Weryfikacja doświadczalna wzmocnionego podłoża kolejowych budowli ziemnych na terenach górniczych

(1)

Seria: B U D O W N IC T W O z. 103 N r kol. 1692

K azim ierz K Ł O SE K , M irosław K O T A SIŃ SK I, Bartłomiej G R Z E SIK P olitech n ik a Śląska, G liw ice

WERYFIKACJA DOŚWIADCZALNA WZMOCNIONEGO PODŁOŻA KOLEJOWYCH BUDOWLI ZIEMNYCH NA TERENACH

GÓRNICZYCH

Streszczenie. P odziem na eksploatacja kopalin użytecznych stw arza istotne zagrożen ie dla trw ałości ob iek tó w kom unikacyjnych. K olejow e budowle ziem n e ja k o ob iek ty ty p o w o lin io w e s ą w sp o só b szc z e g ó ln y narażone na niekorzystne o d d zia ły w a n ie eksploatacji górn iczej. Jednym z e sp o so b ó w ich zab ezp ieczen ia jest zbrojenie p od łoża geosiatkam i.

W referacie przedstaw iono w yn ik i badań laboratoryjnych charakterystyk z m ien n o ści w sp ó łczy n n ik a rozporu b o czn eg o „ K ” w funkcji intensyw ności p o zio m y ch od k ształceń rozlu źn iających e r dla ośrodka gruntow ego bez w zm o cn ien ia oraz w z m o c n io n e g o geosiatk am i. B adania potw ierd ziły korzystny wpływ w zm o cn ien ia ośrodka gru n tow ego pod d an ego odd ziaływ an iu p o zio m y ch odkształceń rozluźniających na rozkład naprężeń, a tym sam ym na efek ty w n y w zrost je g o n ośn ości do IV kategorii terenu g ó rn icze g o w łączn ie.

T E ST V ER IFIC A TIO N OF THE SU B SO IL REINFORCED W ITH G E O  M E M B R A N E IN E A R T H E N RAIL TRANSPORTATION S T R U C T U R E S IN M IN IN G A R E A S

Summary. U nderground extraction o f mineral deposits p o ses a substantial threat to the durability o f transportation structures. Earthen rail transportation structures, b ein g typ ically linear, are particularly ex p o sed to the m ining im pacts. One o f the protection m ethods in v o lv es the reinforcem ent o f the su b so il w ith geo-m embranes. The sco p e o f the paper is the p resentation o f laboratory test results o f the characteristics o f the variation o f lateral strut c o e ffic ie n t K in the form o f the intensity function o f horizontal lo o sen in g strains e r for the so il w ith ou t reinforcem ent and w ith geo-m em brane reinforcement, accordingly. The test results con firm the p o sitiv e im pact o f the geo-grid reinforcement on the distribution o f stresses in the su b soil e x p o se d to horizontal loosen in g strains w hich leads to im proved load bearing capacity o f the su b so il up to classification category IV including m ining areas.

1. Wstęp

P od ziem n a eksploatacja kopalin użyteczn ych , ze w z g lę d ó w g o sp o d a rczy ch w pełni uzasadniona, stan ow i istotny czyn n ik zagrażający środow isku naturalnem u czło w ie k a . N iek o rzy stn e p ro cesy i zjaw iska tow arzyszące tej działalności p otęgu je w w arunkach p o lsk ie g o górnictw a fakt dużej koncentracji rejonów w y d o b y w czy ch , przy rów n oczesn ym

(2)

106 K. Kłosek, M. Kotasiński, B. Grzesik

w y so k im stopniu zurbanizow ania p ow ierzchni n a d leg łeg o terenu. P row adzenie podziem nej eksploatacji kopalin p ow od u je naruszenie w arunków rów n ow agi panującej w górotw orze, która w y tw o rzy ła się d rogą naturalnych p rocesów g eo lo g iczn y ch . O dkształcający się górotw ór od d ziału je na p o w ierzch n io w e w arstw y gruntów . D eform acje terenu w pływ ają z k o le i na zm ian ę w arunków w sp ółp racy p od łoża g ó rn iczeg o z konstrukcją budow li, w stosunku do stanu poprzed zającego te odkształcenia. Istotną rolę w zm inim alizow aniu n iek orzystn ych o d d ziaływ ań podziem nej eksploatacji górniczej na ob iek ty pow ierzch n iow e o d gryw a efek ty w n a d ziałaln ość profilaktyczno - zap ob iegaw cza [4,5]. Jednym z istotnych elem en tó w tej d zia ła ln o ści je s t zastosow an ie od p ow ied n ich m etod oraz technologii w zm o cn ień p o d ło ża i lin io w y ch ob iek tów kom unikacyjnych znajdujących się na terenach górn iczych [ 1 ,2 ] .

K o lejo w e b u d o w le ziem n e ja k o obiekty ty p o w o lin io w e s ą w sp o só b szczególn y narażone na n iekorzystne o d d ziaływ an ie eksploatacji górniczej. Jednym z e skutecznych sp o so b ó w ich za b ezp iec zen ia przed n iekorzystnym odd ziaływ an iem eksploatacji górniczej je s t zbrojenie sam ej b u d ow li oraz jej p o d ło ża o d p ow ied n io dobranym i geosiatk am i [6].

P o zio m e od k ształcen ia p o d ło ża g ó rn iczeg o ± s pow odują, ż e ośrodek ziarnisty ulega w całej sw ej m asie z a g ęszczen iu lub rozluźnieniu, a fizyk aln ie istota teg o zjaw iska m o że być stym u low an a zm ien n ą w artością w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o Ke. Z m ien n ość tego w sp ó łczy n n ik a określa redystrybucję naprężeń g łó w n y ch a^ /cjn w p odłożu.

W referacie przedstaw iono rezultaty badań laboratoryjnych, m ających na celu określenie zm ien n o ści w sp ó łczy n n ik a rozporu b o czn eg o Kc ośrodka gru n tow ego zbrojon ego oraz n iezb rojon ego geosiatk am i w w arunkach w zrostu p o zio m y ch od k ształceń rozluźniających s r oraz w p ły w u w sp ó łczy n n ik a rozporu b o czn eg o na redystrybucję skład ow ych stanu naprężenia p o d ło ża w funkcji in ten sy w n o ści p o zio m y ch odk ształceń rozluźniających s r.

2. Program i zakres modelowych badań laboratoryjnych

B adania laboratoryjne przeprow adzono w aparacie w ielk o w y m ia ro w y m A . R osikonia [8], u m o żliw ia ją cy m sym u lację odk ształceń e r. Zakres badań m o d elo w y ch ośrodka rozd rob n ion ego sy m u lu ją ceg o p o d ło że g órn icze w warunkach w zm o cn ien ia oraz braku w zm o cn ien ia g eo sy n tety k iem ob ejm o w a ł lokalną rejestrację naprężeń pionow ych i p o zio m y ch oraz ok reślen ie na ich pod staw ie w artości w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o Ke.

B adania p rzeprow adzono dla przypadku pod łoża b ez w zm o cn ien ia oraz w zm ocn ion ego g eo sia tk ą FO R T R A C o sym b olu R 8 0 /3 0 M. G eosiatka R 8 0 /3 0 M charakteryzow ała się w y trzy m a ło ścią doraźną na rozciąganie w zd łu ż pasm a: > 80 k N /m oraz s iłą rozciągającą w zd łu ż pasm a > 5 0 k N /m przy w yd łu żen iu w zg lęd n y m <3% . M asa p ow ierzch n iow a geosiatki w y n o siła 4 5 0 g /m 2 . W c elu u zyskania odpow iedniej p rzyczep n ości ośrodka gru n tow ego do geosiatk i p o d śc ie lo n o j ą trzycentym etrow ą w arstw ą żwiru.

P om iary w yk on an o dla stanu g eo sta ty czn eg o , tj. e r = 0 m m /m oraz p o w ym uszeniu p o zio m y ch od k ształceń rozluźniających p o d ło ża o w artościach: s r= 1,0 — 5 ,0 mm/m (c o 1 m m /m ) oraz e r= 7 ,0 m m /m , c o od p ow iad ało przed ziałow i I-IV kategorii terenu g ó rn icze g o . B adania w yk o n y w a n o w trzech seriach pom iarow ych. K ażda seria dotyczyła p om iarów dla p o d ło ża w z m o c n io n e g o i n iew zm o cn io n eg o geo sia tk ą oraz w ym uszeń o d k szta łceń p o zio m y ch Er o d w artości rów nej 0 do 7 m m /m .

P o w yk on an iu jednej serii badań skrzynię opróżniano z piasku a następnie p o pow rocie do p ierw otn ego układu ścian skrzyni, od p ow iad ającego w artości p o zio m y ch odkształceń rozlu źn iających £r = 0 m m /m , p on ow n ie u m ieszczan o w niej piasek i za g ęszcza n o warstwami.

W ykonanie trzech serii p om iarow ych dla k ażd ego m od elu w yn ik ało z potrzeby rozpoznania pow tarzaln ości w y n ik ó w p om iarów oraz spraw dzenia jed n orod n ości stanu w y jścio w eg o .

(3)

3. Opis stanowiska badawczego

S tan ow isk o b adaw cze stan ow ił aparat w ielkow ym iarow y ( r y s .l) składający się ze skrzyni o w ym iarach 1680 m m x 3 0 0 m m x 4 0 0 m m , wypełnionej p iaskiem , która m o ż e być w yd łu żan a rów nom iernie do w artości er= 80 m m /m , a następnie skracana. Schem at działania aparatu przedstaw iono na rys.2 [8],

Skrzynia składa się z segm en tów S ustaw ionych na nakrętkach 7 o o d p ow ied n io dobranych skokach gw intu. P rzez nakrętki przech od zą śruby w rzecio n o w e 2 , na końcach których osa d zo n e s ą koła zębate 4 . Śruby w rzecion ow e 1 z osad zon ym i p od ob n ie kołam i zęb atym i 3 p rzech od zą p rzez nakrętki p o m o cn icze 8. Koła zębate 4 i 3 p o łą czo n e zo sta ły m ięd zy so b ą łańcucham i 5. Za p o m o cą dodatkow ego, centralnie u ło ż o n e g o k oła zęb atego 6 m ożn a rów nom iernie rozsuw ać oraz zsu w ać segm enty skrzyni, sym ulując p o zio m e o d k ształcen ia p od łoża, charakterystyczne dla terenu górniczego. Ś cian y skrzyni w y ło ż o n e zo sta ły g u m ą o lejo o d p o m ą , pokrytą w a zelin ą tech n iczn ą na którą n a ło żo n o paski fo lii o w ym iarach 50 m m x 2 0 0 m m w form ie zachodzących na siebie łusek. D zięk i tem u piasek m o że p rzesuw ać się p o ścian ie w d ow oln ym kierunku przy w sp ó łczy n n ik u tarcia rów nym 0 ,0 8 [8],

R y s.l. Aparat wielkowymiarowy do badań laboratoryjnych F ig .l. Multidimensional apparatus for laboratory test

Rys.2. Schemat aparatu badawczego [8]

Fig.2. Scheme o f test apparatus [8]

(4)

W ykładzina g u m o w a w yrów n u je n ie c ią g ło ść lok aln ych przyrostów d łu g o ści szkieletu skrzyni z ło ż o n e g o z e szty w n y ch segm en tów . Ś cian y skrzyni utrzym yw ane są w e w ła ściw y m p o ło żen iu za p o m o c ą śrub, którym i w yw ieran y je s t od p ow ied n i d o cisk p rzez siłom ierze.

O bok każdej śruby znajduje się czujnik zeg a ro w y m ierzący p rzesu n ięcie d o cisk a n eg o punktu.

Skrzynię w y p e łn io n ą p iask iem o b cią żo n o trzem a w arstw am i, n ie p o łą czo n y ch z e so b ą kostek o ło w ia n y ch sym u lu jących dodatkow e naprężenia norm alne od ciężaru naw ierzchni na całej górnej p ow ierzch n i w arstw y o in te n s y w n o ś c i« 0,01 M Pa .

W przypadku określania w artości naprężeń w gruncie zbrojonym geosyn tetyk u m ieszczo n y b y ł na g łę b o k o śc i rów nej o k o ło 2/3 w y so k o śc i skrzyni, licząc od góry aparatu b ad aw czego. D o p om iarów w yk orzystan o sz e ść cy lin d ryczn ych czu jn ik ów tensom etry- czn ych , które u m ieszczo n o parami w skrzyni aparatu zg o d n ie z e schem atem przedstaw ionym na rys.3.

Rys.3. Schemat rozmieszczenia czujników w aparacie badawczym Fig.3. Scheme o f sensors’ placement in the test apparatus

P o sz c z e g ó ln e pary czu jn ik ów ro zm ieszczo n o od p ow ied n io na g łęb o k o ści rów nej około:

14, 14 oraz 3A w y so k o śc i skrzyni, sym etryczn ie w zg lęd em jej d łu g o ści i szerok ości. Czujniki w yk on an e z o sta ły w form ie a lu m in io w y ch cien k o ścien n y ch w a lcó w na b oczn ych ściankach których, (tw orzące w alca), n aklejonych zo sta ło po sz e ść tensom etrów op orow ych . Schem at czujnika p rzedstaw iono na rys.4.

W c elu r ó w n o c z e sn e g o określenia w artości naprężeń p o zio m y ch i p io n o w y ch w badanym p u nkcie (p o z io m ie ) czujniki u sytu ow an o parami, prostopadle w zg lęd em sieb ie.

Pom iary w y k o n a n o za pośred n ictw em m ostka ten som etryczn ego M T S -1 0 . M ostek ten som etryczn y M T S -1 0 je s t przyrządem rejestrującym w y n ik i pom iarów w sześciu punktach, je d n o c z e ś n ie w spółpracującym z tensom etram i op orow ym i o op orn ości w zakresie 100 -i- 1000 Q . T ech n iczn a n ied ok ład n ość pom iarow a m ostka je s t m n iejsza od 1 %. M ostek u m o żliw ia ł au tom atyczn ą rejestrację w y n ik ó w po p od łączen iu do kom putera. Układ pom iarow y, tj. m ostek ten som etryczn y M T S -1 0 w raz z czujnikiem p rzedstaw iono na rys.5.

(5)

Tensometry oporowe

Pokrywy czujnika

Ścianka boczna czujnika

Pokrywa czujnika

Rys.4. Schemat czujnika tensometrycznego Fig.4. Scheme o f tensometric sensor

Rys.5. Mostek tensometryczny MTS-10 wraz z czujnikiem Fig.5. Tensometric bridge MTS-10 with sensor

(6)

4. Przygotowanie i technika prowadzenia badań

Przed k ażdym cy k lem p om iarow ym skrzynia b yła opróżniana, a następnie zasypyw ana w arstw ow o m iesza n in ą piasku drobnoziarnistego o grubości 10 cm . K ażda w arstw a była za g ę sz c z o n a ubijakam i ręczn ym i p o uprzednim n a w ilg o cen iu m iesza n in y piasku do wartości Wopt.. K ąt tarcia w ew n ętrzn eg o tak przygotow anej m ieszan k i w y n o sił <|) ~ 35 °.

P od czas za g ęszcza n ia m ieszan k i piasku dążono d o uzyskania w stępnej prekonsolidacji p op rzez d op row ad zen ie w y jśc io w e g o w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o Ko d o wartości rów nej lub w ięk szej od 1, c o odpow iada przypadkow i eksploatow ania naw ierzchni na p rek on solid ow an ym p od łożu , gd y naprężenia p o zio m e s ą w ięk sze (rów ne) od p ion ow ych . N ie z a w sze z przyczyn tech n iczn ych m o żliw e b yło uzysk an ie w sp ó łczy n n ik a Ko > 1.

S z c z e g ó ln ą u w agę p o św ięca n o starannemu u sytuow aniu czu jn ik ów w aparacie bad aw czym zarów n o p od w zg lęd em p raw id łow ego ich ro zm ieszczen ia na odpow iedniej g łęb o k o ści w skrzyni, ja k ró w n ież p od w zg lęd em p rostopadłego u sytu ow an ia cylindrycznych czu jn ik ów w z g lę d e m sieb ie. P o przygotow aniu stanow iska i u m ieszczen iu w ośrodku gruntow ym czu jn ik ów oraz p o zarejestrow aniu o d czy tó w w y jśc io w y c h na czujnikach przesuw u ścian ek b o czn y ch aparatu p rzystępow ano do zasadniczej c z ę śc i eksperym entu.

P o p o d łączen iu czu jn ik ów ten som etryczn ych do m ostka M T S -1 0 rozp oczyn an o pomiary, dla każdej z etap ow ych w artości odkształceń p o zio m y ch skrzyni, od 0 do 7 m m /m , po okresie czasu rów nym : 0; 1; 2; 3 oraz 7 god zin w celu o cen y stopnia stabilizacji odczytu. Odczyty od p ow iad ające k olejn ym etapom p rzem ieszczeń p o zio m y ch w yk o n y w a n o p o uprzednim zatrzym aniu p rzesu w u ścian ek aparatu. S tw ierdzono, że p o okresie ~ 3 god zin od m om entu zak oń czen ia k o lejn eg o etapu od k ształcen ia rejestrow ane w artości p om iarów sta b ilizo w a ły się na w szy stk ich p oziom ach .

W yk on an y p o 7 god zin ach pom iar k o ń co w y w yn ik ał z k o n ieczn o ści dokładnego spraw dzenia, c z y nastąpiła pełna stabilizacja od czytów .

P rzesuw ru chom ych ścian ek aparatu realizow ano p op rzez p o w o ln y , rów n om iern y obrót urządzenia n a p ęd o w eg o . K olejn e p rzem ieszczen ia ścian ek aparatu b ad aw czego o w artościach od p ow iad ających p o zio m y m od k ształcen iom rozluźniającym er = 1,0; 1,5; 2 ,0; 3,0; 4,0; 5,0 i 7 ,0 m m /m m ierzon o zeg a ro w y m i czujnikam i przesuw u u m iejsco w io n y m i w górnej i dolnej c z ę śc i ścianek.

5. Wyniki badań i ich analiza

N a p o d sta w ie u zy sk a n y ch w artości naprężeń [7] o b liczo n o w artości w sp ółczyn n ik a rozporu b o c z n e g o K 8 odp ow iad ające danej w artości p o z io m e g o od k ształcen ia rozluźniającego s r, a n astępnie sporząd zon o charakterystyki zm ien n o ści w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o KE ośrodka gru n tow ego zbrojonego oraz niezb rojon ego geosiatk am i w warunkach w zrostu p o zio m y ch od k ształceń rozluźniających s r.

N a rysunkach 6 - 1 1 p rzed staw ion o graficzn ie za leż n o ść w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o K E od w artości p o zio m y ch od k ształceń rozluźniających £r, od p ow ied n io dla:

- p o d ło ża n ie w z m o c n io n e g o i n um erów par czujników 1H /V , 2 H /V , 3 H /V (rys.6 - 8 ) oraz - w z m o c n io n e g o g eo sia tk ą dla czu jn ik ów nr 1 , 2 i 3 ( r y s .9 - 1 1).

(7)

2o

& , 2 X

•aę oa,

u O

tS •“

&

Odksztakenia rozluźniające Er [mm/m]

Rys.6. Zależność współczynnika rozporu bocznego Ke od wartości poziomych odkształceń rozluźniających £r (ośrodek bez zbrojenia -para czujników nr l 117'')

Fig.6. Relation between side strut coefficient Ke and values o f horizontal loosening strains 6r (place without reinforcement - a couple o f sensors no I1*™)

2o

&

„ 2 *2

S ' s .H o

ft

Odkształcenia rozluźniające Er [mm/m]

Rys.7. Zależność współczynnika rozporu bocznego Ke od wartości poziomych odkształceń rozluźniających £r (ośrodek bez zbrojenia - para czujników nr 2H/V)

Fig.7. Relation between side strut coefficient Ke and values o f horizontal loosening strains £r (place without reinforcement - a couple o f sensors no 2H/V)

(8)

2O

&

oIm

'5c

Odkształcenia rozluźniające Er [mm/m]

Rys.8. Zależność współczynnika rozporu bocznego Keod wartości poziomych odkształceń rozluźniających er (ośrodek bez zbrojenia -para czujników nr

Fig.8. Relation between side strut coefficient Keand values o f horizontal loosening strains er (place without reinforcement - a couple o f sensors no 3H/V)

Odkształcenia rozluźniające Er [mm/m]

Rys.9. Zależność współczynnika rozporu bocznego Keod wartości poziomych odkształceń rozluźniających er (ośrodek zbrojony geosiatką-para czujników nr 1H/V)

Fig.9. Relation between side strut coefficient Keand values o f horizontal loosening strains er (place reinforced with geo-membrane - a couple o f sensors no 1H/V)

(9)

Odkształcenia rozluźniające Sr [mm/m]

Rys. 10. Zależność współczynnika rozporu bocznego Ks od wartości poziomych odkształceń rozluźniających Er (ośrodek zbrojony geosiatką -para czujników nr 2HAj

Fig. 10. Relation between side strut coefficient Ke and values o f horizontal loosening strains er (place reinforced with geo-membrane- a couple o f sensors no 2H/V)

2o

&

2

C/3c_

£

Odkształcenia rozluźniające Er[mm/m]

Rys. 11 .Zależność współczynnika rozporu bocznego Ke od wartości poziomych odkształceń rozluźniających er (ośrodek zbrojony g eo sia tk ą - para czujników nr 3H/V)

Fig. 11. Relation between side strut coefficient Ke and values o f horizontal loosening strains sr (place reinforced with geo-membrane - a couple o f sensors no 3H/V)

(10)

N a w yk resach za zn a czo n o graniczną w artość w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o K min, dla którego nastąpi utrata n o śn o ści p rzez p o d ło że gruntow e.

T eoretyczn ie krytyczna, m inim alna w artość w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o K min, po przekroczeniu której nastąpi utrata n o śn o ści p od łoża, dla m ieszanki piasku drobnego średnio z a g ę s z c z o n e g o o k ącie tarcia w ew n ętrzn ego <|> = 3 5° w ynosiła:

Kmm = ^ = ^ - [ " - ^ ] = tg2(27"30')=0,267 (1)

D ok on u jąc analizy otrzym anych w y n ik ó w m ożna zau w ażyć, iż przekroczenie stanu rów n ow agi granicznej w przypadku braku w zm o cn ien ia w arstw m od elow an ej nawierzchni następuje ju ż dla w artości p o zio m y ch odk ształceń rozluźniających er = 2 ,0 - 3 ,0 m m /m (rys.

6 - 8 ) , co w praktyce od p ow iad a I/II kategorii terenu górn iczego. Z astosow an ie w zm ocnienia w postaci geosiatk i sp o w o d o w a ło p rzesu n ięcie krytycznej w artości p o zio m y ch odkształceń rozluźniających, przy których nastąpi przekroczenie stanu rów n ow agi granicznej, do wartości e r > 5 ,0 m m /m dla stref m od elu usytu ow an ych p ow yżej w arstw y geosyn tetyk u (rys.9 i 10).

N a le ż y ró w n o cześn ie za u w a ży ć, że dla przyp ow ierzch n iow ych w arstw grunt sypki nie osiąga stanu g ran iczn ego naw et dla e r = 7 ,0 m m /m (rys.9). Zbrojenie ogran iczyło redukcję naprężeń p o zio m y ch , która to redukcja je s t k on sek w en cją m ob ilizacji p o zio m y ch odkształceń rozluźniających s r g ó rn icze g o p od łoża gruntow ego. R ezultatem ogran iczenia stopnia redukcji naprężeń p o zio m y ch w w arstw ach nad g eosyn tetyk iem je s t zn aczn ie m n iejszy spadek w artości w sp ó łczy n n ik a rozporu b o czn eg o gruntu K E, którego w artość decyd u je o osiągnięciu p rzez ośrodek stanu rów n ow agi granicznej.

= er=1 m m / m

= £r= 1 ,5 m m / m I Kat.

= er = 2 m m / m er= 3 m m / m II Kat.

= er= 4 m m / m : = Er= 5 m m / m

er= 6 m m / m III Kat.

s r= 7 m m / m

O zn a cze n ia :

g ru n t zb ro jo n y g ru n t nie zb ro jo n y

Rys. 12. Wersyfikacja doświadczalna stanu granicznego w warunkach odkształceńrozluźniąjących s, na poziom ie czujników nr l*'' (ośrodek: niewzmocniony - linia przerywana, wzmocniony g e o sia tk ą - linia ciągła)

Fig. 12. Experimental verification o f extreme state due to loosening strains er on the level o f sensors no 1H/V (place: not strengthened - dashed line, strengthened with geo-m embrane- solid line)

(11)

m m / m

m m / m I Kat.

m m / m m m / m II Kat.

m m / m m m / m

m m / m III Kat.

m m / m

Oznaczenia:

grunt zb ro jony grunt n ie zb rojo ny e r= 1 .5

e r= 2

e r= 5 e r= 6

Rys. 13. Weryfikacja doświadczalna stanu granicznego w warunkach odkształceń rozluźniających er na poziom ie czujników nr 2H/V (ośrodek: niewzmocniony - linia przerywana, wzmocniony g e o sia tk ą - linia ciągła)

Fig. 13. Experimental verification o f extreme state due to loosening strains sr on the level o f sensors no 2h/v (place: not strengthened - dashed line, strengthened with geo-membrane - solid line)

O [M P a ] e r= l m m / m e r= 1 ,5 m m / m I Kat.

S r = 2 m m / m e r = 3 m m / m II Kat.

e r= 4 m m / m e r= 5 m m / m er= 6 m m / m Ill Kat.

er= 7 m m / m

Oznaczenia:

grunt zb ro jo n y --- gru nt n ie z b ro jo n y

Rys.l4.W eryfikacja doświadczalna stanu granicznego w warunkach odkształceń rozluźniających er na poziom ie czujników nr 3*^ (ośrodek: niewzmocniony - linia przerywana, wzmocniony geosiatką - linia ciągła)

Fig. 14. Experimental verification o f extreme state due to loosening strains Er on the level o f sensors no 3h/v (place: not strengthened - dashed line, strengthened - solid line)

(12)

N a p od staw ie uzysk an ych w artości naprężeń p o zio m y ch CT22 i p ion ow ych cth spraw dzono stan graniczny n o śn o śc i ośrodka n iew zm o cn io n eg o oraz w zm o cn io n eg o alternatyw nie g eo sia tk ą lub g eo tek sty lem z warunku C oulom ba - M ohra dla kolejnych w artości poziom ych od k ształceń rozluźniających £r.

Sp raw dzenie w arunku n o śn o śc i granicznej przedstaw iono dla ośrodka gruntow ego n ie w z m o c n io n e g o oraz zbrojonego geo sia tk ą i o d p ow ied n io p oziom u czu jn ik ów nr 1, 2 i 3 na rys: 12, 13 oraz 14. A n aliza w y n ik ó w przeprow adzona z w ykorzystaniem warunku g ran iczn ego C ou lom b a - M ohra p otw ierdziła d u żą sk u teczn ość zbrojenia gruntu geosiatkam i.

6. Podsumowanie

R easum ując m ożn a stw ierd zić, ż e przeprow adzone badania potw ierd ziły istotny w pływ w zm o cn ien ia g ó rn icze g o p o d ło ża gruntow ego geosyn tetyk iem na rozkład skład ow ych stanu naprężenia, a tym sam ym na m o ż liw o ść redukcji zjaw isk prow adzących d o o sią g n ięcia przez p o d ło że k olejow ej b u d ow li ziem nej stanu rów now agi granicznej. D o w o d zi to, iż geosiatk i są skutecznym elem en tem w zm o cn ien ia p od łoża kolejow ej b u d ow li ziem nej poddanej od d ziaływ an iu p o zio m y ch odk ształceń rozluźniających £r .

Istotną c e c h ą uzyskanych w y n ik ó w je s t zaobserw ow ana d ość dobra pow tarzalność otrzym anych w artości naprężeń oraz w sp ółczyn n ik a rozporu b o czn eg o K E dla kolejnych serii p om iarow ych w y k on an ych dla identycznych m od eli oraz w ielk o ści p o zio m y ch odkształceń rozluźniających £r.

Literatura

1. A jd u k iew icz J.: P rojektow anie z geosyntetykam i. M agazyn „A utostrady”, nr 5i 6 /2 0 0 4 . 2 . A jd u k iew icz J., K ło sek K.: Kryteria doboru oraz w eryfikacja sk u teczn ości stosow ania

g eo sy n tety k ó w w podtorzu k olejow ym . M ateriały X I K onferencji N au kow o-T echnicznej

„D rogi K o lejo w e ’01 ” ,W rocław -Ż m igród 2 1 -2 3 .1 1 .2 0 0 1 ; s.4 6

3. A le n o w ic z J., G o ło s M.: „Projektow anie w zm o cn ień podbudów z k ru szyw geosiatkam i T E N S A R na słab ym p o d ło żu ” . M ateriały O góln op olsk iej K onferencji N au k ow o- T ech n iczn ej, L ublin 1998

4. K ło sek K.: „Earthen structures in m in in g areas” . P roceeding o f the 12th N ational M eeteng o f the A S S M R . G illette, W Y , U S A , June 5 - 8, 1995: 4 9 5 - 501

5. K ło sek K.: „ U se o f g eo sy n th etics for strengthening road surface and subbase in areas with h e m in in g a ctiv ity ” . P roc. O f the Int. Syp. On „ Earth R einforcem ent”, v ol. I, Fukuoka, Japan, Ed. - B alk em a, Rotterdam , 1996: 6 0 9 - 6 14

6. K ło sek K. A jd u k iew icz J.: E fek tyw n ość stosow an ia g eo sy n tety k ó w w budow nictw ie k om unikacyjnym . M at K onf. N au k ow o-T ech n iczn ej pt:’S zk oła m etod projektowania o b iek tó w inżyn iersk ich z zastosow an iem g e o te k sty lió w ’, U stroń, 2 0 0 4 -1 1 -1 4

7. K otasiński M .: Stan naprężenia i odk ształcen ia w naw ierzchniach d rogow ych m o d y fik o w a n y ch geosyn tetyk am i terenach górn iczych. R ozpraw a doktorska. Politechnika Ś ląsk a 2 0 0 4

8. R o sik o ń A.: B u d o w n ictw o k om unikacyjne na terenach objętych szkodam i górn iczym i.

W K iŁ , W arszaw a 1979