geoinz-W3.doc

WYKŁAD III - 27.10.2010

1. Stopień złożoności budowy geologicznej:
2. 1. budowa prosta

◦         Teren płaski, warstwy geologiczne są jednorodne, zwierciadło wód podziemnych występuje głęboko, brak wyraźnych objawów procesów geologicznych

2. 2. budowa złożona

◦         teren pofalowany, warstwy geologiczne zmienne pod względem litologicznym, woda podziemna występuje płytko w soczewkach lub przewarstwieniach, wyraźne objawy procesów geodynamicznych

3. 3. budowa skomplikowana

◦         Teren o intensywnym urzeźbieniu, duża zmienność warstw geologicznych o zaburzonym ułożeniu (tektonicznym, glacitektonicznym lub sedymentacyjnym) - w odniesieniu do skał litych (zwięzłych) duża szczelinowość, woda podziemna występuje płytko tworząc podmokłości lub zabagnienia, intensywne procesy geodynamiczne (osuwiska, kras, erozja powierzchniowa rzeczna i morska, ablacja)

2. Kryteria geologiczno-inżynierskie/geotechniczne:
3. 1. Kategoria geotechniczna:

▪         systematyzuje zakres i rodzaj badań geotechnicznych oraz sposób ich udokumentowania

▪         dotyczy konkretnego projektowanego lub budowanego obiektu i jest ustalana w zależności od rodzaju obiektu i stopnia złożoności warunków jego podłoża

▪         warunkuje metody obliczeń projektowych oraz badań kontrolnych w czasie budowy

3. Podział gruntów naturalnych (w zależności od sposobu ich powstawania):
4. 1. Grunty pochodzenia miejscowego (gliny zwietrzelinowe, rumosze zwietrzelinowe)
   2. Grunty naniesione (rzeczne, morskie, lodowcowe, eoliczne, zastoiskowe, organiczne)

4. Parametr gruntowy - jest to wielkość, która charakteryzuje cechę (własność) gruntu i jego zachowanie się w przypadku działania w przeszłości, teraźniejszości i w przyszłości określonych czynników zewnętrznych i wewnętrznych (obciążenie, uwilgotnienie itp.)

Obliczeniowa wartość parametru gruntowego - określana jest przez przemnożenie wartości charakterystycznej parametru przez odpowiedni współczynnik uwzględniający zmienność gruntu, błąd pomiar oraz czynniki charakteryzujące obiekt budowlany - ma nam, geologom, zapewnić spokojny sen :)

              Id (n) x g m = Id(r)     ; g m = <0,9 - 1,1>

5. Wspólne elementy opisu gruntów:
6. 1. Barwa - intensywność - odcień - barwa podstawowa (np. jasno - żółto - brązowa) - określana w stanie wilgotności naturalnej, na świeżym przełamie
   2. Wapnistość/węglanowość:
   3. 1. klasa 4 - zawartość węglanów > 5%, burzy się intensywnie i długo > 20 s
      2. klasa 3 - zawartość węglanów 3-5%, burzy się intensywnie i krótki < 20 s
      3. klasa 2 - zawartość węglanów 1-3%, burzy się słabo i krótko
      4. klasa 1 - zawartość węglanów < 1%, ślady lub brak wydzielania gazów

6. Warstwa geologiczna - jest to jednostka strukturalna osadu mająca wspólną genezę; przy jej wyodrębnianiu stosuje się kryteria geologiczne jak np.: litologię, genezę itp.

Warstwa gruntowa - jest jednostką strukturalną złożoną z jednakowego gruntu.

Warstwa geotechniczna - jest to warstwa gruntowa o zbliżonych (jednorodnych) właściwościach technicznych.

7. Makroskopowy opis gruntów skalistych:
8. 1. nazwa gruntu;
   2. skład mineralny
   3. struktura
   4. tekstura
   5. barwa
   6. stopień zwietrzenia
   7. twardość
   8. zwięzłość
   9. wapnistość
   10. geneza

8. Makroskopowy opis masywu skalnego:
9. 1. pkt.1-8 - j.w.
   2. orientacja przestrzenna odsłonięcia
   3. szczelinowatość
   4. wymiary i kształt bloków
   5. szorstkość powierzchni

9. Makroskopowy opis gruntów nieskalistych niespoistych (sypkich):
10. 1. nazwa gruntu
    2. skład mineralny (jeżeli rozmiary pozwolą)
    3. opis struktur: uziarnienie, wysortowanie, obtoczenie, kulistość, kształt ziaren (wg diagram Zingga), charakter powierzchni ziaren)
    4. tekstura (opisywana w terenie)
    5. stopień zagęszczenia
    6. barwa
    7. wilgotność
    8. zawartość węglanów
    9. geneza

10. Makroskopowy opis gruntów nieskalistych spoistych:
11. 1. nazwa
    2. skład mineralny
    3. cechy struktur i tekstur
    4. konsystencja i stan gruntu
    5. barwa
    6. wilgotność
    7. wapnistość
    8. geneza

11. Makroskopowy opis gruntów organicznych - torfów
12. 1. nazwa
    2. udział substancji organicznej i mineralnej
    3. zapach
    4. stopień rozłożenia
    5. opis organiki
    6. wapnistość
    7. barwa
    8. geneza

12. Metody uzyskiwania parametrów geologiczno-inżynierskich (geotechnicznych):
13. 1. metoda A - polega na bezpośrednim wyznaczeniu wartości parametrów na podstawie polowych i laboratoryjnych badań gruntu. Do oceny jednorodności gruntu i jego uogólnionych wartości charakterystycznych wykorzystuje się metody statystyczne.
    2. metoda B - polega na oznaczeniu metodą A parametrów wiodących (dla gruntów spoistych: wilgotności wn, gruntów niespoistych: stopnia zagęszczenia Id lub gęstości  ρ), pozwalających wyznaczyć na ich podstawie pozostałe niezbędne parametry wykorzystując zależności korelacyjne miedzy nimi, podane w normach lub ustalone doświadczalnie
    3. metoda C - jest analogiczna do metody B, z tym że przyjmuje się parametry określone na podstawie praktycznych doświadczeń uzyskanych na podobnych terenach dla podobnych konstrukcji.

13. Schemat wietrzenia skały litej - w zależności od tego, jak głęboko jesteśmy od źródła niszczenia skały, wyróżniamy (od dołu): masyw pierwotny (skała macierzysta), strefa monolitu, strefa bloków, strefa gruzu i piasku, strefa pyłu i iłu, grunt.
14. Powstawanie wietrzeńców w strefie gruzu i piasku:
15. 1. stadia zaokrąglania okruchów skały pierwotnej:
    2. 1. zaokrąglanie naroży
       2. zaokrąglanie krawędzi
       3. stadium kształtu elipsoidalnego
       4. stadium wietrzenia kulistego
    3. stadia zaokrąglania okruchów skał (rys.1)

15. Dezintegracja - rozpad, rozkruszanie skał na mniejsze okruchy skalne
16. 1. blokowa - kruszenie przypowierzchniowej partii skał na ostrokrawędziste płyty, bloki i okruchy wskutek wahań temperatury skał
    2. granularna - rozkruszanie i rozdrabnianie skał o strukturze ziarnistej pod wpływem wahań temperatury skał, różnej rozszerzalności cieplnej poszczególnych minerałów
    3. pylasta - pęknie i rozdrabnianie ziaren mineralnych w skałach do rozmiarów frakcji pyłowej zachodzące pod wpływem zmian termicznych

16. Frakcja (granulometryczna) - populacja ziaren o określonej wielkości występująca w osadzie lub skale osadowej.
17. Kształt okruchów frakcji żwirowej: dyskoidalne, kuliste, elipsoidalne, wrzecionowate (diagram Zingga).
18. Kształty ziaren i cząstek - w zależności od wielkości frakcji ziarna mają różne kształty, np. frakcja iłowa to mikroskopijne blaszki.
19. Charakterystyka uziarnienia - ziarna i cząstki gruntu dzielone są według wielkości na grupy zwane frakcjami. Wyróżniamy pięć następujących frakcji:
20. 1. kamienista  d>40 mm
    2. żwirowa d = 40-2 mm
    3. piaskowa d = 2-0,005
    4. pyłowa
    5. iłowa

              Uziarnienie gruntu (skład granulometryczny) określa się procentową zawartością               poszczególnych frakcji w stosunku do ciężaru całej próbki badanego gruntu.

20. Rodzaje metod badań uziarnienia gruntów:
21. 1. metody bezpośrednie - oparte na pomiarze rzeczywistych wymiarów cząstek gruntowych, do których należą:
    2. 1. analiza laserowa
       2. badania mikroskopowe

Ich celem jest określenie kształtu i rozmiaru cząstek gruntu, mniej jego składu granulometrycznego.

2. 2. Metody pośrednie - w których wielkość cząstek gruntu zastępuje się średnicami teoretycznych kulek. W grupie tych metod rozróżniane są metody oparte na procesie sedymentacji oraz metody rozdziału frakcji w strumieniu cieczy lub gazu. Metodą pośrednią jest analiza areometryczna i analiza pipetowa.

21. Metodyka laboratoryjna.
22. Średnica zastępcza cząstki - średnica w kształcie kulistym o takiej samej gęstości właściwej, co rzeczywista cząstka gruntu, opadająca w wodzie z taką samą prędkością jak rzeczywista cząstka gruntu

Wymiar średnicy cząstki zastępczej nie pokrywa się z wymiarami rzeczywistej cząstki gruntu.

23. Badania uziarnienia gruntów - metody laboratoryjne:
24. 1. mechaniczne:
    2. 1. analiza sitowa - stosowana w przypadkach, kiedy wszystkie ziarna w gruncie mają średnicę większą od 0,06 mm
    3. sedymentacyjne:
    4. 1. analiza areometryczna
       2. analiza pipetowa
       3. analiza mikroagentowa

                            analizy sedymentacyjne stosuje się wtedy, gdy prawie wszystkie ziarna gruntu mają                             średnice mniejsza od 0,06 mm

              3. mieszane (łączone) - np. analiza sitowa + analiza pipetowa - zestaw stosowany w               przypadku gruntów zbudowanych z ziaren o średnicy zarówno większej jak również i               mniejszej od 0,06 mm

24. Wzór Stokesa:

                            v = 2(rs - rw) x g/9h * dT2/4

                            v - prędkość opadania cząstek

                            rs - gęstość właściwa szkieletu gruntowego

                            rw - gęstość właściwa wody

                            g - przyspieszenie ziemskie

                            dT - średnica zastępcza cząstki

                            h - współczynnik lepkości

                            dT = pierwiastek kwadratowy z 18 h HR/(rs - rw) g T

                            HR - droga cząstki [cm]

                            T - czas opadania cząstki [s]

                            reszta jak w poprzrednim wzorze

25. Charakterystyka rozdrobnienia gruntów:
26. 1. grunty monodyspersyjne - grunty bardzo dobrze wyselekcjonowane, zdecydowane ich maksimum przypada w wąskim zakresie średnic
    2. grunty bidyspersyjne - maksimum trochę rozmyte, nie ma przebiegu ostrego, jest złagodzone, frakcje dominujące stanowią szerszy przedział
    3. grunty polidyspersyjne - najbardziej rozwleczone, każda frakcja jest mniej więcej równo rozdeponowana

26. Wykres uziarnienia (krzywe uziarnienia) sporządza się po wykonaniu analizy granulometrycznej (metodą sitową lub sitowo-areometryczną) i obliczeniu procentowych masy ziaren i cząstek.
27. Z wykresów krzywych uziarnienia można wyznaczyć:
28. 1. procentowe zawartości poszczególnych frakcji (niezbędne do określenia rodzaju gruntu),
    2. średnice cząstek d10, d30, d60 (niebędne do określenia wskaźników uziarnienia gruntu) oznaczające średnice cząstek, które wraz z mniejszymi stanowią 10, 30, 60%.