Geotechnika – nauka o pracy i badaniach ośrodka gruntowego dla celów projektowania i wykonawstwa budowli ziemnych (nasypy kolejowe, drogowe, skarpy); budowli nadziemnych (tunele, przejścia podziemne); fundamentów budowlanych – bezpośrednich (ławy fundamentowe, stopy); fundamentów budowlanych pośrednich (pale, skrzynie). Obciążenia w fundamentach budowlanych pośrednich przekazywane są np. przez pręty na powierzchnię nienośną.

Geotechnika (nawiązuje do nauk):

-          geologia,

-          mechanika budowli i gruntów,

-          chemia,

-          sprężystość i plastyczność,

-          reologia.

Mechanika gruntów jest nauką o fizycznych właściwościach ośrodka gruntowego oraz o stanach naprężeń i odkształceń podłoża gruntowego pod wpływem działających obciążeń.

I stan graniczny – stan nośności (czy grunt przeniesie obciążenie).

II stan graniczny – stan użytkowania (grunt przeniesie obciążenie, ale powstaje osiadanie,

rysa na budowli).

Gruntami nazywamy tworzywo zewnętrznych warstw skorupy ziemskiej (do 50 m). Warstwy te zbudowane są ze skał litych i utworów skruszonych. Mechanika gruntów zajmuje się utworami skruszonymi (gruntami).

Grunty budowlane są to grunty, które znajdują się w zasięgu wpływu obciążeń przekazywanych przez budowle. Ich rola jest dwojaka:

-          stanowią podłoże budowlane, czyli współpracują przy przenoszeniu obciążeń z budowli,

-          jako materiał do wznoszenia budowli ziemnych.

Do właściwego projektowania i wykonywania niezbędna jest znajomość:

-          budowy geologicznej, cech fizyko-mechanicznych gruntów podłoża,

-          wpływu warunków hydrogeologicznych i przepływu wody oraz odwodnienia czasowego lub stałego na nośność gruntu,

-          rozkładu naprężeń w podłożu budowli,

-          dopuszczalnych obciążeń gruntu i dopuszczalnych odkształceń podłoża pod daną budowlą,

-          obliczania stateczności budowli poddanych obciążeniom poziomym,

-          obliczeń stateczności skarp i zboczy na terenach osuwiskowych,

-          metod obliczania nośności fundamentów,

-          metod wykonawstwa robót ziemnych,

-          metod wzmacniania podłoża,

-          metod projektowania nawierzchni drogowych.

Skały zbudowane są z materiałów takich jak: kwarc, skalenie, kalcyt, mika.

Procesy geologiczne

Skały zbudowane są z minerałów: kwarc, skalenie, mika, kalcyt; kwarc nie ulega wietrzeniu. Skalenie wietrzeją i powstają miki.

1.      W głębokich strefach skorupy ziemskiej:

a)      przemieszczanie się skorupy ziemskiej, jej podnoszenie się i opadanie, pofałdowania i uskoki;

b)     wylewy magmy i tworzenie się nowych skał:

-          skały wylewne,

-          skały głębinowe;

c)      przerażanie wcześniej powstałych skał

-          skały metamorficzne.

2.      Na powierzchni skorupy ziemskiej.

a)      wietrzenie skał:

-          fizyczne,

-          chemiczne,

-          organiczne,

-          mechaniczne;

b)     utwory osadowe.

Grunty należą do utworów osadowych:

-          pochodzenia miejscowego,

-          naniesione:

● rzeczne ● morskie ● lodowcowe ● eoliczne ● zastoiskowe ● organiczne ●

EPOKA LODOWCA NA TERENACH POLSKI

Utwory polodowcowe: moreny, kemy, ozy, sandry, grunty zastoiskowe.

Utwory zastoiskowe – pyły i iły.

Właściwości fizyczno-chemiczne gruntów

              Grunt jest materiałem nieciągłym, składa się z oddzielnych ziaren i cząsteczek. Jego szczególne właściwości wymagają wprowadzenia dużej liczby parametrów charakteryzujących jego cechy fizyczne i mechaniczne oraz stosowania dodatkowych podziałów ze względu na skład granulometryczny, ze względu na genezę i inne. Właściwości fizyczne i mechaniczne zależą od cech fizyczno-chemicznych:

-          skład mineralny gruntów i uziarnienia,

-          powierzchnia graniczna cząsteczek gruntu,

-          zjawiska fizyczno-chemiczne na powierzchni granicznej,

-          zjawiska kapilarne.

Skład granulometryczny i mineralny gruntów.

              W jego skład mogą wchodzić (uziarnienie gruntów);

-          bloki i odłamki skalne,

-          ziarna i cząstki mineralne,

-          cząstki organiczne rozłożone i nie rozłożone.

Grunty naturalne stanowią mieszaninę w różnych proporcjach ilościowych ziaren i cząstek o różnych średnicach.

Frakcja gruntu – zbiór ziaren i cząstek gruntu o średnicach „d” zawartych w określonym zakresie.

FRAKCJA GRUNTÓW NIESKALISTYCH

Średnia zastępcza (d) – średnia cząstki kulistej o tej samej gęstości właściwej co cząsteczka gruntowa, opadającej w odzie z taką samą prędkością jak rzeczywista cząsteczka gruntowa.

Grunty spoiste to fp, fΠ, fi.

Frakcje zredukowane.

Frakcja piaskowa       

Frakcja pyłowa         

Frakcja iłowa            

              Bloki i odłamki skalne mają ten sam skład co skała macierzysta.

              Ziarna piaskowe składają się głównie z kwarcu i kamionki tworząc luźny zbiór o strukturze ziarnistej. Ich kształt jest bryłowaty, może być ostrokrawędziowy lub obtoczony; mają powierzchnię gładką lub chropowatą.

              Cząstki pyłowe jest to mączka skalna. Świeżo odłożone cząstki zawierają cząstki kwarcowe i krzemionkowe oraz znaczną ilość skalenia i mik, które podlegają dalszym procesom wietrzenia chemicznego tworząc cząstki iłowe.

              Cząstki iłowe odznaczają się warstwową budową krystaliczną. Kształt cząsteczek jest blaszkowaty lub iglasty.

MINERAŁY ILASTE