ZESZYTY N A U K O W E P O LI TE C H N I K I Ś L Ą S KI E J Seria: B u d o w n i c t w o z. 40
________ 1976 N r kol. 477
T a d e u s z Cisek, B o g d a n Kawalec, Andrzej Soczawa, J ó z e f Śliwa
P A R A M ET RY NOŚN O ŚC I O D P A D Ó W K O P A L N I A N Y C H W Z A ST OS O W A N I U D O C E L Ó W D R O G O W 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 io n o p r o bl em w y k o r z y s t a n i a o d pa d ów k o p a l n i a n y c h do robót drogowych. P rz ed s t a w i o n o w y n i k i ba d ań p o d s t a w o w y c h p a r a m e t r ó w g e o t e c h n i c z n y c h p rz ed m i o t o w y c h odpadów, w y r ó ż n i a j ą c s zc ze g ó l n i e w s k a ź n i k no ś no ś c i oraz moduł s p r ęż ys t oś ci i o d k s z t a ł c e nia. P r a c a zawiera s p o s t r z e ż e n i a i w n i o s k i praktyczne.
1. W st ęp
W o s t a t n i c h l a t a c h zarówno w kraju j ak i za g r a n i c ą zau wa ża się w y r a ź n y w z r o s t z a s t o s o w a n i a w d r o go w ni ct wi e p r z e p a l o n y c h o d p a d ó w kopalnianych.
W y k o r z y s t a n i e o d p a d ó w n ie zawsze poparte jest j e d na k w y c z e r p u j ą c y m r o z e z n a n i e m i c h w ł a ś c i w o ś c i .
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 p o w s ta ją w w y n i k u samoza pł on u zwałów ł u p k ó w ka rb oóskich. M i n e r a ł y w c h o d z ą c e w skład ł upków k a r b o ń s k i c h to k ao l i- nit, illit, serycyt, m o n t m o r y l o n i t , opal, chalcedon,, pył kwarcowy, chlory- ty, miki, s kalenie pota s ow e i plagioklazy. W w y n i k u s a mozapłonu łupki kar>- b o ńs ki e u l e g a j ą długotrwałym p r o c es o m z m i e n i a j ą c y m całkow ic i e i c h w ł a ś c i w o ści. P ro c es p a l e n i a się z wa łó w t r w a od kilku m i e s i ę c y do k il ku n as tu lat.
W jego trakcie, w z a le żn o śc i od w y s o k o ś c i temperatury, łupki u l e g a j ą zmiar- nom, w ś r ó d k t ó r y c h m o ż e m y w y d z i e l i ć c z t e r y charakterystyczne, okresy: r o z kładu, przemian, s p i e k a n i a i studzenia. Z a z ę b ia ją się one zarówno w z a kresie t e m p e r a t u r jak i w s p ó ł c z e s n o ś c i w y s t ę po wa ni a . Okres r o z k ł a d u prz e b i e g a w zakresie t e m p e r a t u r 100o? 600°C. Na st ę pu je w n i m odpar ow an i e w o d y a d s o r b c y j n e j , r o z k ł a d z w i ąz k ów o r g a n i c z n y c h i w y d z i e l a n i e lekk ic h w ę g l o wodorów, r o z k ł a d z w i ą z k ó w ż e la z a i g l i n o kr z em ia no w yc h, w y d z i e l a n i e w o l n e go w ę g l a oraz r o z p a d c z ą s t e k kaolinitu. Okres p r z em i an t w a w zakresie t e m p e r a t u r 3 50 °+980°C. R o z p o c z y n a się w n i m u tl en i a n i e w ę g l a i zwi ąz k ów ż el azawych, p r z e m i a n a kaol in u w m e t a k a o l i n or az r o z k ł a d siarczanu wapnia.
Okres s p i e k a n i a n a s t ę p u j e po wy dz i e l e n i u w o d y kr ys talicznej. Proces ten z a c z yn a się w t e m pe r at ur ze 9 80 °C i t r w a do' mom en tu pr z ej śc ia w substancje płynną. W okr es ie t y m t wo rz ą się no w e o d m i a n y krystali c zn e. Powstaje m u lit, syllimanit, trydymit, kryst ob al i t i korund. W y t w o r z o n e zost aj ą w ię c f o r m y k ry st a l i c z n e d e cy du ją c e o wy tr zy m a ł o ś c i mechanicznej prze pa lo n eg o łupku. N a s t ę pu je r ó w n i e ż r o z k ł a d siarczanów. Okres s t u d z e n i a t r w a n a j eż ę -
22 Tadeusz Cisek i inni
ściej kilka lat. Wywiera on d e c yd uj ąc y w p ł y w na w y t rz ym a ło ść m e ch an i c z n ą p rz ep alonych o d p a dó w k op al n i a n y c h C 1] •
M a t e ri ał zaleg aj ąc y na zwałach jest dość niejednorodny, w y m a g a w i ęc w pewnych przy pa dk ac h segregowania. M ateriał o n a t u r a l n y m składzie gran ul o- metrycznym, jak i segregowany, stosowany jest do wykon yw a ni a dolny ch i g ó r n yc h w a r s t w nasypów, w a r s t w m ro zo od p or ny ch w w y k o p a c h oraz p o d bu dó w drogo
w y c h .
Wyszcz eg ó ln io ne f ormy zastos o wa ń odp ad ów p rz ep alonych w k a żdym p r z y pa d
ku poprzedzone być m us zą badaniami pozwala ją cy mi na. rozpoznanie ich o g ó l n yc h wł aś c i w o ś c i ge ot echnicznych, a przede w s z y s t k i m parametrów no śności n ie zb ę d n y c h do poprawnego zaprojektowania n a wierzchni drogowej. P r a w i d ł o wa b o w i e m ocena nośności podłoża drogowego ma duży w pływ na koszt i t r w a łość n aw ierzchni drogowej.
D okładne rozez na n ie pa r am et ró w n ośności jest bardz o i st ot ne . Od pa dy te r ó ż n i ą się b o wi em dość znacznie od m at er i a ł ó w trady cy jn i e s to sowanych w drogownictwie. Stąd wynika potrzeba prowadzenia b a d a ń tego rodzaju o d p a dów, t8k ze w z g l ę d ó w pozna wc z yc h jak i ekonomicznych.
2. Cel i zakres ba.dań
C el em przep r ow ad zo n yc h b a d a ń było ustalenie cech fizyko mec ha n ic zn yc h przepalonych o d pa dó w kopalnianych, d e t e r mi nu ją c yc h ich p rz ydatność w b u downictwie drogowym. Zakres badań ob ejmował u st a le ni e n a st ęp u j ą c y c h para
m etrów nośności: w sk a źnika nośności (w n o £)» modułu sprężystości (Dg ), m o dułu odkształcenia (lig) i modułu odk sz ta ł ce ni a w tó rn e g o (Hę). Powyższe pa
r a m e tr y an alizowano w przedziale zmian składu ziarnowego oraz wilgotności.
B adania to w ar zyszące p o zw oliły ustalić: w s k a ź n i k piaskowy (WP), w s k a ź n ik piaskowy po 5-ciokrotn.ym ubiciu w Proctorze (WP^), wilgo tn oś ć optymal- r.ą (wop1;), m ak sy m a l n y c ię ża r o bj ęt o ś c i o w y szkieletu ( ^ m a x ) i pęcznienie liniowe.
3. Opis b a d a n y c h odpadów
Próbę o d p a d ó w pobrano z h a ł d y (składowisko Kopalni "Halemba") w sposób losowy. Z próby tej wy d zi e l o n o c zt e ry s kłady granulom et ry cz n e, w k t ó ry ch w y m i a r n a jw ię k sz eg o ziar na wa ru nk o w a n y był wy mo ga mi m etody badań. O dd z ie
lenia frakcji dr ob ny c h d o konano pod k ąt em możliwości oceny ich wpływ u na p ar ametry zawarte w zakresie badań.
O dpowiednie s k ła dy ziarnowe przedsta wi on o n a rys. 1, które zgodnie z n im w dalszej części opracowania ozna c za się jako A, B, C, D. Odpady typu A i B uz yskano d rogą eliminacji tylko ziarn w i ę k s z y c h odpowiednio od 20 do 1 0 mm z o d p a d ów h a ł d o w y c h o n a t u r a l n y m uzia.rnieniu.
P ar ametry no śności o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h w . . 23
Kys. 1. K r z y w e u z i e m i e n i a b a d a n y c h o d p ad ó w
P rzyjęte do b ad ań o d p a d y p o d w z g l ę d e m s k ł a d ó w z i a r n o w y c h o d p o w i a d a j ą w k la sy fikacji o g ó l n o b ud ow la n ej ż w i r o m oraz pospółkom.
4. Opis badań
B a d a n i a p a r a m e t r ó w w y m i e n i o n y c h w pr o gr am ie o p ar te z o s ta ł y na:
a) o b o w i ą z u j ą c y c h n o r m a c h i w y t y c z n y c h [3],[4], [7],
b) i s t n i e j ą c y c h z tego zakr es u i n f o r m a c j a c h l i t e r at u ro wy ch , np. [ 3 , D O >
E J ,
[8],
c) sz er o k i c h b a d a n i a c h ws tę p n y c h .
M a t e r i a ł o d p a d ó w p o t r a k t o w a n o jako o ś r o d e k gruntowy. I d e ą m e t o d okre
ślających norm o we bada n ia p a r a m e t r ó w n o ś n oś ci [3],[X]*E7] jest us ta le ni e i c h minimalnej w i e l k o ś c i d l a u m o wn i e p r z y j ę t y c h w i l g o t n o ś c i miarodajnych.
W artości tyc h w i l g o t n o ś c i w y z n a c z a się w no rm alnej próbie Pr octora pr zy analizie zależn oś ci c i ę ż a r u o b j ę t o ś c i o w e g o s z k i e le tu od w i l g o t n o ś c i . P r z y j muje się w ó w c z a s o dp ow i e d n i e w i l g o t n o ś c i dla. 0,9 6 ^ m a x f °»94'$i max i 0,92 . W y b ó r o dp ow i e d n i e j w i l g o t n o ś c i miaro d aj ne j, ustal aj ą ce j wieł-
u d raa.x
kość pa rametru nośności, z a l e ż y od w a r u n k ó w h y d r o l o g i c z n y c h o d c i n k a drogi, w k t ó r y c h mat e ri ał b a d a n y ma pr a cować. D l a te go w badania,ch w s z y s t k i c h pa
r a m e t r ó w n o ś no śc i w y m i e n i o n y c h w p. 2 n i e z b ę d n e staje się w y z n a c z e n i e i ch
24 Tadeusz Cisek i inni
w a r t o ś c i jako fun kc ji w il g o t n o ś c i . W y j ś c i o w y m s t a ł y m p ar am e t r e m w p r z e dziale w s z y s t k i c h b a d a ń jest z ag ęs z c z e n i e próbek. Odbywa się ono p rz y w i l g otności o ptymalnej z e n e r g i ą r ó w n ą 0 , 9 5 energ ii stosowanej w normalnej próbie Proctora. Ws zy st ki e w i l g o t n o ś c i m ia ro d a j n e m i e s z c z ą się w p r a w o s tr on ny m ot oc zeniu w i l g o t n o ś c i optymalnej.
W stę p ne p r z y go to w an ie p róbek (moczenie bądź pow ie rz c hn io we zamrażanie) po
w i n n o w s k u t k a c h daó taki p rz ed z i a ł w i l g o t n o ś c i końcowych, w k i ó ry ch za
w i e r a ł y b y się w i l g o t n o ś c i miarodajne.
Do b a d a ń w s k a ź n i k a noś n oś ci w y k o r z y s t a n o aparat z c y l i n d r e m o o b j ę t o ści 22 00 cm^. W trakcie p r z y g o t o w a n i a pr óbek i penetra c ji st os owano n a d wagę 4,5 kG. B a d a n i a te w y k o n a n o dla w s z y s t k i c h t y p ó w o d pa dó w z a w a r t y c h n a r y su nk u 1. B a d a n i a p oz os t a ł y c h p a r a m e t r ó w no ś no ś c i w y k o n a n o na o d p o w i e d
n io skonst ru ow an e j prasie d ź wi gniowej, w y k o r z y s t u j ą c wcześniej w s p o m n i a n y cylinder, p r z y śre dn i cy p łytki ob ci ą żającej równej 5 cm. Bad a ni a te p r z e p ro wa dz o no d l a o d p a d ó w typu B, C, D,
W st osunku do w y t y c z n y c h n o r m o w y c h D ] , [7], które p rzyjęto za p o d s t a wę, b a d a n i a o b e j m o w a ł y r ó w ni eż w p ł y w w i l g o t n o ś c i na. n o ś n o ś ć o d p ad ów w prze
dziale le wo 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 optymalnej. Prz ep ro w ad zo ne b o w i e m b a d a n i a w s t ę p n e w s k a z y w a ł y n a inte re su j ąc e, ze w z g l ę d ó w poznawczych, zachow an ie się m at er ia ł u w w y m i e n i o n y m p r ze d zi al e w i l go t no śc i. P r z y b a d a n i a c h E s , M g oraz M g zw i ęk sz on o d o k ł a d n o ś ć o d c z y t ó w przez z a st osowanie do pomiaru o d k s z t a ł c e ń c z u j n i k ó w o dokła dn o śc i 0,001 mm. B a d a n i a modułów
o
p r z e pr o wa dz on o d la pr ze dz i ał u o b c i ą ż e ń 0 4 2 » 0 k G / c m p r z y zachowaniu o d p ow ie d n i c h n o r m o w y c h s p o s o b ó w obciążeń. Ta k wi ęc seria b a d a ń dla jednego parametru o b e j m o w a ł a p en et r a c j ę bądź o b c i ą ż e n i e pięciu lub sześciu próbek z ag ęs z c z o n y c h w sposób n o rmowy. W,każdej serii dwie próbki poddawane były p ro cesowi su sz e n i a w w a r u n k a c h n o r m a l n y c h (w czas ie 2 4 1 2 dni w t e m p e r a t u rze 18420°C) c e l e m o t r z y m a n i a w i l g o t n o ś c i m n i e j s z y c h od w i l go tn oś c i o p t y malnej. Ż p oz ostałymi próbkami z serii po st ę p o w a n o zgodnie z no r ma mi.prze
k a z u ją c j e d n ą z n i c h b e z p o ś r e d n i o do badań. Na p o z o s t a ł y c h p róbkach b a d a nia w y k o n y w a n o po p o m i a ra ch pęczenienia.
W trakcie b a d a ń zw rócono s z c z e g ó l n ą u w a g ę n a sposób w yk on y w a n i a a n a l i zy sitowej. Wy k on y w a n o j ą d r o g ą p r z e s i e w a n i a p oł ąc z o n e g o z pr ze m y w a n i e m ma t er ia łu przez komplet sit. T a d r o g a o k r e ś l a n i a składu g r a n u l o me t ry cz ne - go o k a z a ł a się bardziej m i a r o d a j n a w sto su n ku do p r z e s i e w a n i a czysto m e chanicznego. P r z y pr ze siewaniu m e c h a n i c z n y m (niezależnie od czasu prze- siewinia) w przypadku o d p a d ó w nie m o ż n a całkowi ci e r o z d z i e l i ć zlepionych c z ą s t e k i ziaren.
Pona dt o s t o s ow an o j ed n ok r o t n e w y k o r z y s t y w a n i e m at e riału do o c e n y w i l g otności optymalnej, j a k r ó w ni eż i n n y c h parametrów. Sposób ten zwiększa znacznie i l o ś ć m a teriału u ż y w a n e g o do badań, lecz e li minuje w p ł y w e w e n t u alne go r o z k r u s z e n i a z ia rn n a wyniki.
P a r a me tr y n ośności o d p ad ó w k o p a l n i a n y c h w... 25
5. Zestawienie i a n a l i z a w y n i k ó w
Do n in i ej sz eg o o p r a c o w a n i a w y k o r z y s t a n o w y n i k i 27 serii badań. Wyniki b a d a ń p a ra me t r ó w no ś ności, które są m i a r ą nośn oś c i p o d ł oż a drogowego .opra
cowano w y k o r z y s t u j ą c n a s t ę p u j ą c e zależności;
a) W s k a ź n i k no śn o ś c i
w n o ś = i r - 1 00 (1>
p
p ci ś ni en ie o d p ow ia da j ąc e z ag łębieniu t r z p i e n i a o przekroju 20 cm w odpowiednio p r z y g o t o w a n ą próbk ę o d p a d ó w n a g ł ę b o k o ś ć 2 , 5 lub 5, 0 mm z p rę dk o ś c i ą 1,25 mm/min,
p o ró wn aw c ze o b ci ąż en i e j e d no st ko w e p r z y w a r u n k a c h j ak wyżej dla m at er ia ł u wzorc ow e go .
b) M o d u ł spr ę ży st oś c i
E s =
f 42
•■Ą?s' " * 2) (2)g d z i e :
A p - przyrost o b c i ą ż e n i a je dn ostkowego, k t ó r y w y w o ł a ł odpow ie dn i przy
rost o d k s z t a ł c e n i a s pr ę ży s t e g o A s , D - śr ednica płytki obciążaj ą ce j, p. - w s p ó ł c z y n n i k Poissona.
Do o b l i c z e ń pr zy ję t o = 0,35.
c) M o d u ł o d k s z t a ł c e n i a
Me =
£
. D (3)gdzie:
A p - przyrost obciążeń jednostkowych, wywołujący przyrost sprężystego odkształcenia o A s ,
D - śre dn ic a p łytki o bciążającej.
d) M o du ł o d k s z t a ł c e n i a w tó rnego.
Wart o ść Mg w y z n a c z a się w e d ł u g w z o r u (3) uw zg lę d n i a j ą c w n i m obciąże
n i a ( A p ) i o d k sz ta ł ce ni a pionowe w t ó rn e ( A s ) .
W yniki b a d a ń t o w a r z y s z ą c y c h zawiera t a b l i c a 1. Zwraca w n i c h uwagę brak w y n i k ó w pę cz ni e ni a l iniowego, k t ó re go w b a d a n y c h o d p a d a c h nie obserwuje się, co jest w t y m p rz y pa dk u d o d a t n i ą c e c h ą odpadów. Z mi a ny w s k a ź n i k ó w pia
s k o w yc h w próbie ścierania, k t ó r ą w zasadzie stosuje się do o ce ny kruszyw u z a s a d n i a j ą w t y m p r z y p a dk u j ed no k r o t n e w y k o r z y s t y w a n i e odpad ów w przepro-
gdzie;
P ■
Parametry geotechniczne
26 Tade us z C i se k i inni
CA o tn
0 9 p
T _ c a
T —
I O S O q . S T U J 8 T Z O U M O . I
[%] 5 dA\ - c— o LA
a o
a z j o ł O G a j m
n p o T ą n m£uq.o.i3i-(; oj
CM CM co
vtS3 ±i
CD GQ CM O r-
ra -h
=5 O & ] d/A
m a T i T B p B ą p a z d j
CA CA
CM O
rA 00 CO
CA CA
ł d ° M A z a d jCMorosoą.5fąo a o zS fo
CM
2,08 2,02 «3-m CA
•H
m c "
X 8 U)pi> 26 *0 Azad r—
23,5 26,2 15,5 13,0
£ O t-:
£ a j - P T j
O O
[ % ]
X 0 n i p £ . *6*0 Azad
O
22,5 25,0 14,5 12,0
t O Ph r - ł a j
g - g
D Q
L
m X Bm p5, 96‘o AzadCA
22,0 24,0 13,0 10,5
'TO
n - m o / q
x8mpr s 6‘o
co
1,63 co
LT\ co
CA C A
i—1 cd N
o
t s
TO
ff-HlO/0]
X B r a p A n ^ B p i z s
•ą.SCqo a n z ^ T O ' s ^ e j i CM t —
c - v£>
i n co
CA
to
a j tS3
m
eui'9U)jiq.do p £o u ^o S t f M K D
O
CO 21,0 O
c a 6,0
£
> a
m m g o 0 > 8 M 0 i f
T G M O ^ A d 9 C o ^ e - i j e n
3,0 O
m i 1
o
> >
- p a>
B
p ]
m m 50 0 t 2
■8 M 03{S exd B COłfBUd ^ ł*
O
c—
CM 39,0 32,3 0,3
i—i 3
£ CD
DO
rata g r ot B M O J T M Z
C A
52,0 56,0 67,7 99,7
T j a j rM
co
1 3 0
ram O L t 02
BMOJTMZ B f O^BJjJ
CM
O
co * 1 1 1
Mop-edpo diCj; - < P P O Q
P ar am e t r y nośności odp ad ów k op al n i a n y c h w... 27
wadzorych badaniach. Wielkość tych zmian uzależniona jest od wskaźnika równoziarnistości.
Wyniki przeprowadzonych badań parametrów nośności jakoihnkcję wilgotności przedstawiono na rysunkach 2, 3 i 4. Wartości liczbowe tych parametrów przy wilgotności optymalnej zawarto w tablicy 2.
[ % ] Rys. 3. Zależność modu łó w sprężystości od wilgotności
28 T a d eu s z Cisek i inni
Rys. 4. Z al eżność m o d u ł ó w o d k s z t a ł c e n i a od wil go t n o ś c i
An a li zu ją c prz ed s ta wi on e wyniki, m o ż n a stwie r dz ić zbliżone ja ko ś c i o w o z miany t y c h p a r a m e t r ó w w przed zi al e zmian wilgo tn oś c i. Uz ys k an e dr og ą m o c ze ni a w i lg o tn oś ci próbek, więk s ze o d w il go t n o ś c i optymalnej, w zasadzie nie p o wodują obniżenia, wart oś ci parametrów. Pr zy p u s z c z a ć n al e ży,że w tr a k
cie moczenia, p ró be k n a s t ę p u j e b u d o w a pewnej s t r u kt u ry m a te ri ał u w r a m ac h procesów fizykochemicznych, co w sk u tk ac h d awać może nawet w zrost n o ś n o ści. Nie zawsze (jak w i d a ć to n a r y s u n k a c h 2 ,3 i 4) w b a d a n ia ch u z y s k i w a no takie z mi an y w i l g o t n o ś c i próbek, które w swym p rz ed z ia le zawier ał y by ws z ys tk ie w il go t n o ś c i miarodajne. Zawężanie p rzedziału w i lg ot no ś ci próbek s powodowane było o d s ą c z e n i e m g r a w i t a c y j n y m w o d y z m o c z o n y c h wcześniej pró
bek.
Z uwagi na w c z eś n ie js ze s postrzeżenia m o że my w p rz y padku b a d a ny c h od
pa d ów o perować m i a ro da jn y mi wa r to ś c i a m i parame t ró w nośności, które o d p o w i a d a j ą wi lg ot n o ś c i optymalnej. Zmiany w i lg ot n o ś c i w l e w os t ro nn ym o t oc ze niu w i lg o t n o ś c i optymalnej p o w o d u j ą istotne zmiany w a r t oś c i ba da n yc h parer raetrów. Na w i e l k o ś ć t y c h zmian m aj ą w p ł y w frakcje drobne.
Parametrynośności
P a r a m e t r y n o ś n oś c i o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h w , » 29
CDO
•H
r - l
rOcd
Eh
3 Q>
>> O N P N f-i 03
rM O Cd '£ •‘CM
•H 03 CM S
N *N O
<rT-l- \ 03 »H o N O O ¿4 fn f i • a o o
° P T 1 CM Ej
O ^O CO 1
205 LT\
c*-C"* 395
•HCD C0) O -pcd N0)
NO Q>
-P bC
OP
przedział obciążeń 0,5+ 1,5 kG/cm
lTv - ■ i
• CM '
r- 0
•h O
IT» \
•> o , V l* i
c— 1
0 U 405 425
O rMD T3O 3
s0)
>j a> 3 P N -P o O N
przedział obciążeń 0,0t2,0 kG/cm2 O
c i k p
•I* s
CM O
O \
• CiJ
VD 1
110 275 310
ł ,
g
03 hi
•H O
03N hO
przedział obciążeń 0,5+ 1,5 kG/cm2
“ i S T
1- B
• | . o in \
O LPv 1 O
VD 330 375
Moduł sprężystości przedział obciążeń 0,0* 2,0 kG/cm2 ° ^ 0• S
CM O
O \o
• M
O CQl----1 W
1 220 265 232
BB VJłO
o 'TOo
c dla5,0
*Ł S S
cn 35,0 27,0 OoCM Oł—r—•>M
■a
'COcd X00 5=
dla2,5mm
s
CM OCMC°> 21,0 17,0 0*6
Typ odpadów
- < W O O
30 T adeusz Cisek i inni
Wyniki bs da ń w s k a ź n i k a no śności podano na rys un ku 2, a jego m iarodajne w artości liczbowe (przy głębokości penetracji równej 5 , 0 mm) w t a b l i c y 2. U zyskiwane n a jm n ie js ze w a r to śc i tego wskaźnika, m i e ś ci ły się w p rzedziale od 3 5, 0 3 (dla o d pa d ów typu A) do 11,03 (¿0» o d p ad ó w typu D), Właśnie p r z y badaniu tego parametru daje się zauważyć pewne w z mo c ni en ie materiału p ró
bek po procesie moczenia, (rys. 2). Zauważa, się r ó w ni eż p o yztywny w p ł y w za
wartości frakcji d r o b ny ch d la o d pa dó w nierównoz ia rn is t yc h. Podobne w a r t o ści wskaźnika, nośności, jakie ot r zymano przy badaniu odpadów, p o siadają w grupie g r u n t ó w mi n er a l n y c h r o d z i m y c h d ro b no ziarniste g ru nt y sypkie oraz żwirowe.
Rezultaty ba da ń modu łó w sprężystości jako funkcji w il go tn o śc i przedsta
w io no na. rysunku 3. M iarodajne w a r t oś ci liczbowe (dla przedziału n a p r ę - p
żeń 0 7 2,0 k G/ c m ) podano w t a bl i cy 2. Dla o d pa dó w typu B, C i D moduły p
sprężystości w a h a ł y się w przedziale od 220 do 265 k G / c m . Zauważa, się tu stosunkowo m a ł y w p ł y w b a d an yc h składów ziarn ow yc h na wyniki. Otrzymane w artości m i a r o d a j n y c h modu ł ów sprężystości o d pa d ów r ó ż n i ą się znacznie od wartości dla, o d p o w i e d n i c h s k ła d em zi a rnowym g r u n t ó w mineralnych. Bazując na i nf o rm a c j a c h l i t e r at ur o wy ch [3], [53, można je u m ie ś c i ć m iędzy d r o b n o ziarnistymi gruntami n i e sp oi st y mi i spoistymi.
M od u ły od kształcenia oraz modu ły odkształcenia, w t ó r n e g o anal iz ow a no w
2 ?
przedziałach n a p r ę ż e ń 0 -f 2, 0 k G / c m oraz 0,5 * 1,5 k G / c m . Wyniki b a d ań podano na rys. 4, oraz w tabl ic y 2. Miarod a jn e w s r to ś ci modu łó w o d k s z t a ł cenia (dla. przedziału nap r ęż eń 0,5 t 1,5 k G /c m2i, za w ierały się w p rzedzia
le 160 -r 375 k G / c m 2 , a. modu łó w odkształcenia, w t ó r n e g o w przedziale 2 70 -f 425 kG / cm 2 . W myśl projektu klasyfikacji g r un tó w dla c elów dr o go wy ch [5]
o dp ow i a d a j ą one n o ś n o ś c i ą mineralnym, d r o b n o z i a rn is ty m g r u n t o m ma.łospoi- stym, obejmując rów ni eż g r u n t y n iespoiste w zakresie dolanych w a r to ś ci ich nośności.
G eneralnie zauważa, się w t y m przypadku n e g a t y w n y w p ł y w cząs te k drobnych na nośność odpadów, przy c z y m o d p ad y zawierające n aj w ię ks ze ic h ilości (rys. 3 o dp a dy typu B), przy w i l g o t n o ś c i a c h m n ie j s z y c h od wilgot n oś ci o p tymalnej, c h a r a kt er yz u ją się g w a ł t o w n y m w z r o s t e m m o d u łó w odkształcenia,.
Można, to tłumaczyć i s t o tn ym w ty ch p r z e d zi ał ac h w i l go t n o ś c i w z r o s t e m spój
ności i kąta. tarcia, wewnętrznego.
6. Wnioski
1. M e t o d y k a ba da ń cech fi zy ko - me c h a n i c z n y c h prz ep al o ny ch o d p a d ó w kopalniar n y c h wi nn a zakładać j e dnokrotne w yk o rz y s t a n i e materiału w badaniach.
Zauważa się b ow i em pewne rozkruszenie z i ar en odpadów, co może mie ć nie
w ą t p l i w y w p ł y w na. wyniki. Segreg ac j a materiału, w y s t ę p u j ą c a w b a d a n ia ch laboratoryjnych, powinna, być p rowadzona metodami zapewniającymi p rawidłowe ro z dz ielenie ziaren i cząstek. Na. pow y żs zy problem s zczegól
ną uwagę nale ży zwracać w przypadku małych wilgo tn o śc i badanego m a t e
P a r a m e t r y no ś no śc i o d p a d ó w k o p a l n i a n y c h w... 31
riału, przy t y c h b o w i e m w i l g o t n o ś c i a c h w y s t ę p u j ą duże aił y spójności łączące p o s z c z e g ó l n e e l e m e n t y ośrodka.
D l a o d p a d ó w p o d o b n yc h do b a d a n y c h m e t o d a b a d a ń p a r a m e t r ó w n o ś n oś ci może być u pr os zczona, w i d o c z n y jest b o w i e m ma ły w p ł y w w i l g o t n o ś c i (z przedzirału w i l g o t n o ś c i m i a r o d a j n y c h ) na, w y n i k i badań. T y m sa.mym w a r t o ści p a r a m e t r ó w nośn oś ci u z y s k i w a n e przy w i l g o t n o ś c i a c h o p t y m a l n y c h m o g ą być t ra k to wa ne jak o miaro da jn e , n i e z a l e ż n i e od h y d r o l o g i c z n y c h w a r u n k ó w miejs c wzbudowania, m a te ri ał u . M o ż n a w i ę c w y ł ą c z y ć b a d a n i a prowar dzące do o k r e ś l e n i a związku p a r a m e t r ó w z w i l g o t n o ś c i ą .
2. P a r a m e t r y n o ś n o ś c i b a d a n y c h o d p a d ó w s t a w i a j ą je p o d w z g l ę d e m n o ś n oś ci w ś r ó d co najmniej d r o b n o z i a r n i s t y c h m a ł o s p o i s t y c h g r u n t ó w mineralnych.
Z de cy d o w a n a j e d n a k c z ę ś ć u z y s k i w a n y c h p a r a m e t r ó w n o ś n o ś c i z na j do w a ł a się w p rz ed zi a le w a r t o ś c i u z y s k i w a n y c h dla d r o b n o z i a r n i s t y c h g r u n t ó w ni e sp oi st y ch . W a r t o ś c i w s k a ź n i k a n o ś no śc i o d p o w i a d a j ą nawet w n i e k t ó - p r z y p a d k a c h (typ A i B odpadów) ż w i r o m i pospółkom, k t ó r y c h skład ziar
n o w y jest z b l iż on y do s k ł ad u z i ar no w e g o o d p a d ó w wymienionych, typów.
3. M a t e r i a ł y od pa do w e (mając na, u w a d z e i c h nośność) mog ą być s to so wa n e w b u d o w n i c t w i e d r o g o w y m do b u d o w y d o l n y c h i g ó r n y c h w a r s t w nasypów, p o d łoży d r o g o w y c h or az w a r s t w m r o z o o d po rn y ch . N a l e ż y mieć n a uwad ze g o r s zą w sto su nk u do g r u n t ó w m i n e r a l n y c h z a g ę s z c z a l n o ś ć o d p a d ó w r ównoziar- nistych.
L ITERA TU R A
C1] K a wa le c B . : W ł aś 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 jako g r un tu b ud ow l a n e g o . R o z p r a w a doktor sk a . Gliwice, 1973.
[2] Pa c ho ws ki J.: Badania, n o ś n o ś c i g r u n t ó w i n a w i e r z c h n i d r o g o w y c h . O g ó l n o p o l s k a K o n f e r e n c j a M e c h a n i k i G r u n t ó w i F u n da me n to wa ni a . Rzeszów, 1963.
[3] Pa c howski J . : Metoda, wymiarowania, k o n s t r u k c j i n a w i e r z c h n i p od at ny c h n a p od stawie m o d u ł ó w s p r ę ż y s t o ś c i p o d ł o ż a g r u n t o w e g o i m a t e r i a ł ó w d r o g ow y ch opracowana, p r z y w s p ó ł p r a c y z O S Ż D . T y mc za so w e w y t y c z n e t e c h n ic zn e l a bo ra t o r y j n e g o o z n a c z a n i a m o d u ł ó w sp r ęż 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 drogowych. P race C OB i RTD, N r 3/1968.
[3] Pachowski J.: Projekt i n s t r u k c j i w sprawie w y m i a r o w a n i a g r u bo ś ci kon s trukcji d r o g o w y c h n a w i e r z c h n i p o d a t n y c h n a p o d s t a wi e k a l i f o r n i j s k i e go wskaźnika, nośn o śc i CBR. Prace COB i RTD, N r 3/1967.
Q>] R o l l a S . : B a d an ie 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 y d a w n i c t w o K o m un ikacji i Ł ąc zn oś c i. Warszawa,, 1969.
C6] W o ź n i c a J.: F o rm ow a n i e n a s y p ó w z g r u n t ó w m a ł o p r z y d a t n y c h i o d p a dó w p rz emysłowych. Prace COB i RTD. Warszawa,, 1974.
[7] N o r m a P N - 7 0 / 8 9 3 1 -35: O zn ac z a n i e wskaźnika, n o ś n o ś c i grunt u ja ko po
d ło ża n a w i e r z c h n i podatnych.
[3J SaÓHJiHH M.H.s HccjieflOBaHHe ynpy r ax CBoiicTi^necyaHoro r p y m a . Oc h o b s h h h, 4>yHsaMeHTH h nofl3eMHhie coopyaceHira. B H c m a s fflfojia. MocKBa, 1967.
32 Tade us z Cisek i inni
IIAPAMETPH HECyniEft CIIOCOEHOCTH DLAXTHiCC OTXOflOB B HPHMEHEHHH JUIH flOPOHHHX H Y M
P e 3 10 u e
B pafiOTe H a m a r a e i c H n p o S m e u a HciiojiB3 0 B a H H H neperopejiux m a x T H H x o t x o a o b t u .nopoxHhix p a C o T . npeflOTaBJieHH p e 3y m b T a T u accjie^oBaHHfl o c h o b h h x r e o T e x H H - q e c K H x n a p a u e T p o B yica3a H H H x o t x o a o b , Bbmejian b o c o d e H H O c T H n o K a 3aTe;ib H e e y - meft onocofiROCTu, a xaiose iiojyjib y n p y t o c t h h AecJjopHaiyiH. P a C o T a BKjnoqaeT b cefia psa s a u e a a H H g a n p a K T a a e c K H x b h b o a o b .
P AR AM ET E RS OP T H E CA R RY I N G C A P A C I T Y OP M I N I N G W A S T E M A T E R I A L S I N A P P L I C A T I O N F O R R O A D PURPOSES
S u m m a r y
I n the a r ti cl e the p r o b l e m of u t i l i z a t i o n of b u r n t - t h r o u g h m i n i n g w a ste ma t er ia ls for r o a d - b u i l d i n g w o r k s h a s b e e n presented. The r e s ul ts of r e s e ar ch w o r k of the b asic geritechnical p a r am et er s of the w a s t e m at erials have b e e n g i v e n i n the paper. P a r t i c u l a r l y the i n d e x of the carr yi n g ca
p ac i ty a n d the m o d ul us of e l a s t i c i t y a n d d e f o r m a t i o n hav e b e e n exposed.
The arti cl e contains sew e ra l p r a c ti ca l a s p e c t s a n d indications.
