WYKŁADWYKŁAD

Metody badań

geologiczno - inżynierskich

mgr inż. Sylwia Tchórzewska

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

1. Bażyński J., Drągowski A, Frankowski Z., Kaczyński R., Rybicki S., Wysokiński L. 1999. Zasady sporządzania dokumentacji geologiczno-inżynierskiej, PIG, Warszawa.

2. Bażyński J., Drągowski A, Frankowski Z., Kaczyński R.. 1999. Instrukcja sporządzania mapy warunków geologiczno-inżynierskich w skali 1: 10 000 i większej dla potrzeb planowania przestrzennego w gminach. PIG, Warszawa

3. Derski W., Izbicki R., Kisiel I., Mróz Z. 1982. Mechanika skał i gruntów. PWN, Warszawa.

4. Sanecki L. 2003. Geotechniczne badania polowe. Wydawnictwa AGH, Kraków.

5. Kłosiński B., Bażyński J., Frankowski Z., Kaczyński R., Wierzbicki S.. 1998. Instrukcja badań podłoża gruntowego budowli drogowych i mostowych, GDDP, IBDiM, Warszawa.

6. Majcherczyk T., Szaszenko A., Sdwiżkowa E. 2006. Podstawy geomechaniki. UWND AGH, Kraków.

7. Pilecki Z. 2002. Wyznaczanie parametrów górotworu na podstawie klasyfikacji geotechnicznych. Wyd. DRUKROL, Kraków.

8. Wiłun Z. , 2005. Zarys geotechniki, WKiŁ, Warszawa.

9. Sikora Z. 2006, Sondowania statyczne. Metody i zastosowanie w geoinzynierii. Wyd. Naukowo-Techniczne , Warszawa.

BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA

Polskie Normy:

1.PN-B-02480:1986 – Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów.

2.PN-B-04481:1988 – Grunty budowlane. Badanie próbek gruntu.

3.PN-EN ISO 14688-1:2006 – Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczanie i opis

4.PN-EN ISO 14688-2:2006 – Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 2: Zasady klasyfikowania

5.PN-EN 1997-1:2009 – Projektowanie geotechniczne. Część 1: Zasady ogólne

6.PN-EN 1997-2:2009 – Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznawanie i badanie podłoża 6.PN-EN 1997-2:2009 – Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznawanie i badanie podłoża gruntowego

7.PN-B-03020:1981 - Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie

budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie

8. PN-B-04452:2002 - Geotechnika. Badania polowe.

9. PN-EN ISO 14689-1:2006 -Badania geotechniczne – Oznaczanie i klasyfikowanie skał – Część 1: Oznaczanie i opis

10. PN-EN ISO 22476-2:2006- Rozpoznanie i badania geotechniczne – Badania polowe – Część 2: Sondowanie dynamiczne.

11. PN-EN/ISO 22476-3:2005- Rozpoznanie i badania geotechniczne – Badania polowe – Część 3: Sonda cylindryczna SPT.

12. PN-EN/ISO 22476-12:2009- Rozpoznanie i badania geotechniczne -- Badania polowe -- Część 12: Badanie sondą stożkową (CPTM) o końcówce mechanicznej

GEOLOGIA INŻYNIERSKAGEOLOGIA INŻYNIERSKA

Geologia inżynierska jest nauką zajmującą się zastosowaniem geologii dopraktyki inżynierskiej. Została wydzielona jako samodzielna nauka w latach 20.XX w.Geologia inżynierska zajmuje się badaniem i oceną aktualnego środowiskageologicznego, jego zmienności i ewolucji dla potrzeb planowaniaprzestrzennego i regionalnego, oraz projektowania, wykonawstwa ieksploatacji obiektów budowlanych.

GEOLOGIA INŻYNIERSKAGEOLOGIA INŻYNIERSKA

Jest dziedziną międzydyscyplinarną, która w praktyce wiąże takie działy która w praktyce wiąże takie działy wiedzy jak: -mechanika gruntów, -geotechnika,-hydrogeologia,-gruntoznawstwo, -inżynieria budowlana,-geomorfologia,-geochemia,-geofizyka,- pozostałe dziedziny geologii

DZIAŁY GEOLOGII INŻYNIERSKIEJDZIAŁY GEOLOGII INŻYNIERSKIEJ

Geologia inżynierska:

� Gruntoznawstwo

� Mechanika gruntów i mechanika skał

� Geodynamika inżynierska

� Regionalna geologia inżynierska� Regionalna geologia inżynierska

Geotechnika-– dział nauki ściśle związanych z geologią inżynierską, ale nie jest to jeden z działów geologii inżynierskie. Wiąże się z jednej strony z fundamentowaniem i budownictwem, z drugiej z górnictwem i wiertnictwem. Geotechnika zajmuje się wdrażaniem zagadnień z zakresu gruntoznawstwa i geodynamiki inżynierskiej w życie – praktyczne ich wykorzystanie. Jest to jednak nauka równoległa do geologii inżynierskiej. Poza rozpoznawaniem warunków podłoża daje odpowiedzi na temat fundamentowania i innych założeń konstrukcyjnych obiektów budowlanych.

DEFINICJEDEFINICJE

GEOLOGIA INŻYNIERSKA – zajmuje się rozpoznaniem podłoża gruntowego i skalnego, pozyskiwaniemprób oraz badaniami właściwości gruntów in situ (w miejscu ich zalegania).Ponadto obejmujezagadnienia związane z projektowaniem budowli ziemnych (skarpy, nasypy) jak też innych obiektówbudowlanych.

GRUNTOZNAWSTWO –dział geologii inżynierskiej zajmujący się badaniem i klasyfikacją gruntów zewzględu na ich właściwości fizyko-mechaniczne (budowlane). Przedmiotem badań gruntoznawstwasą fizyczne, mechaniczne oraz fizykochemiczne właściwości gruntów i ocena ich zmienności wzależności od składu mineralnego, chemicznego gruntu, jego struktury, tekstury, …

MECHANIKA GRUNTÓW – zajmuje się badaniem mechanicznych właściwości gruntów dla celówzwiązanych z wykonaniem i eksploatacją budowli ziemnych oraz współpracy z podłożem gruntowymzwiązanych z wykonaniem i eksploatacją budowli ziemnych oraz współpracy z podłożem gruntowyminnych obiektów inżynierskich. Badania dotyczą: naprężeń w podłożu, wytrzymałości gruntów,odkształceń i osiadań gruntów, stateczności zboczy i skarp.

MECHANIKA SKAŁ - zajmuje się badaniem mechanicznych właściwości skał dla celów prowadzeniadziałalności inżynierskiej w ośrodku skalnym – np. kopalnie podziemne, tunele, zapory itp..

GEOTECHNIKA ŚRODOWISKA – zajmuje się zagadnieniami wpływu na środowisko działalnościinżynierskiej człowieka. Obejmuje zagadnienia związane z projektowaniem bezpiecznych składowiskodpadów, lokalizacji zakładów chemicznych oraz innych źródeł potencjalnych zanieczyszczeń jak teżprognozowaniem ich wpływu na środowisko. Ponadto zajmuje się modyfikacją i poprawianiemwłaściwości gruntów, ich prawidłowym doborem dla celów inżynierskiej działalności człowieka.

Celem wszystkich dyscyplin geologii inżynierskiej jest przetworzenie danych z rozpoznania

geologicznego na język zrozumiały dla inżynierów projektujących obiekty inżynierskie.

Podstawą do dialogu z inżynierem budowlanym są parametry wytrzymałościowe gruntów podłoża, a

zatem umiejętność ich oznaczania stanowi podstawę wszelkich działań w geologii inżynierskiej.

GEOTECHNIKAGEOTECHNIKA

Geotechnika-– dział nauki ściśle związanych z geologią inżynierską, ale nie jest to jeden z działów geologii inżynierskie. Wiąże się z jednej strony z fundamentowaniem i budownictwem, z drugiej z górnictwem i wiertnictwem. Geotechnika zajmuje się wdrażaniem zagadnień z zakresu gruntoznawstwa i geodynamiki inżynierskiej w życie – praktyczne ich wykorzystanie. Jest to jednak nauka równoległa do geologii inżynierskiej. Poza rozpoznawaniem warunków podłoża daje odpowiedzi na temat fundamentowania i innych założeń konstrukcyjnych obiektów budowlanych.

Jest to nauka interdyscyplinarną wykorzystująca geologię inżynierską, mechanikębudowli, gruntoznawstwo, mechanikę gruntów, fundamentowanie, geodynamikę,chemię, fizykę.

PODSTAWOWE DEFINICJEPODSTAWOWE DEFINICJE

STRUKTURA – wielkość cząstek tworzących grunt (skałę)

TEKSTURA - sposób ułożenia cząstek tworzących grunt (skałę)

SKAŁA – ośrodek ciągły, o ciągłej budowie, może nią być zdiagenezowany grunt

GRUNT - stanowi fragment warstwy litosfery, powstały w wyniku wietrzenia skał pierwotnych czyliGRUNT - stanowi fragment warstwy litosfery, powstały w wyniku wietrzenia skał pierwotnych czyliw wyniku rozpadu czy rozkładu skały macierzystej w wyniku oddziaływania procesów fizycznych,chemicznych czy biologicznych nie poddany procesom diagenezy. Rozdrobniony, wielofazowyskładający się ze zwietrzałych okruchów skalnych, często z domieszką substancji organicznej. Siłyoddziaływań międzycząsteczkowych są dużo mniejsze niż wytrzymałość samych cząstek.

GLEBA – przypowierzchniowa strefa gruntu spulchniona i wzbogacona w cząstki organiczne(próchnicę).

PODSTAWOWE DEFINICJEPODSTAWOWE DEFINICJE

NASYP – sztucznie utworzona warstwa gruntu. Jeśli została zaprojektowana i stworzona z zachowaniem zasad budowlanych (miąższość, rodzaj gruntu, zagęszczenie) to może stanowić podłoże budowlane.

NASYP NIEKONTROLOWANY – sztucznie utworzona warstwa gruntu, zawierająca cząstki organiczne oraz odpady (np. gruz budowlany, odpady przemysłowe i komunalne itp..) Charakteryzuje się dużą zmiennością cech fizyczno – mechanicznych. Nie może być wykorzystany jako podłoże budowlane.

PODŁOŻE GRUNTOWE – strefa, w której właściwości gruntu mają wpływ na projektowanie, wykonanie oraz eksploatację budowli.

WARSTWA GEOTECHNICZNA – część podłoża gruntowego, w której występuje grunt jednego wieku, genezy, rodzaju i stanu.

PAKIET GEOTECHNICZNY – zespół kilku warstw geotechnicznych, obejmujący najczęściej grunty jednego wieku, genezy oraz zbliżonego rodzaju, konsystencji lub zagęszczenia. (Mające jednakowe wartości parametrów geotechnicznych.)

CEL I ZAKRES BADAŃ CEL I ZAKRES BADAŃ CEL – rozpoznanie ośrodka gruntowego dla potrzeb inżynierskiej działalności człowieka

ZAKRES BADAŃ GEOLOGICZNO – INŻYNIERSKICH:

1. Rozpoznanie podłoża -ośrodka gruntowego (podział na warstwy i pakiety geotechniczne)

- rodzaj gruntu, litologia

- sposób zalegania warstw z uwzględnieniem tektoniki, krasu itp..

- wiek i geneza

- badania właściwości fizyczno-mechanicznych gruntów

2. Rozpoznanie warunków hydrogeologicznych i hydrograficznych

- warstwy wodonośne (ilość, głębokość występowania, miąższość, rodzaj)

- parametry hydrogeologiczne warstw wodonośnych(wahania zwierciadła, przepuszczalność, kierunek spływu)

- zasięg terenów zalewowych

3. Rozpoznanie procesów geodynamicznych i geologiczno-inżynierskich

- Wody powierzchniowe i podziemne (erozja i depozycja materiału gruntowego, ługowanie, cementacja , sufozja, kolmatacja, pęcznienia, osiadania zapadowego)

- Ruchy masowe gruntów(osuwiska, pełzanie, wypór gruntów)

- Procesy termiczne (przemarzanie gruntów, wysadzinowość)

- Sztuczne deformacje terenu ( procesy antropogeniczne, obliczania stateczności skarp, nasypów, wykopów)

4. Ustalanie geotechnicznych warunków posadowiania

5.Ocena możliwości posadowień budowli -badania wpływu inwestycji na środowisko, kontrola stanu technicznego budowli ziemnych

6. Projektowanie metod wzmacniania podłoża gruntowego, dobór materiału do budowy zapór ziemnych, wałów, dróg, itp.

Ustalanie geotechnicznych warunków Ustalanie geotechnicznych warunków posadowianiaposadowiania

Ustalenie geotechnicznych warunków posadowienia polega na:

- zaliczeniu obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej;

- zaprojektowaniu odwodnień budowlanych;

- przygotowaniu oceny przydatności gruntów stosowanych w budowlach ziemnych;

- zaprojektowaniu barier lub ekranów uszczelniających;

- określeniu nośności, przemieszczeń i ogólnej stateczności podłoża gruntowego;

- ustaleniu wzajemnego oddziaływania obiektu budowlanego i podłoża gruntowego w różnych fazach - ustaleniu wzajemnego oddziaływania obiektu budowlanego i podłoża gruntowego w różnych fazach budowy i eksploatacji, a także wzajemnego oddziaływania obiektu budowlanego z obiektami sąsiadującymi;

- ocenie stateczności zboczy, skarp wykopów i nasypów;

- wyborze metody wzmacniania podłoża gruntowego i stabilizacji zboczy, skarp wykopów i nasypów;

- ocenie wzajemnego oddziaływania wód gruntowych i obiektu budowlanego;

- ocenie stopnia zanieczyszczenia podłoża gruntowego i doboru metody oczyszczania gruntów.

METODY BADAŃ GEOLOGICZNO METODY BADAŃ GEOLOGICZNO --INŻYNIERSKICHINŻYNIERSKICH

I. METODY LABORATORYJNE – zajęcia z gruntoznawstwa

II. METODY TERENOWE

1. Kartowanie geologiczno – inżynierskie

- sporządzanie map i profili obrazujących morfologię powierzchni terenu, zasięgu zjawisk i procesów geologiczno-inżynierskich i hydrogeologicznych

- lokalizacja przeprowadzonych badań geologiczno-inżynierskich

2. Wykonywanie wyrobisk badawczych

- wykopy badawcze

- szybiki i sztolnie badawcze

- odkrywki fundamentowe

- otwory badawcze

3. Sondowanie gruntów

4. Próbne obciążenie gruntów

5. Badania geofizyczne

POBIERANIE PRÓBEK GRUNTUPOBIERANIE PRÓBEK GRUNTU

Celem pobierania próbek gruntu jest otrzymanie próbek do identyfikacji gruntu i badań laboratoryjnych, w których określa się parametry podłoża gruntowego

Źródło: http://www.tajnikigeotechniki.pl/

Próbka o nie naruszonej strukturze (NNS) – jest to próbka pobrana w sposób zapewniający zachowanie naturalnej struktury, wilgotności i uziarnienia gruntu. Pobiera się je za pomocą specjalnych próbników wciskanych (z wykopów lub odkrywek można wyciąć bryłę gruntu). Przechowywane są w cylindrach, starannie zabezpieczone przed wysychaniem, odkształcaniem, przemarzaniem,....

RODZAJE POBIERANYCH PRÓBEK GRUNTURODZAJE POBIERANYCH PRÓBEK GRUNTU

� Próbka o naruszonej strukturze (NS) – jest to próbka w której struktura gruntu, wilgotność i/lub składniki zostały zmienione podczas pobierania

� Próbka o naturalnej wilgotności (NW) – jest to próbka pobrana w sposób zapewniający zachowanie naturalnej wilgotności gruntu. Przechowuje się je w szczelnych pojemnikach szklanych lub z tworzywa sztucznego albo w workach foliowych.

RODZAJE POBIERANYCH PRÓBEK GRUNTURODZAJE POBIERANYCH PRÓBEK GRUNTU

� Próbka o naturalnym uziarnieniu (NU) – jest to próbka pobrana w sposób zapewniający zachowanie naturalnego uziarnienia gruntu (nie muszą mieć zachowanej naturalnej wilgotności i struktury). Przechowywane w szczelnych skrzynkach z przedziałami na wyznaczone głębokości (przy pobieraniu próbek z wierceń) lub też innych szczelnych pojemnikach (torebki, pudełka,...)

� Próbka przerobiona – jest to próbka całkowicie przerobiona, o naturalnej wilgotności

Klasa jakości próbek 1 2 3 4 5

Niezmienione właściwości gruntu:- uziarnienie - wilgotność - gęstość, stopień zagęszczenia, przepuszczalność - ściśliwość, wytrzymałość na ścinanie

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Właściwości, które mogą być określane: - kolejność warstw + + + + +

KLASA JAKOŚCI PRÓB GRUNTU DO BADAŃ LABORATORYJNYCH I KATEGORIE POBIERANIA PRÓB

- kolejność warstw - granice warstw – przybliżone - granice warstw – dokładne - granice Atterberga, gęstość właściwa szkieletu,- zawartość części organicznych - wilgotność - gęstość, stopień zagęszczenia, przepuszczalność

- ściśliwość, wytrzymałość na ścinanie

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Kategorie pobierania prób gruntu zgodnie z

PN-EN ISO 22475-1:2006

A

B

C

wg PN-EN ISO 22475-1:2006; PN-B-04452:2002 (zastąpiona przez PN-EN 1997-2:2009)

METODY POBIERANIA PRÓBEK GRUNTUMETODY POBIERANIA PRÓBEK GRUNTU

- metoda A – próbki pobierane bez naruszenia struktury gruntu z zachowaną wilgotnością i porowatością (NNS)

- metoda B – próbki gruntu z zachowaną wilgotnością i składem ziarnowym (NW)

- metoda C – próbki umożliwiające jedynie określenie składu ziarnowego (NU)