstwy gruntów spoistych mpl i organicznych

• materiał: cement, wapno, gips, bentonit, popioły lotne

• sprzęt: mieszadło

• właściwości gruntu a posteriori: wzrost nośności (su do 150 kPa)

• +/-: w gruntach spoistych; szybka; duże głębokości;

• koszty: umiarkowane lub duże

(90)

GIS:

GEOSYNTETYKI

• wszystkie grunty

• element innych konstrukcji

• przypowierzchniowe

• mnogość zastosowań

• DRENAŻ

• FILTROWANIE

• SEPARACJA

• ZBROJENIE

Właściwości fizyczno-mechaniczne

(wytrzymałość na przebicie, rozciąganie, wydłużenie...) Właściwości hydrauliczne

(wodoprzepuszczalność k_h, k_v,...)

(91)

GIS:

GEOSYNTETYKI

(92)

GIS:

GEOSYNTETYKI

(93)

GIS:

GEOSYNTETYKI

(94)

GIS:

GEOSYNTETYKI

(95)

GIS:

GEOSYNTETYKI

(96)

GIS:

GEOSYNTETYKI

• grunt: wszystkie

• materiał: geotkaniny, geowłókniny, georuszty, geosiatki... + zasypka

• sprzęt: standardowy

• właściwości gruntu a posteriori: b.z. lub poprawa przez konsolidację

• +/-: szybka; duże powierzchnie; staranny projekt i wykonanie

• koszty: umiarkowane

(97)

GIS:

GEOSYNTETYKI

• materiał: separacja

- wytrzymałość > 8 kN/m;

- wydłużenie przy zerwaniu > 40%;

- wysokie k_v; wzmocnienie

- połączenia geosiatek/georusztów z geowłókninami;

- wydłużenie < 3% przy sile 10 kN/m;

- zagęszczona zasypka 0,3-0,5 m.

(98)

GIS:

GRUNTY PRZEJŚCIOWE

KRYTERIUM PLASTYCZNOŚCI

KRYTERIUM GRANULOMETRYCZNE

KRYTERIUM DRENAŻU

(99)

GIS:

GIS: GRUNTY PRZEJŚCIOWE

(100)

GIS:

Transition soils - Kezdi A. (1971)

Grunty przejściowe - Młynarek Z. (1978)

Intermediate soils - Lunne T. i inni (1997) Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice.

Czynniki wpływające na opór stożka podczas statycznego sondowania gruntów spoistych.

Compaction of transition soils.

GRUNTY NIESPOISTE GRUNTY SPOISTE

f, M_o, E S_u, c’, f’, M

coarse – grained soils fine – grained soils

Pp P p

P less

Regional Report for CPT in East European Countries. (Młynarek Z. 2010)

GRUNTY

„PRZEJŚCIOWE”

(101)

GIS:

Osady normalnie konsolidowane

(poligon doświadczalny Komorniki)

Osady prekonsolidowane

(poligon doświadczalny Poznań)

f/fi = 3,0 – 4,5

f/fp = 0,42 – 1,32

NC

f/fi = 3,5 – 4,55

f/fp = 0,63 – 1,69

OC

WŁAŚCIWOŚCI

(102)

GIS:

Osady normalnie konsolidowane (obiekt Komorniki)

Osady prekonsolidowane (obiekt Poznań)

I_L = 0,20 – 0,52 I_L = 0 - 0,20

WŁAŚCIWOŚCI

(103)

GIS:

Opór stożka jako funkcja kompozycji faz (less Törökbálint) (Młynarek Z.1978)

Spójność jako funkcja kompozycji faz (less Törökbálint) (Młynarek Z.1978)

WŁAŚCIWOŚCI

(104)

GIS:

Proctor test

WŁAŚCIWOŚCI

Stefaniak 2014

(105)

GIS:

GIS: GRUNTY PRZEJŚCIOWE WŁAŚCIWOŚCI

Stefaniak 2014

(106)

GIS:

M

₀

= 22.16 – 1.16 LI - 0.19 OCR

WŁAŚCIWOŚCI

Młynarek i inni 2012

(107)

GIS:

Miejsce badań

10 km

Frankowski et al. 2011 & Bogucki et al. 2014

Wyżyna Podolska

(108)

GIS:

Młynarek i inni 2015

(109)

GIS:

WŁAŚCIWOŚCI

Moduł odkształcenia postaci– G₀

• wpływ quasi prekonsolidacji

(110)

GIS:

WŁAŚCIWOŚCI

Moduł odkształcenia postaci– G₀

• wpływ quasi prekonsolidacji

(111)

GIS:

WŁAŚCIWOŚCI

Moduł ściśliwości – M

• wpływ quasi prekonsolidacji na wyniki DMT/CPTU

strefa górna strefa dolna

= , + ,

M^CPTU > M^DMT M^DMT> M^CPTU

(112)

GIS:

WŁAŚCIWOŚCI

Wytrzymałość na ściananie bez odpływu– s_u / c_u

s_u^DMT= 0.33 s’_v0(0.5 K_D)^1.25

• wpływ quasi prekonsolidacji na wyniki DMT/CPTU

strefa górna strefa dolna

(113)

GIS:

GRUNTY EKSPANSYWNE

SKURCZ – PROCES ZMNIEJSZANIA SIĘ OBJĘTOŚCI GRUNTÓW NA SKUTEK UBYTKU WODY POROWEJ EKSPANSYWNOŚĆ OBEJMUJE ZJAWISKA:

PĘCZNIENIA I SKURCZU GRUNTÓW

PĘCZNIENIE GRUNTÓW SPOISTYCH JEST

PROCESEM ODWROTNYM DO SKURCZU

(114)

GIS:

GIS: GRUNTY EKSPANSYWNE

Z PRAKTYCZNEGO PUNKTU WIDZENIA, GRUNTY EKSPANSYWNE SĄ GRUNTAMI, KTÓRE WYKAZUJĄ WZROST POCZĄTKOWEJ

OBJĘTOŚCI W KONTAKCIE Z WODĄ I SKURCZ JAKO REZULTAT PRZESYCHANIA.

PRZYKŁADY KLASYFIKACJI GRUNTÓW EKSPANSYWNYCH:

• Chen (1988), Seed i inni (1962), Sorochan (1974), Van der Merwe (1964)

• Holtz (1959), Rangantham i Satanarayana (1965), Niedzielski (1993)

KLASYFIKACJE PRZYJMUJĄ PRZEDE WSZYSTKIM NASTĘPUJĄCE PARAMETRY:

GRANICA PŁYNNOŚCI – W^L,

GRANICA SKURCZALNOŚCI – W^S,

WSKAŹNIK PLASTYCZNOŚCI – I^P = W^L - W^P, WILGOTNOŚĆ – W^O,

POWIERZCHNIA WŁAŚCIWA – S.

(115)

GIS:

KLASYFIKACJA EKSPANSYWNOŚCI POLSKICH GRUNTÓW wg.

Niedzielskiego WPROWADZA TZW. PRZEDZIAŁ SKURCZALNOŚCI (w_L – w_s) (%)

NA JEGO PODSTAWIE CZTERY STOPNIE EKSPANSYWNOŚCI:

Bardzo wysoki: (w_L – w_s) > 50 %, Wysoki: 35 % < (w_L – w_s) < 50 %, Średni: 20 % < (w_L – w_s) < 35 %, Niski: (w_L – w_s) < 20 %.

(116)

GIS:

GIS: GRUNTY EKSPANSYWNE WYSTĘPOWANIE

(117)

GIS:

WŁAŚCIWOŚCI

IŁY CHARAKTERYZUJĄ SIĘ WYSOKĄ ZMIENNOŚCIĄ SKŁADU GRANULOMETRYCZNEGO I MINERALNEGO.

MINERAŁEM PRZEWAŻAJĄCYM W IŁACH O CECHACH EKSPANSYWNYCH SĄ : BEIDELIT, MONTMORYLONIT

TYPOWY SKŁAD MINERALOGICZNY JEST NASTĘPUJĄCY:

- SMEKTYT: 11 % - 23 %, (Ca++, Na+) - ILLIT: 5 % - 9 %,

- KAOLINIT: 6% - 11 %, - CHLORYT, KWARC….

(118)

GIS:

GIS: GRUNTY EKSPANSYWNE WŁAŚCIWOŚCI

Parametry mechaniczne iłów ekspansywnych

Stopień plastyczności – I^L (-) – < 0,0 do 0,10 Spójność - c_u [kPa] – 57 do 180 Kąt tarcia wewnętrznego - f [^o] – 6 do 25 Moduł edometryczny – M₀ [MPa] – 4,4 do 15,0

• c : 40 %

• f : 20 %

wietrzenie

(119)

GIS:

WŁAŚCIWOŚCI

Parametry Max. Średnie Min.

Czas pęcznienia - t_p (h) >340 24–36 6–8 Ciśnienie pęcznienia -p_c (kPa) 1200 200-400 ~12 Skurcz - v_o [%] 44.1 32-34 ~5 Wilgotność pęcznienia-w_c[%] 137 80-99 38 Granica skurczu - w_s[%] 18.5 13.7 12.8

Granica płynności - w_L [%] 148.5 82.1 45.6 Wskaźnik pęcznienia - v_p [%] 62.0 21.7 5.6

GEOLOGIA INŻYNIERSKASZCZEGÓŁOWAGEOLOGIA INŻYNIERSKASZCZEGÓŁOWA

GEOLOGIA INŻYNIERSKA SZCZEGÓŁOWA

GEOLOGIA INŻYNIERSKA SZCZEGÓŁOWA

Instytut Geologii,

Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu

prof. UAM, dr hab. inż. Jędrzej Wierzbicki

CEL

• Poznanie problematyki związanej z przypowierzchniowym występowaniem gruntów słabonośnych oraz sposobów

wykorzystania tych obszarów w celach inżynierskich .

• Zaznajomienie się z metodami oceny stanu środowiska i prognozy jego zmian w odniesieniu do:

• efektu prekonsolidacji,

• analizy stateczności zboczy,

• deformacji wywołanych wysadzinami i ekspansywnością podłoża,

• gruntów „przejściowych”.

• Zapoznanie się z geologiczno-inżynierskimi problemami składowisk odpadów i terenów zdegradowanych.

• Zaznajomienie z metodą oceny warunków geologiczno- inżynierskich w oparciu o charakter szaty roślinnej.

• Zapoznanie się z możliwościami stochastycznej analizy

właściwości podłoża budowlanego.

ORGANIZACJA ZAJĘĆ

LITERATURA

ZARYS PRZEDMIOTU

Geologia inżynierska:

nauka badająca środowisko inżyniersko- geologiczne.

Środowisko geologiczno-inżynierskie

obszar środowiska przyrodniczego, ograniczony przez:

• antropopresję

• wpływ środowiska na działalność człowieka.

Środowisko geologiczno-inżynierskie

• efekt procesów geologicznych (akumulacja, wietrzenie, erozja, ruchy masowe...)

• efekt procesów antropogenicznych (modelowanie rzeźby, ekspolatacja złóż, składowiska, zbiorniki...).

Badanie środowiska inżyniersko-geologicznego:

• analizy geologiczne (ocena środowiska geologicznego)

• analizy geotechniczne (ocena antropopresji).

GEOLOGIA INŻYNIERSKA

ANALIZA GEOLOGICZNO-INŻYNIERSKA

PROGNOZA EWOLUCJI ŚRODOWISKA Z UWZGLĘDNIENIEM ANTROPOPRESJI OPIS ŚRODOWISKA

GEOLOGICZNEGO

PROGNOZA NATURALNEJ

EWOLUCJI ŚRODOWISKA

STATECZNOŚĆ ZBOCZY

SKARPY (ZBOCZA) PODPARTE

SKARPY (ZBOCZA) PODPARTE

ANALIZA STATECZNOŚCI ANALIZA STATECZNOŚCI

ZBOCZA (SKARPY) NIEPODPARTE ZBOCZA (SKARPY)

NIEPODPARTE

ZBOCZA (SKARPY) NIEPODPARTE ZBOCZA (SKARPY)

NIEPODPARTE

F

F

> 1

V

< 100%

ZBOCZA (SKARPY) NIEPODPARTE ZBOCZA (SKARPY)

NIEPODPARTE

T ≥ S

co najmniej F > 1,1

F = T /S

T ≥ S

F = M

/M

F = M

/M

F = S S

F = M

/M

F = t

/t

F = S S

F = M

/M

F = M

/M

F = S S

=

F =

t

F = t

/t

F

=

F = ^S _S

F = ^S _S

F = ^S _S