Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I ŚL Ą S K I E J S e ria : B U D O W N I C T W O z. 57
1982 Nr kol. 737
T a d e u s z C ISE K, B o g d a n K A W A L E C Z e n o b i a KOPKA, A n d r z e j S O C Z A W A
W P Ł Y W C Z A S U S K Ł A D O W A N I A NA W Ł A Ś C I W O Ś C I N I E P R Z E P A L O N Y C H O D P A D Ó W K O P A L N I A N Y C H
S t r e s z c z e n i e . W p r a c y o m ó w i o n o p r o b l e m z m i a n w ł a ś c i w o ś c i nie- p r z e p a l o n y c h o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h z a c h o d z ą c y c h p r z y d ł u g o l e t n i s z a
l e g a n i u na zwale. P r z e d s t a w i o n o w y n i k i b a d a ń o d p a d ó w ś w i ę t y c h oraz h a ł d o w y c h z K W K "Murcki" po 30 i 50 l a tach s k ł a d o w a n i a . P raca za
w i e r a s p o s t r z e ż e n i a i w n i o s k i p ra k t y c z n e .
1. CEL I Z A K R E S P R A C Y
W a s p e k c i e o c h r o n y ś r o d o w i s k a , d ę ż ęc do z a m k n i ę t e g o c y k l u działalności p r z e m y s ł o w e j , n a l e ż y roz w a ż a ć w każdej s y t u a c j i m o ż l i w o ś ć z a g o s p o d a r o w a nia w s z e l k i c h o d p a d ó w p r z e m y s ł o w y c h . W a g l o m e r a c j i ślęskiej p r z e w a g ę sta
n o w i ę o d p a d y k o p a l n i a n e . Sę to o d p a d y p o w s t a j ę c e p r z y w y d o b y c i u węgla, a p o c h o d z ę c e z robót u d o s t ę p n l a j ę c y c h i w z b o g a c a n i a kopa l i n y . Ich w ł a ś c iw o ści sę z r ó ż n y c h w z g l ę d ó w z r ó ż n i c o w a n e . M o ż l i w o ś ć u t y l i z a c j i tych odpadów w y m a g a o c e n y ich cech i w ł a ś c i w o ś c i b l e ż ę c y c h , jak r ó w n i e ż stabilności t ych cech w czasie.
W i e l e prac p o ś w i ę c o n o p r z e p a l o n y m o d p a d o m k o p a l n i a n y m [ 2 j , [3], [7], [13], k t ó r y c h w y n i k i z a c h ę c a j ę do dość s z e r o k i e g o ich w y k o r z y s t a n i a w bu
d o w n i c t w i e i n ż ynier yjnym.
G o r s z y m j a k o ś c i o w o m a t e r i a ł e m , w p o r ó w n a n i u z nimi, sę n l e p r ze p al o n e o d p a d y k o palni ane . G ł ę b s z a an a l i z a w ł a ś c i w o ś c i tych o d p a d ó w oraz we ryfi
kacja z a k r e s u h i p o t e t y c z n y c h z m ia n ich w ł a ś c i w o ś c i w c z a s i e m o ż e się przy
c z yn ić do l i k w i d a c j i u c i ę ż l i w y c h dla o t o c z e n i a s k ł a d o w i s k . Oest to celem n i niej szej pracy.
C h c ę c z r e a l i z o w a ć p o s t a w i o n y cel a n a l i z ę o p a r t o na w y n i k a c h b adań pod
s t a w o w y c h g e o t e c h n i c z n y c h cech f i z y k o m e c h a n i c z n y c h 1 d r o g o w y c h para me t r ó w n o ś n o ś c i n i e p r z e p a l o n y c h o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h p o c h o d z ę c y c h z K W K "Murcki", z u w z g l ę d n i e n i e m z m i e n n e g o c z a s u ich s k ła d o w a n i a . P o d s t a w ę m e t o d y k i i spo
sobu b adań sę n o r m y i w y t y c z n e z z a k r e s u w y k o r z y s t a n i a o ś r o d k ó w m i n e ra l n y ch i o d p a d ó w p r z e m y s ł o w y c h w b u d o w n i c t w i e inż y n i e r y j n y m .
26 T. C is e k . B. Ka w a l e c . Z. K o pka. A. S o c z a w a
2. O OP A D Y K O P A L N I A N E
D e c y z j e o w y k o r z y s t a n i u d o w o l n e g o m a t e r i a ł u w b u d o w n i c t w i e i n ż y n i e r y j n y m o p i e r a j « się na w y n i k a c h b ad a ń , i s t o t n y c h w d a n y c h w a r u n k a c h cech i w ł a ś c i w o ś c i . W b a d a n i a c h t e c h n i c z n y c h o ś r o d k ó w m i n e r a l n y c h z w y k l e p o m i j a m y w p ł y w c z a s u na w ł a ś c i w o ś c i m a t e r i a ł u . I n n e g o p o d e j ś c i a w y m a g a j « nie- p r z e p a l o n e o d p a d y k o p a l n i a n e . D e c y z j a o z a k r e s i e ich w y k o r z y s t a n i a m o że być j e d n o z n a c z n a t ylk o w ó w c z a s , k i e d y b « d « z n a n a n a j n i e k o r z y s t n i e j s z e z m i a n y w i o d ą c y c h p a r a m e t r ó w w c z a s i e n i e k r ó t s z y m n i ż p r z e w i d y w a n a ż y w o t n o ś ć b u d o w l i i n ż y n i e r s k i e j . W y m a g a to z n a j o m o ś c i h i s t o r i i p o w s t a n i a o d p a d ó w z w y r ó ż n i e n i e m c z y n n i k ó w , k t ó r e z a d e c y d o w a ł y o z m i a n i e w o d p o w i e d n i m o k r e s i e c z a s u w ł a ś c i w o ś c i w y j ś c i o w y c h na w ł a ś c i w o ś c i bieżące.
W e d ł u g [l] p r z y e k s p l o a t a c j i g ó r n o ś l ą s k i e g o k a r b o n u s p o t k a ć m o ż n a:
- s k a ł y w ę g l o w e , - s k a ł y i last a, - m u ł k e w c e , - p i a s k o w c e , - s k a ł y żw i r o w e , - s k a ł y w a p i e n n e , - s k a ł y tufity.
W s z y s t k i e w y m i e n i o n e g r u p y skał, r o z k r u s z o n e w t r a k c i e e k s p l o a t a c j i węgla, w y d o b y t e i z ł o ż o n e na p o w i e r z c h n i , s t a n o w i ę o d p a d y k o p a l n i a n e . N a j w i ę k s z y j e d n a k u d z i a ł w o d p a d a c h m aję s k a ł y o k r e ś l a n e w g ó r n i c t w i e w ę g l o w y m jako ł u p k i i l a s t e ( n a z y w a n e też ł u p k a m i k a r b o ń s k l m i c z y ł u p k a m i węglowymi). Ska
ła p ł o n n a w c a l l ż n l a o r a z o d p a d y z niej p o w s t a ł e j a k o o ś r o d e k r o z d r o b n i o n y p o s i a d a j ą i s t o t n i e r ó ż n e w ł a ś c i w o ś c i . M a tu b o w i e m m i e j s c e p r a k t y c z n i e c a ł k o w i t e o d p r ę ż e n i e m a t e r i a ł u , j e g o r o z k r u s z e n i e o r a z s t a b i l n e w złożu, a z m i e n n e na p o w i e r z c h n i , c z y n n i k i w i l g o t n o ś c l o w o - t e r m i c z n e .
S t a b i l n o ś ć w ł a ś c i w o ś c i f i z y k o m e c h a n i c z n y c h o ś r o d k a z b u d o w a n e g o z o d p a d ó w jest f u n k c j ę s t a b i l n o ś c i w ł a ś c i w o ś c i b u d u j ą c y c h go o ś r o d k ó w s k a l n y c h . M i a r ę s t a b i l n o ś c i w ł a ś c i w o ś c i o ś r o d k a m o ż e być s t a b i l n o ś ć jego s k ł a d u z i a r n o w e g o (Sz ) w p o ł ą c z e n i u z e s t a b i l n o ś c i ą w y t r z y m a ł o ś c i o k r u c h ó w s k a l n y c h (R), co m o ż n a w y r a z i ć z a l e ż n o ś c i ą :
WM_F - F(sz , R). (l)
W y r ó ż n i a m y dwa o k r e s y r o z k r u s z e n i a o d p a d ó w j a k o e fekt dwu g r u p p r z y czyn. W y j ś c i o w y w y n i k a z t e c h n o l o g i i r o z k r u s z e n i a s k a ł y litej o r a z jej t r a n s p o r t u do m i e j s c a s k ł a d o w a n i a na p o w i e r z c h n i . D r u g i o k r e s r o z k r u s z e nia ma m i e j s c e w c z a s i e s k ł a d o w a n i a o d p ad ó w . Dest to o k r e s d e s t r u k c y j n e g o d z i a ł a n i a c z y n n i k ó w a t m o s f e r y c z n y c h . P r o c e s r o z k r u s z e n i a jest tu f u nkcję c zas u, a j e g o I n t e n s y w n o ś ć z a l e ż y o d p o d a t n a ś e i m a t e r i a ł u na te działania.
N a j w i ę k s z e r e z k r u s z e n i e ma m i e j s c e w p r z y p o w i e r z c h n i o w y c h w a r s t w a c h skła-
W p ł y w c z asu s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . . . 27
dowis ka. R o z k r u s z e n i e w tym o k r e 9 i e Jest e f e k t e m w t ó r n y m o s ł a b i e n i a le
p i s z c z a ł ę c z ę c e g o w J e d n o s t k o w y m o k r u c h u mniej p o d a t n e m i n e r a ł y lub ich grupy. Oprócz r o z k r u s z e n l a p o w o d u j e to J e d n o c z e ś n i e s p a d k i w y t r z y m a ł o ś c i m a k r o s k o p o w e zw a r t y c h o k ruchów. W i ł o ł u p k a c h o b s e r w u j e s i ę u p l a s t y c z n i e n i e o k r u c h ó w , z w a n e p o t o c z n i e las o w an i em . W s k r a j n y c h p r z y p a d k a c h o d p a d y te st aja się p o d o b n e do m i n e r a l n y c h g r u n t ó w spo i s t y c h .
M o ż e m y w i ę c p o w i e d z i e ć , że z a r ó w n o s k ł a d z i a r n o w y , jak i w y t r z y m a ł o ś ć o k r u c h ó w sa f unk cja czasu:
Tak w i ę c w y p a d k o w e w ł a ś c i w o ś c i f i z y k o m e c h a n i c z n e z b i o r u n i e p r z e p a l o n y c h o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h maja c h a r a k t e r w i e l o c z y n n i k o w y w funk c j i czasu.
W z a k r e s i e w ł a ś c i w o ś c i m e c h a n i c z n y c h fWM ) p r z y p u s z c z a l n i e jest to f u nk cja ś c i ś l e ma l e j ę c a
H i p o t e t y c z n y c h a r a k t e r f unkcji (3) p o d a n o na rys. 1. U c h w y c e n i e p r z y n a j mniej dwóch w s p ó ł r z ę d n y c h funkcji (3) dla c zasu t > t^ i z a s t o s o w a n i e a p r o k s y m a c j i liniowej daje już m o ż l i w o ś ć p r z y b l i ż o n e g o o s z a c o w a n i a p o s z u kiwanej w a r t o ś c i A W M . * J • o d p o w i e d n i e j w a r t o ś c i w i o d ą c e g o p a r a m e t r u g e o t e c h n i c z n e g o , w z a ł o ż o n y m o k r e s i e e k s p l o a t a c j i b u d o w l i i n ż y n i erskiej
S z . R = F (t ). (2)
(3)
W,
c zo s żywotności
ń w M
it t
Rys. 1. W M = Fit)
W konkretnej s y t u a c j i p r z e d s t a w i o n a droga p o s t ę p o w a n i a musi uwzolęd- n iać z m i a n ę w a r u n k ó w o d d z i a ł y w a n i a c z y n n i k ó w a t m o s f e r y c z n y c h po w ł ą c z e n i u o d p a d ó w do p racy oraz u w z g l ę d n i a ć s k u t k i i n n y c h , w ł a ś c i w y c h wówczas, c z y n
28 T. C i s e k. G. K a w a l e c . Z. K o p k a . A. S o c z a w a
ników . M o ż e to być r o z k r u s z e n i e w y w o ł a n e z m i e n n y m s t a n e m n a p r ę ż e ń w n a s y p a c h d r o g o w y c h , czy d z i a ł a n i e w o d y p r z y w b u d o w a n i u o d p a d ó w poni że j Jej z w i e r c i a d ł a .
3. R O D Z A O M A T E R I A Ł U U Ż Y T E G O D O BADAŃ
M a t e r i a ł b ę d ą c y p r z e d m i o t e m badań , p o c h o d z ą c y z K W K " Murcki", s k l a s y f i k o w a n o w o p a r c i u o p r z e p r o w a d z o n e b a d a n i a m a k r o s k o p o w e i s z c z e g ó ł o w e b a d a n i a l a b o r a t o r y j n e j a k o ł upk i i l aste i i l a s t o - p i a s z c z y s t e . W e d ł u g k l a s y f i k a c j i w p r o w a d z o n e j p r z e z 0. K u h l a [4], [5] w y m i e n i o n e m a t e r i a ł y z a l i cza się do II g r u p y skał k l a s t y c z n y c h (s kały ilaste). S z c z e g ó ł o w y p o d z i a ł skał tej g r u p y p r z e d s t a w i a się n a s t ę p u j ą c o (tabl. l):
T a b l i c a 1 K l a s y f i k a c j a skał i l a s t y c h M • W
G r u p a Klasa P o d k l a s a R o dzaj s k a ł y
II 1 Iły k a o l i n i t o w e (łupki ilaste, iłowce)
a Iły k a o l i n i t o w o - i l l i t o w e (iły p l a s t y c z n e ) b Iły k a o l i n i t o w o - a l b i t o w e
c Iły k a o l i n i t o w o - s e r y c y t o w o - k w a r c o w e (łupki i l a s t o - p i a s z c z y s t e )
d Iły k a o l i n i t o w o - c h l o r y t o w o - s e r y c y t o w e (łupki żel a z i s t e )
2 Iły k r y s t a l i c z n e (łupki o g n i o t r w a ł e )
Ł u p k i i l a s t e i i l a s t o - p i a s z c z y s t e mają s t r u k t u r ę p e l i t o w ą , a c z a s a m i r ó w n i e ż p e l i t o w o - a l e u r y t o w ę . C h a r a k t e r y z u j ę s i ę b arwę od J a s n o s z a r e j do c i e m n o s z a r e j i czarnej. S k ł a d n i k i m i n e r a l n e tych skał m a j ę , ś r e d n i o b i or ę c w i e l k o ś c i r zę du 0 ,00 1 mm. Sę to p r z e w a ż n i e : k a o l i n i t , illit, s e r y c y t , m o n t m o r y l o n i t , opal, c h a l c e d o n , pył k w a r c o w y , c h l o r y t y , miki, s k a l e n i e po
t a s o w e i p l a g i o k l a z y .
W ł a s n o ś c i r o z d r o b n i o n y c h s ka ł k a r b o ń s k i c h w y k a z u j ę z n a c z n ę n i e j e d n o r o d n o ś ć w p r z e d z i a ł a c h l i c z b o w y c h o p i s u j ę c y c h p o s z c z e g ó l n e p a r a m e t r y g e o t e c hn i c z n e . O u ż y w p ł y w na to ma ich u z i a r n i e n l e o r a z o k r e s z a l e g a n i a na h a ł d z i e . Ola z b a d a n i a w p ł y w u c z a s u z a l e g a n i a na h a ł d z i e na z m i a n ę w ł a s n o ści ł u p k ó w i la s t y c h i i l a s t o - p i a s z c z y s t y c h w y k o n a n o b a d a n i a trze ch grup m a t e r i a ł u :
- o d p a d ó w p o c h o d z ą c y c h z b i eż ą c ej p r o d u k c j i ( o d p a d y O l ) ,
- o d p a d ó w z a l e g a j ą c y c h na h a ł d z i e p r z e z o kr e s o k o ł o 3 0 lat ( o d p ad y Oli), - o d p a d ó w z a l e g a j ą c y c h na h a ł d z i e p r z e z o kr e s o k o ł o 5 0 lat ( od p ad y OIIl).
D la p r z e p r o w a d z e n i a b a d a ń s p e c j a l i s t y c z n y c h p o b r a n o l o s o w o p r ó b k i o d c i n k o w e z o d k r y w e k w y k o n a n y c h w r ó ż n y c h m i e j s c a c h hałdy. W s u m i e p o b r a n o
W p ł y w c zasu s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . . . 29
do b a d a ń 1000 kg odpadów. B yły to p r ó b k i o n at u r a l n e j w i l g o t n o ś c i , bez z a c h o w a n i a s t r u k t u r y z a l e g a n i a m a t e r i a ł u w hałdz i e . T a k i s p o s ó b p ob iera
nia p r ó b e k jest za s a d n y , b i o r ę c p od u w a gę p r z e z n a c z e n i e m a t e r i a ł u do b u d o w y n a s y p ó w i n ż y n i e r y j n o - k o m u n i k a c y j n y c h , w t r a k c i e której n astępuje n a r u s z e n i e p i e r w o t n e j s t r u k t u r y z a l e g a n i a ma t e r i a ł u . P r ó b k i o d p a d ó w p o c h o d z ą c y c h z bieżęce j p r o d u k c j i p o b i e r a n o k a ż d o r a z o w o w p r o s t z taśmocięgu.
4. C E C H Y F I Z Y C Z N E
4.1. U z i a r n i e n l e
W b a d a n y c h 3 r o d z a j a c h o d p a d ó w p r z e w a ż a j ę frakcja: ż w i r o w e (34- 57%), p i a s k o w a (13-24%,) i p y ł o w a (9-39%,). Ich k r z y w e u z i a r n i e n i a prz e d s t aw i on o na rys. 2,
A n a l i z a w y n i k ó w b a d a ń u z i a r n i e n i a o d p a d ó w p o c h o d z ę c y c h z bieżęcej p r o d u k c j i o raz zalegaj ę cych p r z e z 30 i 5 0 lat na h a ł d z i e w s k a z u j e , iż z m i e n i a j * o n e z c z a s e m swe u z i a r n i e n l e (rys. 3). W idać w y r a ź n i e , że zmiana z a w a r t o ś c i f rak cji k a m i e n i s t e j i żwir ow e j oraz pyłowej i iłowej w funkcji c z a su ma c h a r a k t e r ś c i ś l e m o n o f o n i c z n y , p r z y czym w p i e r w s z y m przyp a d k u m a m y do c z y n i e n i a z funkcję m a l e j ę c ę , w d r u g i m n a t o m i a s t z f u n kcję rosnę-
30 T. C i ą e k. 9. K a w a l e c . Z. K o p k a . A. S o c z a w a
cą, Z a w a r t o ś ć f r a k c j i p i a s k o w e j p o c z ą t k o w o m a l e j e , p ó ź n i e j 'ednak s y s t e m a t y c z n i e wzr a s t a . F u n k c j a ta o s i ą g a m i n i m u m po o k r e s i e o k o ł o 30 lat s k ł a dowania. Z p r z e b i e g u fu n k c j i o b r a z u j ą c y c h z m i a n y p o s z c z e g ó l n y c h f r a kcji m o ż n a w n o s i ć , iż d ł u ż s z y od 50 lat o k r e s s k ł a d o w a n i n w y w o ł a p o s t ę p u j ą c y r o z p a d s t r u k t u r a l n y , o b j a w i a j ą c y się z m n i e j s z e n i e m frakcji k a m i e n i s t o - ż n - rowej i r o s n ą c ą z a w a r t o ś c i ą f r a k cj i p i a s k o w e j i p y ł o w o - iło. e j .
U z y s k a n e z b a d a ń k r z y w e u z l a r n i e n i a (rys. z) w s k a z u j ą p o n a d t o , iż b a d a n e o d p a d y m a j ą c h a r a k t e r g r u n t ó w g r u b o z i a r n i s t y c h , ś c i ś l e j mówiąc, o d p o w i a d a j ą o ne ż w i r o m g l i n i a s t y m ( o d p a d y 01, 0 1 1) i p o s p ó ł k o m g l i n i a s t y m
( o d p a d y O I I I ).
4.2. G ę s t o ś ć w ł a ś c i w a
O z n a c z e n i e g ę s t o ś c i w ł a ś c i w e j p r z e p r o w a d z o n o z g o d n i e z n o r m ą P N - 7 5 / 3 - - 0 4 48 1. U z y s k a n e w a r t o ś c i g ę s t o ś c i w ł a ś c i w e j (tabl. 2) są n i ż s z e od o d p o w i e d n i c h w a r t o ś c i g ę s t o ś c i w ł a ś c i w e j g r u n t ó w m i n e r a l n y c h . R ó ż n i c a ta w y n i k a stąd. iż b a d a n e o d p a d y z a w i e r a j ą dość z n a c z n e z a w a r t o ś c i w ę g l a , w y n o s z ą c e od 18,1?', do 2 0 ,9%. N a j w i ę k s z ą z a w a r t o ś ć w ę g l a p o s i a d a j ą o d p a d y 01, a n a j m n i e j s z ą o d p a d y 011. R ó ż n i c e w z a w a r t o ś c i w ę g l a w p o s z c z e g ó l n y c h gru
p a c h b a d a n y c h o d p a d ó w w y n i k a j ę z a r ó w n o z t e c h n o l o g i i w y d o b y c i a , jak i p r o c e s u u t l e n i a n i a c z ę ś c i p a l n y c h o d p a d ó w s k ł a d o w a n y c h na hałd z i e .
Z p r z e p r o w a d z o n e j dla p o s z c z e g ó l n y c h g r u p o d p a d ó w , jak i c a ł o ś c i o d p a dów, a n a l i z y s t a t y s t y c z n e j w y n i k a , iż o d p a d y z a r ó w n o w g r u p a c h , Jak i w c a ł o ś c i są j e d n o r o d n e . N a j w i ę k s z y w s p ó ł c z y n n i k z m i e n n o ś c i v = 3 , 7 % u z y s k a n o dla o d p a d ó w 01, a co za tym i dzie w s p ó ł c z y n n i k n i e j e d n o r o d n o ś c i k = 0 , 9 6 - 1 , 0 4 . Dla c a ł o ś c i p r z e b a d a n y c h o d p a d ó w w s p ó ł c z y n n i k i te są J e s z c z e n i ż s z e (tabl. 2). C z a s s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w n i e ma tutaj z a s a d n i c z e g o
W p ł y w c zasu s k ł a d o w a n i a na właś c i w o ś c i . 31
w p ł y w u na w a r t o ś c i g ę s t o ś c i w ł a ś c i w e j , gdyż s kł a d m i n e r a l o g i c z n y , poza n i e z n a c z n y m i r ó ż n i c a m i w z a w a r t o ś c i w ę gla, nie u lega z n a c z ę c y m zmianom.
Badan ia te p o t w i e r d z a j ą z a ł o ż o n ę h i p o t e z ę o J e d n o r o d n o ś c i skał, z których o d p a d y te pochodzę.
T a b l i c a 2 G ę s t o ś ć w ł a ś c i w a
Rodzaj o d p a d ó w
I lość p o m i a rów (p r ó b )
W a r t o ś ć ś rednia
? [ g / c m 3]
P max
[ g / c m 3]
^rain
[g/cm3]
O d c h y l e nie s t a n d ar d ow e
s
W s p ó ł c z y n nik z m i e n n ości
v [%]
Współczyn
nik nie- j ednorod- n ości
k « liv
1 2 3 4 5 6 7 8
Ol 10 2 ,361 2 ,389 2 , 3 57 0 , 0 1 6 3,7 0,96
1 ,04
Oli 10 2 , 4 5 5 2 ,46 8 2 , 4 3 6 0 ,0 0 8 0,3 r*l ,00
0111 10 2 ,452 2 ,472 2 ,437 0 , 00 7 0.3 ~>1 ,00
O l ; 0 1 1 ;
OIII 3 2 , 4 2 3 2,455 2,361 0 , 05 3 2,2 0,98
1 ,02
4.3. P a r a m e t r y z a g ę s z c z e n i a
W i l g o t n o ś ć o p t y m a l n ę (w^p t ) oraz m a k s y m a l n ę g ę s t o ś ć o b j ę t o ś c l o w ę szkie
letu g r u n t o w e g o (pjjs ) b a d a n o dla w s z y s t k i c h o ś r o d k ó w ( P N - 7 5 / B - 0 4 4 8 1 ) na o- k r u c h a c h o d -cr 10 mm w e d ł u g norm al n e j p r ó b y Proc t o r a . W y n i k i b a d a ń za
w i e r a tabl. 3 o r a z w y k r e s y na r y s u n k a c h 4 1 5 .
i
q ds
, g/cm 1,8-1,7 -
1.6-
1,5-
1,4- 1,3- 1,2.
10
15 20 25Rys. 4. p j s » F(w)
30 w , %
— o on
• 01— a on
32____________________________________ T. C i s e k, S. K a w a l e c , Z. K o p k a . A. S o c z a w a
T a b l i c a 3 P a r a m e t r y z a g ę s z c z e n i a
O ś r o d e k Pds [ kg/ cm3]
W1 opt [ * ]
wi M dla 0 . 9 6 p ds
"2 [ * ] dla 0 . 9 4 p ds
W 3 D 5 ] dla
° ’ 9 2 Pds
Pds [ g/cm3]
w opt [%]
1 2 3 4 " "5"".. 6 ~ T .. 15---
Ol 1 ,58 1 3,0 1 7,7 18,8 21 ,0 1 , 7 6 8, 8
011 1,65 16,5 20,7 22 ,0 2 3 , 5 1 ,81 11 ,9
o i i i 1 ,54 23 ,0 2 5 , 4 2 6 , 0 2 6 , 5 1 ,64 19 ,0
P o d a n o tam r ó w n i e ż o b l i c z o n e dla r z e c z y w i s t e g o s k ł a d u z i a r n o w e g o p a r a m e t r y z a g ę s z c z e n i a w opt i P d S * z a n a l i z y funk c j i
Pds = Frw) tĄ)
Pds' P d s ’ w opt ' w opt “ F ) 5 -1
w y n i k a , że:
- czas s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w w p ł y w a na p a r a m e t r y z a g ę s z c z e n i a ,
- w r a z ze w z r o s t e m c z a s u s k ł a d o w a n i a r o ś n i e w i l g o t n o ś ć o p t y m a l n a z a r ó w n o w ó p t ’ 1 w opt' co 3 est e f e k t e m w z r o s t u z a w a r t o ś c i frakcji pyło w ej i i łowej .
- m a k s y m a l n a gę s t o ś ć o b j ę t o ś c i o w a s z k i e l e t u w f u n k c j i c z a s u p o s i a d a swoję e k s t r e m a l n a w a r t o ś ć (max p r z y c z a s i e s k ł a d o w a n i a r->30 lat). H i p o t e t y c z nym u z a s a d n i e n i e m m o ż e tu być o p t y m a l n y dla ę ds s k ł a d z i a r n o w y hałdy.
W p ł y w c z asu s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . . 33
k t ó r y w y s t ę p u j e w e f e k e l t r ó ł p e d u s t r u k t u r a l n e g o z i a r n po o d p o w i e d n i m c z a s i e ich s k ł a d o w a n i a .
4.4. N a s i ę k l l w o ś ć
Ba d a n i a n a s i ę k l i w o ś c i zwykłej o d p a d ó w Ol; O l i i OIII p r z e p r o w a d z o n o dla z i a r n o w y m i a r z e d > 2 0 mm, z g o d n i e z o b o w i ą z u j ę c y m i normami. U z y s k a n e w y n i k i b a d a ń w y k a z a ł y doić d u Z y rozrzut. Nasięklii ość w a g o w a 'n w ' o d p a d ó w 01 w a h a ł a się w p r z e d z i a ł * o d 4 , 1 % do 10,77. ( ś r e d n i o 7,47,), n a t o m iast n a s i ę k l l w o ś ć o d p a d ó w &lf z a w i e r a ł a się w g r a n i c a c h od 0 , 9 7 do 1 3,57
(ś r e d n i o 6,4%). W obu p r z y p a d k a c h 6 5 7 z b a d a n y c h p r ó b e k u l a g ł o c a ł k o w i t e m u r o z p a d o w i (r) w s k u t e k n a s y c e n i a Ich wodę. N a s i ę k l l w o ś ć o d p a d ó w OIII w a h a ła s ię w g r a n i c a c h od 5 , 3 7 do 1 9 , 0 7 ( ś r ed n io 10,77). O d p a d y te c h a r a k t e r y z o w a ł y s ię w i ę k s z ę o d p o r n o ś c i ą na d z i a ł a n i e w o d y w s t o s u n k u do o d p a d ó w 0 1 i 0 1 I , g dyż w tym p r z y p a d k u 1 5 7 z b a d a n y c h p r ó b e k u l e g ł o c a ł k o w i t e m u r o z p a d o w i w c z a s i e b a d a ń n a s i ę k l i w o ś c i .
\ Rys. 6. nw , r * F(t)
P r z e p r o w a d z o n e b a d a n i a w y k a z a ł y , że n a s i ę k l l w o ś ć ^nw ) 1 o d p o r n o ś ć na d z i a ł a n i e w o d y (r) o d p a d ó w sę funk cj ę c z as u ich s k ł a d o w a n i a na zwałowisku.
G r a f i c z n ę i l u s t r a c j ę tych z a l e ż n o ś c i p r z e d s t a w i o n o na rys. 6. W y n i k a z n i ego, że d o p i e r o p o u p ł y w i e o k o ł o 30 lat z a l e g a n i a m a t e r i a ł u na z w a ł o w i sku, w n a t u r a l n y c h w a r u n k a c h a t m o s f e r y c z n y c h , m a l e j e J e g o w r a ż l i w o ś ć na d z i a ł a n i e wody, a r o ś n i e n a s i ę k l i w o ś ć .
34 T. C i s e k, a. K a w a l e c . Z. K o p k a , A. So c z a w a
P o n a d t o u z y s k a n e w y n i k i b a d a ń w y k a z a ł y , że z b a d a n e o d p a d y sę w o g ó l n o ści w r a ż l i w e na d z i a ł a n i e w o d y i c h a r a k t e r y z u j ę się n a s i ę k l i w o ś c i ę w i ę k- szę od d o p u s z c z a l n e j (nw ^ A.%) dla III k l a s y k r u s z y w a d r o g o w e g o .
4.5. M r o z o o d p o r n o ś ć
I
O z n a c z e n i e m r o z o o d p o r n o ś c i m e t o d ę b e z p o ś r e d n i a w y k o n a n o na tych p r ó b k a c h o d p a d ó w , k t ó r e nie u l e g ł y r o z p a d o w i po b a d a n i u ich n a s i ę k l i w o ś c l . P o d d a n o Je 15 k o l e j n y m c y k l o m z a m r a ż a n i a i o d m r a ż a n i a , z g o d n i e z w y m o g a m i o d p o w i e d n i c h norm.
P r z e p r o w a d z o n e b a d a n i a w y k a z a ł y , że o d p o r n y c h na d z i a ł a n i e m r o z u było:
1 0 % p r ó b e k o d p a d ó w 01, 2 0 % p r ó b e k o d p a d ó w 011 i 301” p r ó b e k o d p a d ó w OIII.
P o z o s t a ł e p r ó b k i z b a d a n y c h o d p a d ó w o k a z a ł y się m r o z o n i e o d p o r n e , g d yż u b y tek ich m a s y był w i ę k s z y od d o p u s z c z a l n e g o (1CK~.) dla III k l a s y k r u s z yw a d r o g o w e g o b ędź u l e g ł y c a ł k o w i t e m u r o z p a d o w i w c z a s i e b a d a ń m r o z o o d p o r n o ści.
Rys. 7. m_, = Fit)
S t w i e r d z o n o r ów nie ż, że m r o z o o d p o r n o ś ć (mz ) b a d a n e g o m a t e r i a ł u z a l e ż y od c z a s u Jeg o s k ł a d o w a n i a na z w a ł o w i s k u . Z a l e ż n o ś ć tę p r z e d s t a w i o n o na rys. 7. W y n i k a z n iego, że o d p o r n o ś ć z b a d a n y c h o d p a d ó w na d z i a ł a n i e m rozu r o ś n i e li n i o w o wra z z u p ł y w e m c za s u ich s k ł a d o w a n i a na z w a ł o w i s k u .
4.6. W y s a d z i n o w o ś ć
W ł a ś c i w o ś ć tę o k r e ś l o n o za p o m o c ę m e t o d s t o s o w a n y c h w b a d a n i a c h nie- s k a l i s t y c h g r u n t ó w r o d z i m y c h [b] , [ll] , [l2] oraz w e d ł u g g r u n t o w y c h k r y t e r i ó w w y s a d z i n o w o ś c i Z. W i ł u n a [l4] i S. R o i l i [ s j . |
P ę c z n i e n i e m r o z o w e J a k 0 j e d e n z p a r a m e t r ó w o k r e ś l a j ą c y c h w y s a d z i n o w o ś ć p r z e m a r z a j ą c e g o o śro d k a, w y r a ż a w p r o c e n t a c h s t o s u n e k p r z y r o s t u
W p ł y w c z a s u s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . 35
w y s o k o ś c i p r ó b k i i&h) do jej w y s o k o ś c i p o c z ę t k o w e j (h ). W a r u n k i p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń l a b o r a t o r y j n y c h tego p a r a m e t r u b y ł y n a s t ę p u j ę c e :
- b a d a n o m a t e r i a ł o u z i a r n i e n i u 0 - 1 2 mm,
- p r ó b k i odp a d ó w , o w i l g o t n o ś c i z b li ż on e j do opt y m a l n e j i z a g ę s z c z a n e w e d ł ug m e t o d y n or m a l n e j Pro c t o r a , p o s i a d a ł y kszta ł t w a l c a o w y m i a r a c h
d = 1 2 0 mm i h = 2 0 0 mm, •
- p e n e t r a c j a ujemnej t e m p e r a t u r y równej - 1 0 ° C p r z e b i e g a ł a od p o w i e r z c h n i górnej do w n ę t r z a próbki,
- z a s t o s o w a n o tzw. o t w a r t y s yste m g r u n t o w o - w o d n y ,
- b a d a n i a p r o w a d z o n o w s p o s ó b c i ę g ł y p r z e z o k res j e d n e g o m iesięca.
S z c z e g ó ł o w e i n f o r m a c j e o s p o s o b i e i w a r u n k a c h b a d a ń p ę c z n i e n i a m r o z o w e g o o d p a d ó w za w i e r a p rac a [ l 2 j .
Na p o d s t a w i e p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń u z y s k a n o n a s t ę p u j ę c e m a k s y m a l n e w a r t o ś c i p ę c z n i e n i a m r o z o w e g o : p m = 2 2 . 4 % dla o d p a d ó w 01, p m * 2 9 , 9 % dla o d p a d ó w 011 i P m * 3 4 , 4 % dla o d p a d ó w OIII. 5ę one n i e c o w i ę k s z e od w a r t ości p ę c z n i e n i a mroz o w e g o , b a d a n y c h w p o d o b n y c h w a r u n k a c h l a b o r a t o r y j n y c h , w y s a d z i n o w y c h g r u n t ó w m ało- i ś r e d n i o s p o i s t y c h
[
8].
[ » ] .K r z y w e o b r a z u j ą c e p r z e b i e g p ę c z n i e n i a m r o z o w e g o o d p a d ó w w czasie p r z e d s t a w i a rys. 8. Oak widać, s t a b i l i z a c j a p ę c z n i e n i a m r o z o w e g o z b a d a n y c h od
p adó w , w z a k r e s i e z r e a l i z o w a n e g o p r o g r a m u badań, n a s t ę p u j e po u p ł y w i e 18- -21 dni od m o m e n t u r o z p o c z ę c i a m rożenia.
36 T. C i s e k , B. K aw a l e c . Z. K o p k a . A. S o c z a w a
Z r e a l i z o w a n e b a d a n i a w y k a z a ł y , Ze p ę c z n i e n i e m r o z o w e z b a d a n y c h o d p a d ó w i s t o t n i e z a l e ż y od p r o c e n t o w e g o u d z i a ł u w ich s k ł a d z i e u z i a r n i e n i a f r a k cji p y ł o w o - i ł o w e j p m = F ^*Jt+i^' F ^ w n i e ż w y r a ź n i e z a l e ż y od c z a s u s k ł a d o w a n i a m a t e r i a ł u na z w a ł o w i s k u p^ = F(t). Z a l e ż n o ś c i te m a j ę c h a r a k t e r l i n i o w y (rys. 9). P ę c z n i e n i e m r o z o w e o d p a d ó w r o ś n i e w r a z ze w z r o s t e m z a w a r t o ś c i c z ę s t e k o ś r e d n i c y d < 0 , 0 5 mm i r o ś n i e wpro s t p r o p o r c j o n a l n i e w r a z z u p ł y w e m c z a s u z a l e g a n i a m a t e r i a ł u na s k ł a d o w i s k u .
Rys. 9. p m - F(t), F ( ^ + 1 )
Na p o d s t a w i a w y n i k ó w b a d a ó s k ł a d u u z i a r n i e n i a i k a p i l a r n o ś c i biernej d o k o n a n o r ó w n i e ż o c e n y s t a p n l a w y s a d z i n o w o ś c i p r z e d m i o t o w y c h o d p a d ó w w e d ł ug g r u n t o w y c h k r y t e r i ó w w y s a d z i n o w o ś c i . W e d ł u g k r y t e r i u m Z. W i ł u n a [l4]
z b a d a n e e d p a d y , n i e z a l e ż n i e od c z a s u ich z a l e g a n i a na z w a ł o w i s k u , n a l e ż y z a l i c z y ć do w y s a d z i n o w y c h . P o d o b n i e n a l e ż y o c e n i ć o d p a d y 0 7 1 i OI I I w e d ł u g k r y t e r i u m S. R o i l i [9]. O e d y n i e o d p a d y 01 m o ż n a w e d ł u g tego k r y t e r i u m z a k w a l i f i k o w a ć do g r u n t u na p o g r a n i c z u w ę t p l i w e g o i w y s a d z i n o w e g o .
5. o p6r na ś c i n a n i e i ś c i ś l i w o ś ć
W p r o j e k t o w a n i u k o r p u s ó w z i e m n y c h k o n i e c z n a Jest z n a j o m o ś ć w a r t o ś c i mo
d u ł ó w ś c i ś l i w o ś c i o ra z p a r a m e t r ó w w y t r z y m a ł o ś c i o w y c h , tj. kęta t a r ci a w e w n ę t r z n e g o i s p ó j n o ś c i . O z n a c z e n i a tych cech p r z e p r o w a d z o n o na p r ó b k a c h z a g ę s z c z a n y c h b e z p o ś r e d n i o w k o m o r a c h a p a r a t ó w z e n e r g i ę 0,59 M 0 / m 3 .
W p ł y w c z asu s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . 37
B a d a n i a ś c i ś l i w o ś c i w y k o n a n o na o d p a d a c h z a g ę s z c z a n y c h p r z y w i l g o t n o ści o p t y m a l n e j , a o z n a c z e n i e p a r a m e t r ó w § u i c y na p r ó b k a c h o trzech r ó ż n y c h w i l g o t n o ś c i a c h : p o w i e t r z n o - s u c h e j , opt ym a ln e j o r a z na p r ó b k a ch n a w o d n i o n y c h .
5.1. Ś c i ś l i w o ś ć
M o d u ł y ś c i ś l i w o ś c i o k r e ś l o n o dla z a l e c a n e g o n o r m o w e g o z a k r e s u o b c i ę ż e ń na p r ó b k a c h o u z l a r n i e n i u 0 ,0 i 1 0 ,0 mm. W o b e c tago, iż w r z e c z y w i s t o ś c i u d z i a ł z iarn o ś r e d n i c a c h > 1 0 mm w y n o s i ś r e d n i o 1 8% d l a o d p a d ó w 01 i aż 33 % dla o d p a d ó w O I I I , p r z e p r o w a d z o n o w e r y f i k a c j ę w y n i k ó w b a z u j ę c na o k r e ś l o n y c h w tym c e lu z a l e ż n o ś c i a c h e m p i r y c z n y c h [3]. G r a f i c z n ę z a l e ż n oś ć w a r t o ś c i m o d u ł ó w od c z asu s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w p r z e d s t a w i o n o na r y s u n k u 10.
Rys. 10. M, M = F(t)O
W a r t o ś c i m o d u ł ó w ś c i ś l i w o ś c i p i e r w o t n e j z c z a s e m n i e z n a c z n i e maleję, a wt ó r n e j rosnę. Z p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń w i da ć , że u z y s k a n e w a r t o ś c i m o d u ł ów ś c i ś l i w o ś c i sę s t o s u n k o w o n i s k i e i o d p o w i a d a j ę g r u n t o m s p o i s t y m z p o g r a n i c z a s tan u t w a r d o p l a s t y c z n e g o i p l a s t y c z n e g o [lśj.
5.2. W y t r z y m a ł o ś ć na ś c i n a n i e
B a d a n i a o por u na ś c i n a n i e w y k o n a n o r ó w n i e ż na o d p a d a c h o u z i e m i e n i u 0 * 1 0 mm. P o n i e w a ż b a d a n e o d p a d y 01, 011 i O I I I z a w i e r a ł y z i arna o ś r e d n i c ac h > 1 0 mm, d o k o n a n o r ó w n i e ż w e r y f i k a c j i w y n i k ó w [3].
U z y s k a n e s t o s u n k o w o w y s o k i e w a r t o ś c i k ę t ó w tarci a w e w n ę t r z n e g o 1 k o h e zj i dla p r ó b e k p o w i e t r z n o - s u c h y c h w y n i k a j ę z k l i n o w a n i a się z iarn frakcji k a m i e n i s t o - ż w i r o w e j . n ie sę w i ę c w a r t o ś c i a m i m i a r o d a j n y m i .
Z a l e ż n o ś ć w a r t o ś c i p a r a m e t r ó w i c u od c zasu s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w p r z e d s t a w i o n o na rys. 11. Ola k a ż d e g o s t a nu w i l g o t n o ś c i o w e g o p r ó b e k n a j
w i ę k s z e w a r t o ś c i k ę t ó w tarcia w e w n ę t r z n e g o i s p ó j n o ś c i u z y s k a n o dla odpa-
38 T. Ci sek, O. K a w a l e c , Z. K o p k a . A. S o c z a w a
Rys. 11. i u , c u « F(t)
d ó w Ol. K o h e z j ę dla o d p a d ó w Ol n a l e ż y p o m i n ą ć , g d y ż w y n i k a ona z k l i n o w a nia się z i a r n fr a k c j i gr u b y c h . W r a z z u p ł y w e m c z a s u w a r t o ś c i k ę t ó w t a rcia n i e z n a c z n i e ma l e j ę , a k o h e z j a wz r a s t a . Gest to w y n i k i e m z m i a n uzia r n i en i a.
6. D R O G O W E P A R A M E T R Y N O Ś N O Ś C I
Oo d r o g o w y c h p a r a m e t r ó w n o ś n o ś c i z a l i c z a się:
a) w s k a ź n i k n o ś n o ś c i C 8 R (wn Q Ś ), b) mo d u ł y :
- s p r ę ż y s t o ś c i (E g ).
- o d k s z t a ł c e n i a p i e r w o t n e g o (Mg) i w t ó r n e g o (Mg).
Z n a j o m o ś ć t ych p a r a m e t r ó w Jest n i e z b ę d n a p r z y u s t a l a n i u m o ż l i w o ś c i i z a k r e s u z a s t o s o w a n i a k a ż d e g o m a t e r i a ł u w b u d o w n i c t w i e drog o w y m .
Ba d a n i a m i z p r z e d m i o t o w e g o z a k r e s u o b j ę t o o d p a d y n i e p r z e p a l o n e p o c ho - d z ę c e b e z p o ś r e d n i o z p ł u c z k i (01) o ra z s k ł a d o w a n e o k o ł o 3 0 lat (Oli). M e t o d y k ę b a d a ń o p a r t o na i s t n i e j ą c e j n o r m i e ( P N - 7 0 / 8 9 3 1 - 3 5 ), w y t y c z n y c h [6]
o r a z u w a g a c h i w n i o s k a c h z a w a r t y c h w [z] , [lo] i [l4j. Ideę tam zawa rt e j m e t o d y k i jest p o s z u k i w a n i e w a r t o ś c i d r o g o w y c h p a r a m e t r ó w n o ś n o ś c i w f u n k cji w i l g o t n o ś c i . D a k o m i a r o d a j n e p r z y j m u j e się w a r t o ś c i tych p a r a m e t r ó w dla w i l g o t n o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n y c h z a l e ż n y c h o d w a r u n k ó w h y d r o g e o l o g i c z n y c h o d c i n k a drogi. W a r t o ś c i tych w i l g o t n o ś c i o d p o w i a d a j ą 0 , 9 6 ; ' 0 , 9 4 i 0 . 9 2 p'^g w y z n a c z o n y c h w f unkc j i (4) w n o r m a l n e j p r ó b i e P r o c t o r a . Są to w i l g o t n o ś c i z p r a w o s t r o n n e g o o t o c z e n i a w i l g o t n o ś c i o p t y m a l n e j 'w ópt"' Dla b a d a n y c h o ś r o d k ó w f unkcję (4) p o d a j e r y s u n e k 4, a w i l g o t n o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n e ta b l i c a 3.
W p ł y w c zasu s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . 39
6.1. W s k a ź n i k n o ś n o ś c i CBR
W y n i k i b a d a ń dla z a l e ż n o ś c i (l) p o d a n o na rys. 12. Z g o d n i e z n o rmę ( P N - 7 0 / 8 9 3 1 - 3 5 ) b a d a n i a m i o b j ę t o z i a r n a o ś r e d n i c y m n i e j s z e j od 2 0 mm.
S t w i e r d z o n o z n a c z ę c y w p ł y w w i l g o t n o ś c i na w a r t o ś ć w n o £* P r o c e s mo c z e n i a p r ó b e k nie z a p e w n i ł u z y s k a n i a w i l g o t n o ś c i b a d a n e g o m a t e r i a ł u powy ż ej pierw
szej w i l g o t n o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n e j (w^). S t a d w y k r e s y p o d a n e na rys. 12 z a w i e r a j a w a r t o ś c i w n o ^ o d p o w i a d a j ą c e * w i*
Za p ł a s z c z y z n ę o d n i e s i e n i a u z y s k a n y c h r e z u l t a t ó w p r z y j ę t o k l a s y f i k a c j ę o ś r o d k ó w m i n e r a l n y c h dla c e l ó w d r o g o w y c h [2]. O ś r o d e k 01 p o d w z g l ę d e m w s k a ź n i k a n o ś n o ś c i (“ 3 1 , 0 * p r z y w ^ pt i “ 2 3 , 0 * p r z y w^ ) o d p o w i a d a m i n e r a l n y m p i a s k o m ś r e d n i m i grubym . O ś r o d e k 011, p o s i a d a j ą c y w n o ^ = 9 , 0 * p r z y t i “ 5 , 0 % p r z y w ^ , o d p o w i a d a m i n e r a l n y m g r u n t o m ś r e d n i o s p o i - stym. W y n i k i dla f u n kcji (3), k tóra tu ma postać:
z a w i e r a ry s u n e k 13.
O k o ł o 30 - l e t n i o kres s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w s p o w o d o w a ł i s t o t n e spadki w a r t o ś c i ich w s k a ź n i k a n o ś n o ś c i , d o c h o d z ą c e do p o n a d 70%. W o d n i e s i e n i u do o ś r o d k ó w m i n e r a l n y c h , w s p o m n i a n y czas s k ł a d o w a n i a n l e p r z e p a l o n y c h od-
4 0 T. C i s e k . B. K a w a l e c , Z. K o p k a . A. S o c z a w a
p a d ó w k o p a l n i a n y c h , s p o w o d o w a ł z m i a n ę w n o g z c h a r a k t e r y z u j e c e j p l a s k i g r u b e i ¿ r a d n i e na o d p o w i a d a j ą c e g r u n t o a ś r e d n i o s p o i s t y m .
6,2. M o d u ł y s p r ę ż y s t o ś c i 1 o d k s z t a ł c e n i a
B a d a n i a m i o b j ę t o w y d z i e l o n e f r a k c j a ł ' d < 1 2 , 5 i m, a p r z e p r o w a d z o n o Je w o p a r c i u o ^6], B a d a n i e f un k cj i
E s - F(w) (7)
w y k a z a ł o w z r o s t w r a ż l i w o ś c i na z m i a n y w i l g o t n o ś c i w r a z ze w z r o s t e m c z a s u s k ł a d o w a n i a (rys. 14).
Z m i a n a w i l g o t n o ś c i od w i l g o t n o ś c i o p t y m a l n e j do p i e r w s z e j w i l g o t n o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n e j w y w o ł a ł a s p a d e k m o d u ł u s p r ę ż y s t o ś c i dla o d p a d ó w p o b r a n y c h z t a ś m y c*9%, n a t o m i a s t dla o d p a d ó w s k ł a d o w a n y c h 3 0 lat 62%. Na rys. 15 p o d a n e d w i e w s p ó ł r z ę d n e z m i a n E g w f u n k c j i czasu. Z a u w a ż a się d u ż y w p ł y w c z a s u s k ł a d o w a n i a na w a r t o ś c i E^ p r z y p i e r w s z e j w i l g o t n o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n e j , n a t o m i a s t d o s t a t e c z n e s t a b i l n o ś ć p r z y w i l g o t n o ś c i o p t y m alne j. W y j ś c i o w e c e c h y s p r ę ż y s t e (Ol) n i e p r z a p a l o n y c h o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h z b l i ż o n e sę do ś r e d n i o s p o i s t y c h g r u n t ó w m i n e r a l n y c h [6]. C za s s k ł a d o w a n i a p o w o d u j e p o g o r s z e n i e tych w ł a ś c i w o ś c i . M o ż n a p r z y p u s z c z a ć , że po 30 l a t a c h s k ł a d o w a n i a o d p a d y b ę dę z b l i ż o n e do m i n e r a l n y c h g r u n t ó w zwię- z ł o s p o i s t y c h .
M o d u ł y o d k s z t a ł c e n i a p i e r w o t n e g o (M£ ) o k a z a ł y s i ę m niej p o d a t n e na z m i a n y w i l g o t n o ś c i w p o r ó w n a n i u z m o d u ł a m i ś c i ś l i w o ś c i w t ó r n e j (M£ ) (rys.
16). W i ę k s z ę p o d a t n o ś ć i M £ na z m i a n y w i l g o t n o ś c i p o s i a d a j p o d p a d y 0 1 1 ( d o ~ 5 0 % p r z y z m i a n i e w i l g o t n o ś c i o d wjj do w^).
I
W p ł y w c zasu s k ł a d o w a n i a na w ł a ć c l w o i c l . ..______________________________________41_
42 T. Cisek. B. K a w a l e c . Z. K o pka, A. S o c z a w a
Z a k r e s z m i a n i J a k o efekt 3 0 - l e t n i e g o s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w p o d a n o na rys. 17. P o d o b n i e jak p r z y b a d a n i u m o d u ł u s p r ę ż y s t o ś c i w i ę k s z ę w r a ż l i w o ś ć na cza s s k ł a d o w a n i a p o s i a d a ł y M £ i p r z y p i e r w s z e j w i l g o t n o ś c i c h a r a k t e r y s t y c z n e j (spadk i do 5 0 % w a r t o ś c i w y j ś c i o w e j ) , w p o r ó w n a niu z ich z m i a n a m i p r z y w i l g o t n o ś c i o p t y m a l n e j ( d o » - 30%). P o r ó w n u j ą c o- t r z y m a n e r e z u l t a t y w z a k r e s i e o d k s z t a ł c e n i a p i e r w o t n e g o o d p a d ó w z w a r t o
W p ł y w c zasu s k ł a d o w a n i e na w ł a ś c i w o ś c i . 43
ś c i a mi o ś r o d k ó w m i n e r a l n y c h , to o d p a d y p o b r a n e b e z p o ś r e d n i o z t a ś m y o d p o w i a d a j ? w p r z y b l i ż e n i u g r u n t o m m a ł o s p o i s t y m , a po 3 0 - l e t n i m s k ł ad o w a n i u g r u n t o m ś r e d n i o s p o i s t y m .
7. W N I O S K I
1. W ł a ś c i w o ś c i n i e p r z e p a l o n y c h o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h ,w tym r ó w n i e ż łup
k ó w i l a s t y c h i i l a s t o - p i a s z c z y s t y c h , z a l e ż ? w głównej m i e r z e od ich u- z i a r n i e n i a . P r z e p r o w a d z o n e ba d a n i a w y k a z a ł y , iż o d p a d y z ł o ż o n e na zwale z m i e n i a j ? z c z a s e m swe u z i a r n i e n i e . ś ci ślej m ó w i ? c o b s e r w o w a n e sa zmia n y w z a w a r t o ś c i p o s z c z e g ó l n y c h fr akcji odpad ó w. Z m i a n y z a w a r t o ś c i frakcji k a mi e n i s t e j i żwirow ej o pisać m o ż n a funkcj? ś c i ś l e m a l e j ? c ? , a frak cj i p y łowej i iłowej - f u n kcj? rosn?c?. O e d y n i e funk c j a o p i s u j ? c a z m i a n y w cz a s i e z a w a r t o ś c i f r a kcj i pia s k o w e j ma c h a r a k t e r p a r a b o l i c z n y , O s i ? a a ona swe m i n i m u m dla o k r e s u o k o ł o 30 lat z a l e g a n i a na zwale. W y n i k i p r z e p r o w a d z o n y c h b adań p o t w i e r d z i ł y w i ę c z a ł o ż o n ? w s t ę p n i e h i p o t e z ę , i ż s kład z i a r n o w y o d p a d ó w Jest funkcj? czasu ich s k ł ad o wa n i a .
P o d w z g l ę d e m u z i a r n i e n i a o d p a d y ś w i e ż o z ł o ż o n e na z w a l e o d p o w i a d a j ? ż w i r o m g lini a s t y m . W w y n i k u w i e l o l e t n i e g o p r z e b y w a n i a o d p a d ó w na z wa l e na
s t ę p u j e J e d n a k s y s t e m a t y c z n a p r z e b u d o w a o ś r o d k a w y j ś c i o w e g o , p r o w a d z ą c a w k o n s e k w e n c j i do j ego p o w o l n e g o p r z e k s z t a ł c a n i a się w o ś r o d e k spoisty.
2. W p o r ó w n a n i u z n a t u r a l n y m i g r u n t a m i m i n e r a l n y m i r o d z i m y m i z w ra c aj ? u w a g ę n i s k i e w a r t o ś c i g ę s t o ś c i w ła ś c i we j b a d a n y c h odpa d ó w . G ę s t o ś ć w ł a ś ciwa z a l e ż y b o w i e m w dużej m i e r z e od i l o ś c i w ę g l a zawartej w odpadach.
B a d a n i a w y k a z a ł y j e dnak, iż d ł u g o l e t n i e s k ł a d o w a n i e na z w a l e nie p o w od u j e z n a c z ę c y c h z m ian w z a w a r t o ś c i w ę g l a w odpad a ch . W y k l u c z y ć n a l e ż y tutaj o c z y w i ś c i e o b s e r w o w a n e c zasami p r z y p a d k i s a m o z a p ł o n u odpadów. G ę s t o ś ć wła
ś c i wa i p r o c e n t o w a z a w a r t o ś ć w ę g l a w o d p a d a c h nie s? w i ę c funk c j a czasu.
3. O b s e r w o w a n e w c z a s i e z m i a n y u z i a r n i e n i a p o c i ę g a j ? za sob? r ó w n o c z e ś n i e z m i a n ę Innych cech o d p a d ó w . Jak g ę s t o ś c i o b j ę t o ś c i o w e j s z k i e l e t u i w i l g o t n o ś c i o p t y m a l n e j , n a s i ę k l i w o ś c i , m r o z o o d p o r n o ś c i i w y s a d z i n o w o ś c i . W r a z z u p ł y w e m c z asu ul e g a j ? z m i a n i e p a r a m e t r y z a g ę s z c z e n i a . O b s e r w o w a n y jest w zrost w i l g o t n o ś c i opty m a l n e j odpa d ów , n a t o m i a s t m a k s y m a l n a gęsto ś ć o b j ę t o ś c i o w a s z k i e l e t u g r u n t o w e g o o s i ę g a s woj? n a j w i ę k s z ? w a r t o ś ć przy o k o ł o 3 0 - l e t n i m o k r e s i e s k ł a d o w a n i a . N a s i ę k l i w o ś ć i o d p o r n o ś ć ns d z i a ł a n i e w o d y b a d a n y c h o d p a d ó w m ożna r ó w n ie ż o p is a ć w p o s t a c i funkcji czasu ich s k ł a d o w a n i a na zwale. W p i e r w s z y m p r z y p a d k u m a m y do c z y n i e n i a z funk
cj? ś c i ś l e m a l e j ? c ? , w d r u g i m n a to m i a s t f u n kcja ma c h a r a k t e r p a r a b o l i z m i n i m u m o d p o w i a d a j ? c y m 3 0 - l e t n i e m u ok r e s o w i s k ł a d o w a n i a . M r o z o o d p o r n o ś ć i w y s a d z i n o w o ś ć ró w n i e ż z a l e ż ? od c z a su s k ł a d o w a n i a odpadów. O d p o r n o ś ć o d
p a d ó w na d z i a ł a n i e m rozu i p ę c z n i e n i e m r o z o w e o p i s u j ? funkcte ś c i śl e ros- n?ce.
4. O d p a d y z ł o ż o n e na z w a l e c h a r a k t e r y z u j ę s i ę s t o s u n k o w o d u ż y m i k ę tami t a r c i a w e w n ę t r z n e g o , co w y n i k a stęd, że s z t u c z n i e r o z d r o b n i o n e ł upki maję z i a r n a o o s t r y c h k r a w ę d z i a c h . W p ł y w c z a s u z a l e g a n i a o d p a d ó w na z w a l e jest d o s t r z e g a l n y . S p ó j n o ś ć o d p a d ó w o g ó l n i e b l o r ę c Jest m a ł a , o b s e r w u j e się p o w o l n y jej w z r o s t z c z asem, ś c i ś l i w o ś ć b a d a n y c h o d p a d ó w je3t duża i w p r a k t y c e o d p o w i a d a ś c i ś l i w o ś c i t w a r d o p l a s t y c z n y c h i p l a s t y c z n y c h g r u n t ó w s p o i s t y c h . O d p a d y d ł u g o z a l e g a j ę c e na z w a ł a c h w y k a z u j ę w z r o s t w a r t o ś c i m o d u ł ó w ś c i ś l i w o ś c i p i e r w o t n e j .
5. W z a k r e s i e d r o g o w y c h p a r a m e t r ó w n o ś n o ś c i , tj. w s k a ź n i k a n o ś n o ś c i , m o d u ł ó w s p r ę ż y s t o ś c i o r az o d k s z t a ł c e n i a p i e r w o t n e g o i w t ó r n e g o o b s e r w o w a n o w o l n e p o g a r s z a n i e się w s p o m n i a n y c h p a r a m e t r ó w w r a z z u p ł y w e m c z a s u z a l e g an i a na zwale. W s z y s t k i e w y m i e n i o n e p a r a m e t r y o p i s u j ę f u n k c j e ś c i ś l e ma- lejęce.
R e a s u m u j ę c n a l e ż y s t w i e r d z i ć , iż d ł u g e l e t n i e s k ł a d o w a n i e o d p a d ó w nie- p r z e p a l o n y c h na z w a ł a c h w y w o ł u j e dla w i ę k s z o ś c i z n a c z ę c y c h p a r a m e t r ó w geo
t e c h n i c z n y c h s k u t k i n e g a t y w n a w r ó ż n y m ca d o w i e l k o ś c i zakr e s i e .
P r z e p r o w a d z o n e b e d a n i a n i e w y c z e r p u j ę p r o b l e m a t y k i , s t w a r z a j ę j e d n a k m o ż l i w o ś ć s z a c u n k o w e j o c e n y w p ł y w u c z a s u s k ł a d o w a n i a o d p a d ó w na z m i a n ę ich p o d s t a w o w y c h cech.
44____________________________________ T. C i s e k, B. K a w a l e c . Z. K o p k a . A. S o c z a w a
L I T E R A T U R A
[1] C h m u r a K . : W ł a ś c i w o ś c i f i z y k o t e r m i c z n e skał n i e k t ó r y c h p o l s k i c h za
g ł ę b i g ó r n i c z y c h , ś l ę s k , K a t o w i c e 1970.
[2] C i s e k T. , K a w a l e c B . , S o c z a w a A . , ś l i w a O . : P a r a m e t r y n o ś n o ś c i o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h w z a s t o s o w a n i u do c e l ó w d r o g o w y c h . Z e s z y t y N a u k o w e Pol. śl. S e r i a B u d o w n i c t w o nr 40, G l i w i c e 1976.
[3] K a w a l e c B . : W ł a ś c i w o ś c i f i z y c z n e i m e c h a n i c z n e o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h J a k o g r u n t u b u d o w l a n e g o . R o z p r a w a d o k t o r s k a , G l i w i c e 1973.
[4] Ku hl O . : N i e k t ó r e w ł a ś c i w o ś c i f i z y k o m e c h a n i c z n e skał k a r b o ń s k l c h Gór
n e g o śl ę s k a . P r z e g l ę d G e o l o g i c z n y nr 10, 1955.
[5] K uhl O.: P e t r o g r a f i c z n a k l a s y f i k a c j a s k a ł t o w a r z y s z ę c y c h p o k ł a d o m w ę g l a w z a g ł ę b i u G ó r n e g o ś l ę s k a. P r a c e G I G , s e r i a A, K o m u n i k a t 171, K a t o w i c e 1955.
[ć] P a c h o w s k i O . : T y m c z a s o w e w y t y c z n e t e c h n i c z n e l a b o r a t o r y j n e g o o z n a cz a n i a m o d u ł ó w s p r ę ż y s t o ś c i g r u n t ó w i m a t e r i a ł ó w d r o g o w y c h . P r a c e C O B i R T D , N r 3, 1968.
[7] P i e c z y r a k O . : R e o l o g i c z n e w ł a ś c i w o ś c i p r z e p a l o n y c h o d p a d ó w k o p a l n i a nych. R o z p r a w a d o k t o r s k a , G l i w i c e 1976.
[8] P i e t r z y k K . : A n a l i z a w p ł y w u n i e k t ó r y c h c z y n n i k ó w na p ę c z n i e n i e p r z e m a r z a j ą c e g o p o d ł o ż a na p o d s t a w i e b a d a ń l a b o r a t o r y j n y c h . Z e s z y t y N a u k o we P o l i t e c h n i k i K r a k o w s k i e j . S e ri a B u d o w n i c t w o W o d n e nr 15, 1968.
T9] R o l l a S. : P r z e ł o m y d r o g o w e i w z m a c n i a n i e n a w i e r z c h n i . W K iŁ, W a r s z a w a 1977.
[1 0] R o l l a S . : B a d a n i a m a t e r i a ł ó w i n a w i e r z c h n i d r o g o w y c h . W K i Ł , W a r s z a w a 1979.
W p ł y w c zasu s k ł a d o w a n i a na w ł a ś c i w o ś c i . . »_________ 45
fil] S k a r ż y ń s k a K . : W p ł y w p r o c e s u z a m a r z a n i a na n i e k t ó r e w ł a ś c i w o ś c i fi- z y k o m e c h a n i c z n e g r u n t ó w s p oi s t y ch . Z e s z y t y N a u k o w e W S R , R o z p r a w y 18, K r a k ó w 1969.
[12] S k a r ż y ń s k a K . , Ł a c h e t a S. : A p a r a t u r a do p o m i a r u p ę c z n i e n i a m r o z o w e go. D r o g o w n i c t w o nr 1, 1969.
fl3] S o c z a w a A. : W y s a d z i n o w o ś ć o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h w ś w i e t l e b a d a ń l ab o r a t o r y j n y c h . P rac a d o k t o r s k a , G l i w i c e 1978.
[14] W i ł u n Z . : Z a r y s g e o t e c h n i k i . W K i Ł , W a r s z a w a 1976.
BJIHHHHK BPEMEHH CKJIAJŁKPOBAHHH HA CBOtfCIBA HiSnłSPEFOPEJIhlX IilAXTHblX OTXO£OB OBOTAIUEHMS
F e 3 u u e
B p a ó o T e óK Jia npoaH ajiH 3H poBaH a n p o b jie ita H3MeHeHHił c b o S c t b H en ep ero p eJih ix aaxT H H x o t x o ż o b oóoraiieH H B npoHCxonaJHHX npit npoflojistaiOEiHMCH m hoto JieT 3 a ż e - raHHH b o T B a jia x . npeA C TaBJieH u pe3yju>TaTH HccJieAOBaHHił c s e * H x o t x o a o b h 0 1- B ajioB c KaMeHHOyroJibHoił raaxTu "M ypaKH " i n o c jie 30 h 50 JieT cK żażóiBaH H fl. P a ó o - l a c o ie p a H T HaóJiKmeHMii h n paK T im ecK H e b h b o a h .
THE I N F L U E N C E OF S T O R A G E LIFE ON THE P R O P E R T I E S OF U N B U R N E D - T H R O U G H C OAL M I N E W A S T E S
S u m m a r y
T h e p a p e r c o n s i d e r s the p r o b l e m of the c h a n g e of p r o p e r t i e s of u nbur- n e d - t h r o u g h coal m i ne w a s t e s ta king p l a c e d u r i n g l o n g t i m e storage.
T h e r e s u l t s of e x p e r i m e n t s for fresh w a s t e s a n d w a s t e s s t o r e d for 30 and 5 0 y e a r s a r e p r e s e n t e d . The p a p e r c o n t a i n s o b s e r v a t i o n s a n d p r a c t i c a l c o n c l u s i o n s .
