Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [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


Wybierz najlepszy materiał do ociepleń »


Czym różnią się materiały do izolacji poszczególnych elementów budynku? ZOBACZ »


Poznaj sposoby izolacji dachu płaskiego »

Jak wykonać ocieplenie w systemie ETICS?

Jaki materiał zastosować na dachu płaskim, zielonym, odwróconym, a jak na dachu pokrytym wcześniej papą termozgrzewalną?
czytaj dalej »

W przypadku budynków istniejących należy dokładnie sprawdzić jakość... czytaj dalej »

Uzyskaj tytuł mgr. inż. i uprawnienia budowlane!


Wiedza i umiejętności praktyczne zdobyte podczas studiów drugiego stopnia... ZOBACZ »


Jak zapewnić dobrą wibroakustykę budynku?

Rewolucja na rynku termoizolacji?

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających klientów. czytaj dalej » Utrzymanie odpowiedniej temperatury wewnątrz obiektu, położonego w wymagającej strefie... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Wszystko o izolacji instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych »

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Produkty przeznaczone do instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych, jak i... czytaj dalej »

Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czym ocieplić piwnicę lub garaż?

Rozwiązaniem, które zapewnia optymalne zaizolowanie są... czytaj dalej » Izolacja stropów nad garażami podziemnymi musi spełniać wysokie wymagania akustyczne, cieplne i przeciwpożarowe... czytaj dalej »

Malowanie kafli krok po kroku »


Malowanie kafli to wciąż mało popularny sposób zmiany wystroju wnętrza... ZOBACZ »


Co warto wiedzieć o systemach natryskowych?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Budynek ocieplony pianką jest szczelny akustycznie a przede wszystkim...
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 »

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Elewacja, która wygląda jak drewno, marmur czy kamień »

Szukasz pomysłu na wykończenie elewacji? Sprawdź

Ładna fasada stanowi wizerunek budynku. Estetyczny wygląd elewacji często...
czytaj dalej »

Tynki cienkowarstwowe tworzą ochronno-dekoracyjną zewnętrzną warstwę o wysokiej odporności na... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

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 »
7/8/2020

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Tarasy wentylowane
  • - Zastosowanie kruszyw lekkich
Zobacz szczegóły
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Trudno wyobrazić sobie nowoczesny dom bez jego wizytówki, czyli balkonu lub tarasu. Elementy te stanowią dodatkową powierzchnię, która pozwala na chwilę oddechu na...
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

.