Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Zagęszczalność gruntów niespoistych

Uziarnienie gruntów | Nośność gruntu
dr inż. Stanisław Majer  |  IZOLACJE 2/2013  |  18.03.2014  |  1
Zagęszczalność gruntów niespoistych </br> Non-cohesive soil compactibility
Zagęszczalność gruntów niespoistych
Non-cohesive soil compactibility
Archiwum autora

Budowa dróg obejmuje m.in. roboty ziemne. Szacuje się, że w zależności od charakterystyki trasy mogą one stanowić do 60% ogółu robót. Większość tych prac związana jest z budową nasypów. Podstawową zaś czynnością podczas budowy nasypów i przygotowania podłoża pod konstrukcję nawierzchni jest zagęszczanie gruntów.

Ciąg dalszy artykułu...

Uziarnienie gruntów

Szkielet mineralny składa się z ziaren frakcji powyżej 0,063 mm i cząstek frakcji poniżej 0,063 mm. Grunt najczęściej składa się z kilku frakcji. Aktualny podział na frakcje przedstawiono w tabeli 2. Różnicą w stosunku do normy PN-B-02480:1986 [7] jest zmiana granicy frakcji pyłowej z piaskową z 0,05 mm na 0,063 mm oraz zmiana granic frakcji żwirowej z 40 mm na 63 mm.

Skład granulometryczny gruntów niespoistych, czyli zawartość poszczególnych frakcji, określa się za pomocą analizy sitowej, a skład granulometryczny gruntów spoistych – za pomocą analizy sitowej i sedymentacyjnej (najczęściej areometrycznej Casagrande’a) lub metodą dyfrakcji laserowej. Uziarnienie przedstawia się najczęściej w postaci krzywej uziarnienia, na podstawie której można wyznaczyć m.in. wskaźnik jednorodności uziarnienia oraz wskaźnik krzywizny (Czytaj więcej na ten temat).

Wskaźnik jednorodności uziarnienia to parametr opisujący kształt krzywej uziarnienia. Określa się go symbolem CU. Funkcjonują również inne nazwy: wskaźnik różnoziarnistości, niejednorodności uziarnienia, współczynnik równomierności, hydrogeologii (Pazdro, Kozerski [9]), współczynnik nierównomierności uziarnienia. Wskaźnik ten jest zdefiniowany jako stosunek średnicy ziarn, które wraz z mniejszymi stanowią 60% wagowo badanej próbki do średnicy efektywnej d10 (rys. 4):

                  (5)

Kolejnym parametrem opisującym krzywą uziarnienia jest wskaźnik krzywizny wyznaczany według wzoru:

                        Cc = (d30)2(d60 · d10)  (6),

gdzie:

d10 – średnica odpowiadająca zawartości 10% ziarn na krzywej uziarnienia,

d30 – średnica odpowiadająca zawartości 30% ziarn na krzywej uziarnienia,

d60 – średnica odpowiadająca zawartości 60% ziarn na krzywej uziarnienia.

Na podstawie wskaźnika krzywizny i wskaźnika jednorodności uziarnienia można podzielić grunty według charakteru ich uziarnienia (tabela 3).

W literaturze dość często pada stwierdzenie, że grunty dobrze zagęszczalne charakteryzują się wartością CC 1–3 i CU> 4 w odniesieniu do żwirów oraz CU> 6 w odniesieniu do piasków [11, 12]. Poglądy te znalazły odzwierciedlenie w zapisach SST.

Nie można jednak arbitralnie twierdzić, że gruntów o niskiej wartości CU uziarnienia nie da się zagęścić i że nie mają one odpowiedniej nośności. Takie założenie nie uwzględnia postępu technologicznego i możliwości stosowania najnowszych maszyn do zagęszczania gruntów (fot. 2). Typowe walce do robót ziemnych mają naciski liniowe do 65 kg/cm i amplitudę zagęszczania do 2,1 mm.

Nośność gruntu

Głównym kryterium możliwości zastosowania gruntu do robót ziemnych i warstw ulepszonego podłoża jest wartość wskaźnika nośności (CBR).

Określa się ją zgodnie z załącznikiem A do normy PN-S­‑02205:1998 [2] po 4 dobach nasycania wodą przy zagęszczaniu metodą normalną (rys. 5). Jest to stosunek obciążenia jednostkowego do obciążenia porównawczego, obliczany według wzoru:

                   (7),

gdzie:

p – ciśnienie potrzebne do zagłębienia trzpienia w odpowiednio przygotowaną próbkę gruntu na głębokość 2,5 mm lub 5 mm [MPa],

pp – ciśnienie potrzebne do zagłębienia trzpienia w materiał wzorcowy (tłuczeń standardowo zagęszczony) na głębokość 2,5 mm (7,0 MPa) lub 5 mm (10 MPa).

Wartość wskaźnika nośności jest uzależniona od wytrzymałości gruntu na ścinanie. Wytrzymałość ta oznacza opór, jaki stawia grunt naprężnikom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka [4]. Wartość oporu wyznacza się według wzoru:

                   (8),

gdzie:

σ – składowa normalna naprężenia [kPa],

Φ – kąt tarcia wewnętrznego [°],

tg Φ – współczynnik tarcia wewnętrznego,

c – spójność gruntu [kPa].

W odniesieniu do gruntów niespoistych c = 0 (brak spójności) wzór (8) przyjmuje postać:

                 (9).

Oznacza to, że nośność gruntów niespoistych zależy tylko od wartości kąta tarcia wewnętrznego. Kąt ten uzależniony jest od wielu czynników, m.in. od kształtu i obtoczenia ziarn, wielkości ziarn czy uziarnienia. Według S. Pisarczyka [11] można go wyznaczyć na podstawie wzoru Lundgena (w odniesieniu do gruntów niespoistych):

                Φ = 36° + Φ1 + Φ2 + Φ3 + Φ4      (10),

gdzie:

Φ1 – składnik uwzględniający kształt ziarn od –5° (ziarna kuliste) do +1° (ziarna kanciaste),

Φ2 – składnik uwzględniający wielkość ziarn od 0° (piaski) do +2° (żwiry),

Φ3 – składnik uwzględniający kształt krzywej uziarnienia CU od –3° dla CU < 5 do +3° dla CU ≥ 15,

Φ4 – składnik uwzględniający zagęszczenie od –6° (grunty luźne) do +6° (grunty zagęszczone).

Widać zatem, że wskaźnik CU jest tylko jednym ze składników wpływających na wartość, a ziarna ze względu na budowę można podzielić na 6 różnych form (rys. 6) oraz 5 różnych szorstkości (rys. 7).

Podsumowanie

W pracy „Zagęszczanie gruntów niespoistych a wskaźnik jednorodności uziarnienia” [12] przedstawiono wyniki badań 70 gruntów niespoistych stosowanych w robotach ziemnych – od piasków pylastych po pospółki.

Charakteryzowały się one wartością wskaźnika jednorodności uziarnienia od 1,44 do 8,73. Wskaźnik nośności wynosił od 6,7 do 59,2. Grunty o wartości CU < 3 stanowiły ponad połowę (42) wszystkich badanych gruntów.

Na rys. 8 przedstawiono zależność między CU a wnoś. Na wykresie naniesiono również linie dla wartości CU = 3 oraz wnoś. = 10. Z wykresu wynika, że nie można ściśle powiązać wartości wskaźnika nośności ze wskaźnikiem jednorodności uziarnienia. Tylko 4 z 70 gruntów wykazały wartość wnoś < 10.

W publikacji „Zapory ziemne” [13] podano, że grunty źle uziarnione w warunkach filtracji łatwo ulegają sufozji. Oczywiście, w wypadku zapór ziemnych wartość CU ma niezwykle ważne znaczenie. Głównym parametrem użytkowym nasypów drogowych jest jednak zdolność do przenoszenia obciążeń bez nadmiernych osiadań, a więc nośność.

Z tego powodu najistotniejszym kryterium przydatności gruntów niespoistych do robót ziemnych jest minimalna wartość wskaźnika nośności, współczynnika filtracji k (warstwy odsączające) oraz wysadzinowości gruntu (w zależności od miejsca wbudowania).

Wykonawca robót ziemnych wykorzystuje do budowy nasypów taki grunt, jaki ma. Przyjmuje tym samym na siebie odpowiedzialność za uzyskanie wymaganych wartości wskaźnika zagęszczenia IS i nośności wyrażonej przez wtórny moduł wyznaczony płytą VSS – E2.

Literatura

  1. J. Jeż, „Gruntoznawstwo budowlane”, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2004.
  2. PN-S-02205:1998, „Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania”.
  3. S. Majer, M. Kowalów, „Uwagi do specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych dotyczących robót ziemnych”, I Kongres Drogowy „Lepsze drogi – lepsze życie”, Warszawa 2006, s. 387–394.
  4. Z. Wiłun, „Zarys geotechniki”, WKŁ, Warszawa 1987.
  5. R.R. Proctor, „Fundamental Principles of Soil Compaction”, „Engineering News”, 9, 10, 12 i 13/1933.
  6. S. Pisarczyk, „Grunty nasypowe. Właściwości geotechniczne i metody ich badań”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004.
  7. PN-B-02480:1986, „Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów”.
  8. PN-EN ISO 14688-1:2006, „Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczanie i opis”.
  9. B. Kozerski, Z. Pazdro, „Hydrogeologia ogólna”, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1990.
  10. PN-EN ISO 14688-2:2006/Ap2:2012, „Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 2: Zasady klasyfikowania”.
  11. S. Pisarczyk, „Gruntoznawstwo inżynierskie”, PWN, Warszawa 2001.
  12. S. Majer, „Zagęszczanie gruntów niespoistych a wskaźnik jednorodności uziarnienia”, IV Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowoczesne technologie w budownictwie drogowym”, Poznań 2009, s. 446–455.
  13. K. Czyżewski, W. Wolski, S. Wójcicki, A. Żbikowski, „Zapory ziemne”, Arkady, Warszawa 1973.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 2/2013

Komentarze

(1)
sw | 18.10.2014, 00:13
drogi i mosty
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Maksymalną mocą jaką można wykorzystać bezpośrednio z energii słonecznej na jednym metrze kwadratowym powierzchni jest tzw. stała słoneczna, która wynosi...  czytaj dalej »


Czego użyć do izolacji balkonu, a czego do izolacji dachu?

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Najczęściej spotykane w polskim budownictwie dachy to dachy płaskie, pokryte papą lub blachą, więc... czytaj dalej » Co zrobić, by samodzielnie wykonywać zawód architekta w Polsce i UE? czytaj dalej »

Jak i czym ocieplić poddasze?


W systemie termoizolacji na krokwiach, która z pewnością jest najbardziej efektywną metodą termoizolacji, stosuje się... ZOBACZ »



Gdy ważna jest termoizolacyjność i estetyka...

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

Ukryte mocowanie oznacza, że łączniki płyt są niewidoczne, co poprawia...
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »

Jak usunąć wilgoć ze ścian?

W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i eketrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?


Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa i czyszczeniu... ZOBACZ »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji kanałów wentylacyjnych?


Systemy ochrony energii w budownictwie i w instalacjach technicznych, spełniają najbardziej restrykcyjne normy europejskie definiując... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Czego jeszcze nie wiesz o izolacji natryskowej?


Poliole to grupa wyrobów przeznaczonych do wytwarzania szerokiej gamy poliuretanów, które... ZOBACZ »


dr inż. Stanisław Majer
dr inż. Stanisław Majer
Ukończył studia na kierunku budownictwo, specjalność drogowa na Politechnice Szczecińskiej. Pracuje jako adiunkt w Katedrze Dróg, Mostów i Materiałów Budowlanych Zachodniopomorskiego Uniwersytetu T... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
11/12/2019

Aktualny numer:

Izolacje 11/12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Modernizacja poddaszy użytkowych
  • - Okładziny podłogowe
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.