1

Dokumentowanie Geologiczno Inżynierskie (cz. II)

Budowa domu jednorodzinnego. Prawo budowlane ustawa z dnia 7 lipca 1994 r

Proces inwestycyjny jest podzielony na 6 etapów:

1) Ustalenie warunków zabudowy

2) Opracowanie projektu budowlanego

3) Uzyskanie pozwolenia na budowę

4) Rozpoczęcie robot budowlanych

5) Realizacja budowy

6) Oddanie domu do użytkowania

Prawo budowlane ustawa z dnia 7 lipca 1994 r.

Projekt budowlany powinien zawierać min:

1) Projekt zagospodarowania działki lub terenu

2) Projekt architektoniczno-budowlany

3) Stosownie do potrzeb – oświadczenia właściwych jednostek organizacyjnych o zapewnieniu dostaw

energii, wody, ciepła, gazu, odbioru ścieków oraz o warunkach przyłączenia obiektu do sieci

wodociągowych, kanalizacyjnych, cieplnych, gazowych, telekomunikacyjnych oraz dróg lądowych

4) w zależności od potrzeb, wyniki badań geologiczno-inżynierskich oraz geotechniczne warunki

posadowienia obiektów budowlanych. Prawo budowlane ustawa z dnia 7 lipca 1994 r.

Ilekroć w ustawie jest mowa o:

1) obiekcie budowlanym – należy przez to rozumieć:

a) budynek wraz z instalacjami i urządzeniami technicznymi,

b) budowlę stanowiącą całość techniczno-użytkową wraz z instalacjami i urządzeniami,

c) obiekt małej architektury;

2) budynku – należy przez to rozumieć taki obiekt budowlany, który jest trwale związany z gruntem,

wydzielony z przestrzeni za pomocą przegród budowlanych oraz posiada fundamenty i dach

3) budowli - należy przez to rozumieć każdy obiekt budowlany niebędący budynkiem lub obiektem

małej architektury, jak: lotniska, drogi, linie kolejowe, mosty, wiadukty, estakady, tunele, przepusty,

sieci techniczne,

wolno stojące maszty antenowe, wolno stojące trwale związane z gruntem urządzenia reklamowe,

budowle ziemne, obronne (fortyfikacje), ochronne, hydrotechniczne, zbiorniki, wolno stojące instalacje

przemysłowe lub urządzenia techniczne, oczyszczalnie ścieków, składowiska odpadów, stacje

uzdatniania wody, konstrukcje oporowe, nadziemne i podziemne przejścia dla pieszych, sieci uzbrojenia

terenu, budowle sportowe, cmentarze, pomniki, a także części budowlane urządzeń technicznych

(kotłów, pieców przemysłowych, elektrowni wiatrowych i innych urządzeń) oraz fundamenty pod

maszyny i urządzenia, jako odrębne pod względem technicznym części przedmiotów składających się na

całość użytkową; Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 r.

w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posada wiania obiektów budowlanych Rozporządzenie MSWiA

§ 2. Przez ustalanie geotechnicznych warunków posadawiania warunków obiektów budowlanych

rozumie się zespół czynności zmierzających do

określenia przydatności gruntów na potrzeby budownictwa, wykonywanych w szczególności w terenie i

laboratorium

§ 5.1. Zakres czynności wykonywanych przy ustalaniu geotechnicznych warunków posadawania

obiektów budowlanych jest uzależniony od zaliczenia obiektu budowlanego do kategorii geotechnicznej

obiektów budowlanych , o której mowa w § 7, zwanej dalej „kategorią geotechniczną” Kategorie geotechniczne obiektów budowlanych

2

2. Kategorię geotechniczną ustala się w zależności od warunków gruntowych oraz czynników

konstrukcyjnych charakteryzujących możliwość przenoszenia odkształceń i drgań, stopnia złożoności

oddziaływań, stopnia zagrożenia życia i mienia awarią konstrukcji, jak również od wartości zabytkowej

lub technicznej obiektu i zagrożenia środowiska

Kategoria geotechniczna – to kategoria zagrożenia bezpieczeństwa obiektu wynikająca ze stopnia

skomplikowania projektowanej konstrukcji, jej fundamentów i oddziaływań oraz warunków geologiczno-

inżynierskich

(geotechnicznych) Kategoria geotechniczna obiektu budowlanego

Kategorię geotechniczną całego obiektu lub jego poszczególnych części określa projektant obiektu w

uzgodnieniu z osobą upoważnioną, na podstawie odrębnych przepisów, do ustalania geotechnicznych

warunków posadawiania obiektu budowlanego (Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 3

października 2005 r w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać dokumentacje

hydrogeologiczne i geologiczno-inżynierskie). Rodzaje warunków gruntowych wg w/w Rozporządzenia...

1) proste warunki gruntowe – występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych genetycznie i

litologicznie, równoległych do powierzchni terenu, nie obejmujących gruntów słabonośnych, przy

zwierciadle wód gruntowych poniżej projektowanego poziomu posadawiania oraz braku występowania

niekorzystnych zjawisk geologicznych

2) złożone warunki gruntowe – występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych,

nieciągłych, zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmujących grunty słabonośne, przy zwierciadle

wód gruntowych w poziomie projektowanego posadawiania i powyżej tego poziomu oraz przy braku

występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych

3) skomplikowane warunki gruntowe – występujące w przypadku warstw gruntów objętych

występowaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych,

osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, na obszarach szkód górniczych, przy

możliwych nieciągłych deformacjach górotworu oraz w centralnych obszarach delt rzek I kategoria geotechniczna

- Pierwsza kategoria geotechniczna obejmuje niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym

schemacie obliczeniowym, w prostych warunkach gruntowych dla których wystarcza jakościowe

określenie właściwości gruntów, tj: 1- lub 2-kondygnacyjne budynki mieszkalne i Gospodarcze

- ściany oporowe i rozparcia wykopów, jeżeli różnica poziomów nie przekracza 2 m

- wykopy do głębokości 1,2 m i nasypy do wysokości 3 m wykonywane zwłaszcza przy budowie dróg,

pracach drenażowych oraz układaniu rurociągów II kategoria geotechniczna

Druga kategoria geotechniczna obejmuje obiekty budowlane w prostych i złożonych warunkach

gruntowych, wymagające ilościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy, takie jak:

- fundamenty bezpośrednie lub głębokie

- ściany oporowe lub inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt albo wodę

- wykopy i nasypy oraz budowle ziemne

- przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża

-kotwy gruntowe i inne systemy kotwiące III kategoria geotechniczna

Trzecia kategoria geotechniczna obejmuje:

- nietypowe obiekty budowlane niezależnie od stopnia skomplikowania warunków gruntowych, których

wykonanie lub użytkowanie może stwarzać poważne zagrożenie dla użytkowników i środowiska, takie

jak: obiekty energetyki jądrowej, rafinerie, zakłady chemiczne, zapory wodne, lub których projekty

budowlane zawierają nowe, niesprawdzone w krajowej praktyce, rozwiązania techniczne, nie znajdujące

podstaw w przepisach i Polskich Normach

- obiekty budowlane posadawiane w skomplikowanych warunkach gruntowych

- obiekty zabytkowe i monumentalne (wysokie)

3

Rozporządzenie MSWiA

§ 8.1. Geotechniczne warunki posadawiania obiektów budowlanych opracowuje się w formie ekspertyzy

lub dokumentacji geotechnicznej (formy te nie podlegają zatwierdzaniu przez żadne organy

administracji)

2. Dla obiektów budowlanych wymagających wykonania robot geologicznych, zaliczonych do trzeciej

kategorii geotechnicznej oraz w złożonych warunkach gruntowych do drugiej kategorii, poza

dokumentacją geotechniczną należy wykonać dokumentację geologiczno-inżynierską, opracowaną

zgodnie z odrębnymi przepisami. Prawo budowlane

4. Pozwolenie na budowę może być wydane wyłącznie temu, kto:

1) złożył wniosek w tej sprawie w okresie ważności decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania

terenu, jeżeli jest ona wymagana zgodnie z

przepisami o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym;

2. Do wniosku o pozwolenie na budowę należy dołączyć:

3) decyzję o warunkach zabudowy i

zagospodarowania terenu, jeżeli jest ona wymagana

zgodnie z przepisami o planowaniu i

zagospodarowaniu przestrzennym; Ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym

1. Ustawa określa:

1) zasady kształtowania polityki przestrzennej przez jednostki samorządu terytorialnego i organy

administracji rządowej;

2) zakres i sposoby postępowania w sprawach przeznaczania terenów na określone cele oraz ustalania

zasad ich zagospodarowania i zabudowy

- przyjmując ład przestrzenny i zrównoważony rozwój za podstawę tych działań.

Ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym

1. W celu określenia polityki przestrzennej gminy, w tym lokalnych zasad zagospodarowania

przestrzennego, rada gminy podejmuje uchwałę o przystąpieniu do sporządzania studium uwarunkowań

i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy, zwanego dalej „studium”.

1. W studium uwzględnia się uwarunkowania wynikające w szczególności z:

10) występowania obszarów naturalnych zagrożeń geologicznych; Wójt, burmistrz albo prezydent

miasta, po podjęciu przez radę gminy uchwały o przystąpieniu do sporządzania studium, kolejno:

8) występuje o opinie dotyczące rozwiązań przyjętych w projekcie studium do:

g) właściwego organu administracji geologicznej, Wójt, burmistrz albo prezydent miasta po podjęciu

przez radę gminy uchwały o przystąpieniu do

sporządzania planu miejscowego kolejno:

7) uzgadnia projekt planu z:

h) właściwym organem administracji geologicznej w zakresie terenów zagrożonych osuwaniem się mas

ziemnych System norm europejskich

Według założeń ma powstać nowy system norm obowiązujących w Polsce, który będzie się składał z:

- części wspólnej - norm obowiązujących w całej Unii

Europejskiej, tzw. Eurokodów

- części norm krajowych, które każdy kraj, a nawet region może opracować według własnych potrzeb

Od 1998 roku rozpoczęto wprowadzanie nowych norm krajowych dotyczących geotechniki, które mają

na celu dostosowanie polskich norm do zasad dokumentowania geotechnicznego podanych w Eurocode

7 Zasady dokumentowania geotechnicznego

PN-B-02479:1998 Geotechnika – Dokumentowanie geotechniczne – Zasady ogólne.

4

Jest to nowa norma opracowana na podstawie projektu norm europejskich Eurokodów.

Norma precyzuje szczegółowe wymagania jakie powinny spełniać dokumentacje geotechniczne dla

poszczególnych kategorii geotechnicznych PN-B-02481:1998 Geotechnika – Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar

Geotechnika – interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki dotycząca zachowania się i badań podłoża

gruntowego oraz materiałów gruntowych do celów projektowania, wykonawstwa i kontroli budowli

ziemnych i podziemnych, fundamentów konstrukcji budowlanych, nawierzchni drogowych, linii

kolejowych, lotnisk itp. Nauką podstawową w geotechnice jest mechanika gruntów

Geologia inżynierska – nauka, która zajmuje się zastosowaniem geologii w praktyce inżynierskiej.

Zadaniem geologii inżynierskiej jest ocena aktualnego stanu środowiska geologicznego oraz

prognozowanie zmian tej części środowiska, na którą oddziaływają wszelkiego typu roboty budowlane.

Fundament – element konstrukcji przenoszący oddziaływania na podłoże gruntowe

Parametr geotechniczny – wielkość wyrażająca ilościowo właściwość gruntu lub skały, stosowana w

obliczeniach projektowych i badaniach kontrolnych

Warstwa geotechniczna – strefa podłoża gruntowego, dla której ustala się jednakowe wartości

parametrów geotechnicznych

Sondowanie dynamiczne, konsystencja gruntu, grunt rodzimy, konsolidacja podłoża, frakcja uziarnienia,

pęcznienie, skurczliwość, zbocze, osuwisko, pal i inne.

Doświadczenie porównywalne – udokumentowane lub w inny sposób jednoznacznie określone

informacje dotyczące podłoża gruntowego, którego zachowanie i właściwości były wykorzystywane w

projektowaniu podobnych konstrukcji. Pojęcie to odpowiada metodzie B z PN-81/B-03020 opartej na

uogólnieniu wartości badań z dużych zbiorów z terenu Polski

Wartości wyprowadzone – korelacje między danymi określonymi w terenie (N10) a stopniem

zagęszczenia (ID), czy innymi cechami, oraz wynikami badań laboratoryjnych. Kartowanie Geologiczno- Inżynierskie (cz. III)

Cel opracowania mapy warunków geologiczno-inżynierskich

określenie przydatności terenu dla budownictwa

dostarczenie gminom dla celów decyzyjnych i planowania zagospodarowania powierzchni terenu

i kształtowania lub ochrony środowiska człowieka w formie cyfrowych map, przekrojów,

zestawień i opisów

dokonanie analizy ewentualnych szkód budowlanych na tle budowy geologicznej i opracowanie

praktycznych wniosków

przedstawienie i opisanie wpływu naturalnych i sztucznych procesów geodynamicznych na

warunki budowlane

wskazanie i opisanie wszystkich innych czynników geologicznych wpływających lub mogących

ujemnie wpłynąć na działalność budowlaną

wskazanie głównych problemów budowlanych, które należy rozwiązywać szczegółowymi

badaniami geologiczno-inżynierskimi podczas dokumentowania projektowania większych

obiektów inwestycyjnych

możliwość zaopatrzenia gminy w wodę i lokalne złoża surowców mineralnych Zdjęcie geologiczno-inżynierskie wymaga:

zbadanie i opis odsłonięć naturalnych i sztucznych elementów geomorfologicznych oraz zjawisk i

procesów geologicznych i inżyniersko-geologicznych

opisu terenu wzdłuż trasy marszrut między punktami dokumentacyjnymi

5

zbadanie i opis studzien, źródeł, zabagnień i wód powierzchniowych

rozmieszczenie punktów wiercenia, zakładanie szybików i przekopów badawczych, oczyszczanie

odsłonięć z zaznaczaniem ich na mapie a także przeprowadzenie w tych wyrobiskach

niezbędnych badań in situ: sondowań, badań presjometrycznych, obciążeń próbnych,

wyznaczenie współczynnika filtracji

pobieranie okazów – próbek skał, gruntów i ewentualne badanie ich właściwości fizyczno

mechanicznych w laboratorium polowym, jak również próbek do badań w stałym laboratorium

gruntoznawczym

pobieranie próbek wód podziemnych i powierzchniowych oraz wykonywanie polowych analiz

chemicznych wody

zbadanie istniejących obiektów budowlanych i górniczych oraz wykazanie ich wpływu na skały i

wody podziemne (odkształcenia obiektów i ich podłoża – pęknięcia, rysy, wypieranie gruntu itp.,

osuwiska, podtopienie, odwodnienie, zasolenie itp.)

poszukiwanie i wstępne ustalenie zasobów złóż kopalin użytecznych (a zwłaszcza budowlanych)

fotografowanie obiektów obserwacji

prowadzenie dziennika polowego i opracowywanie systematyczne map polowych

bieżące kameralne opracowanie zebranych materiałów, łącznie ze sporządzeniem wstępnego

opracowania Zadania geologii inżynierskiej

rozpoznanie i ocena środowiska geologiczno-inżynierskiego

ocena stanu środowiska i postawienie wiarygodnych

prognoz zmian w czasie

opracowanie modelu geologiczno-inżynierskiego Przestrzenny model warunków geologiczno-inżynierskich

Powinien umożliwić wyciąganie wniosków dotyczących:

nośności gruntów podłoża

występowania poziomów wodonośnych, wahań zwierciadła wody podziemnej

wpływu czynnych procesów geodynamicznych na budowlę

wpływu ukształtowania powierzchni

przekształceń antropogenicznych środowiska geologicznego

prognoz dotyczących wzajemnych oddziaływań budowla-środowisko geologiczne Stopień złożoności warunków geologiczno-inżynierskich

Określenie stopnia złożoności warunków geologiczno-inżynierskich

służy do ustalenia zakresu badań geologicznych, a w szczególności:

a) Liczby punktów dokumentacyjnych przypadających na 1km2 powierzchni zdjęcia geologicznego – na

potrzeby kartowania geologiczno-inżynierskiego

b) Liczby punktów dokumentacyjnych przypadających pod konkretny obiekt – dla programowania badań

podłoża budowlanego Stopień złożoności podłoża na potrzeby kartowania geologiczno-inżynierskiego

Proste – tereny płaskie lub pofałdowane; warstwy gruntu poziome lub nieznacznie pochylone, wyraźne,

stałe i znane poziomy litostratygraficzne; jeden poziom wody podziemnej o ustabilizowanym składzie;

brak

objawów procesów geodynamicznych lub procesy o małej intensywności

Złożone – tereny pagórkowate, formy erozyjne, warstwy pochyłe, sfałdowane, słabo poznana

stratygrafia z niewyraźnymi poziomami przewodnimi, zmienna facja; jeden do trzech poziomów

wodonośnych o zróżnicowanym składzie chemicznym, wyraźne formy po ustabilizowanych procesach

geodynamicznych

Skomplikowane – tereny podgórskie i górskie; doliny rzek, złożona budowa geologiczna fałdowo-

uskokowa, zdyslokowana; na pozostałych terenach: duża zmienność litologiczna, kilka poziomów

6

wodonośnych o zróżnicowanym składzie chemicznym (wody krasowe, tereny kopalniane), intensywne

procesy geodynamiczne, w tym zaburzenia glacitektoniczne

Gęstość punktów dokumentacyjnych w zależności od skali mapy i złożoności budowy geologicznej terenu

Skala mapy Budowa

geologiczna Liczba punktów

na 1 km2

Odległośd miedzy punktami w terenie [m]

Odległośd między punktami na mapie [cm]

1 : 50 000 prosta 2,5 640 1,3

złożona 9 340 0,7

1 : 25 000 prosta 6 410 1,6

złożona 22 220 0,9

1 : 10 000 prosta 20 225 2,3

złożona 82 110 1,1

1 : 5 000 prosta 50 145 2,9

złożona 235 65 1,3 Atlasy geologiczno-inżynierskie miast

Mapy analityczne i przekroje:

mapy dokumentacyjnej z bazą danych

mapy geomorfologicznej

mapy hydrogeologicznej

mapy gruntów budowlanych na rożnych głębokościach

mapy prognoz zmian środowiska przekrojów geologicznych przekrojów geologiczno-inżynierskich

mapy sozologicznej

map problemowych, np. dotyczącej stateczności zboczy, osuwisk Atlasy geologiczno-inżynierskie miast

Syntezą poszczególnych elementów środowiska geologiczno-inżynierskiego jest:

Mapa warunków geologiczno-inżynierskich

Mapa rejonizacji (lub waloryzacji) warunków geologiczno-inżynierskich

Opracowano ponad 20 atlasów geologiczno-inżynierskich, min. Płocka, Radomia, Warszawy, Poznania,

Legnicy; głownie w skali 1 : 25 000 (min. dla celów planowania przestrzennego) GIS - Geographical Information System

Geograficzny System Informacyjny- GIS rozumiany jest jako zorganizowany układ zbierania,

utrwalania, przetwarzania, analizowania i wizualizacji informacji przestrzennej. Układ GIS dla potrzeb

geologii inżynierskiej obsługiwany jest przez oprogramowanie: ARC/INFO, SURFER, INTERGRAPH,

ARC/VIEW, GEOTECH, GRAPHER, GEOSTAR. Tematyczny System Informacji Regionalnej - TSIR

Podstawą opracowania mapy warunków geologiczno-inżynierskich

jest TSIR.

System TSIR składa się z rożnych modułów:

moduł zarządzania (granice administracyjne, instytucje, rodzaje własności gruntów)

moduł infrastruktury (komunikacja drogowa, sieci techniczne – wodociągowa, kanalizacyjna,

gazowa, elektryczna; stacje benzynowe, oczyszczalnie ścieków)

Moduły systemu TSIR (cd.):

wód powierzchniowych (klasy czystości, średni przepływ, obszary podmokłe i zabagnione,

atmosfery (mikroklimat, zanieczyszczenie powietrza, hałas, wibracje, opady)

moduł geologiczno-inżynierski

7

moduł sozologiczny

Moduł geologiczno-inżynierski

1) zespół warstw informacyjnych podłoża

budowlanego,

2) zespół warstw informacyjnych zaopatrzenia w

wodę podziemną

(informacje hydrogeologiczne) Zespół warstw informacyjnych podłoża budowlanego

1. Morfologia powierzchni (podział geomorfologiczny lub/i spadki terenu)

2. Grunty przypowierzchniowe

3. Grunty podłoża budowlanego (jednostki litogenetyczne) dla obszarów inwestycyjnych na głębokości

2,0 i 4,0 m i inne, zależne od przewidywanej zabudowy

4. Rzędna lub głębokość występowania wody gruntowej (hydroizohipsy lub/i hydroizobaty)

5. Zagrożenia geologiczne (osuwiska, kras, strefy krawędziowe w terenie, deformacje glacitektoniczne,

grunty zapadowe, obszary zalewowe i bagienno-zastoiskowe, obszary zmienione - skażone, szkody

górnicze i budowlane)

6. Wskaźniki nośności podłoża budowlanego.

7. Złoża surowców budowlanych (miejscowe)

8. Przydatność budowlana podłoża gruntowego Zespół warstw informacyjnych zaopatrzenia w wodę podziemną (informacje hydrogeologiczne)

1. Piętra użytkowe (obszary występowania; jakość wód – mineralizacja; miąższość; wydajność studni)

2. Zasoby dyspozycyjne poszczególnych pięter użytkowych

3. Izolacja wód użytkowych

4. Leje depresyjne

5. Stopień udokumentowania zasobów wód podziemnych Moduł sozologiczny

1. Ogniska istniejących i potencjalnych zanieczyszczeń gleb, gruntów i skał, wód powierzchniowych

(zasięgi oddziaływań)

2. Obszary prawnie chronione (parki, rezerwaty)

3. Obiekty zabytkowe i pomniki przyrody

4. Zagrożenia jakości wód podziemnych (zasolenie od morskie, zanieczyszczenia)

5. Strefy ochrony sanitarnej ujęć wód podziemnych

6. Składowiska odpadów i zwałowiska gruntów antropogenicznych

7. Dewastacja (przesuszanie, zasolenie) i erozja gleby

8. Zanieczyszczenia geochemiczne

9. Rekultywacja obszarów zdegradowanych

Zalety systemu GIS

możliwość wprowadzenia informacji dotychczas zebranych i nowych w formie punktów, linii,

powierzchni, pod którymi w banku danych są zakodowane dalsze informacje szczegółowe

trwałość, dokładność i pewność przechowywania danych

prosty sposób aktualizacji i nowelizacji danych

ujednolicenie zapisu i obróbki danych

łatwość przechodzenia na inne układy map topograficznych i łatwość włączenia danych ze zdjęć

satelitarnych

powtarzalne i jednoznaczne odtworzenie danych, jak i dowolne rozszerzenie banku danych

łatwość adaptacji istniejących planów, map itp., bez konieczności sporządzania całego planu od

początku

szybkość przetwarzania i dostępu do informacji

dostępność i łatwość wydruku komputerowo zredagowanych map

możliwość badań wzajemnej korelacji między poszczególnymi cechami środowiska i dokonywania

obliczeń statystycznych, analiz trendów oraz wskazywania obszarów o optymalnych parametrach

do wykonywania określonego zadania

8

dowolność skali zależnie od potrzeb

Dokumentowanie Geologiczno-Inżynierskie (cz. IV)

Schemat prac geologicznych przy sporządzaniu dokumentacji geologiczno-inżynierskich

Projektowanie sporządzanie projektów prac geologicznych

Dokumentowanie sporządzanie dokumentacji geologiczno-inżynierskich

PROJEKTOWANIE

DOKUMNTOWANIE

II. Prace terenowe

a. Pomiarowe 1. Geodezyjne i fotograficzne

b. Geologiczne

1. Kartowanie geologiczno-inżynierskie

2. Profilowanie wyrobisk

3. Nadzór, dozór

III. Roboty geologiczne

a. Górnicze 1. Powierzchniowe (szurfy, szybiki)

2. Podziemne (szyby, sztolnie)

b. Wiertnicze 1. Ręczne i mechaniczne

2. sondy rdzeniowe

IV. Badania polowe

a. Geofizyczne

1. Sejsmiczne

2. Geoelektryczne

3. Inne metody geofizyczne

b. Hydrogeologiczne 1. Badanie współczynnika filtracji

I. prace projektowe i przygotowawcze

a. projektowanie

1. określanie celu badan

2. analiza materiałów archiwalnych i literatury

3. analiza zdjęd lotniczych i satelitarnych

4. przegląd terenu

projekt prac geologicznych

określenie zakresu badan w celu OOŚ

b. przygotowanie sprzętu do badan terenowych

9

2. Obserwacje wahania zwierciadła wody

3. Pobieranie próbek wody i powietrza glebowego

c. Geologiczno- inżynierskie

1. Badania makroskopowe

2.Pobieranie próbek

3.Sondowania dynamiczne i statyczne

4.Ścinanie obrotowe

5. Badania presjometryczne

6. Próbne obciążenia płyta

7. Badania dylatometryczne

V. Badania laboratoryjne

a. Badania podłoża

1. Gruntów

2. Skał

3. Wody

b. Badania materiałów budowlanych

VI. Prace dokumentacyjne

a. Tekst

b. Przekroje

c. Mapy

d. Tabele, zestawienia

e. Obliczenia Roboty geologiczne - wiercenia

Wiercenia umożliwiają:

Pobieranie próbek gruntów

Ustalenie profilu geologicznego

Ustalenie cech fizyczno-mechanicznych gruntów

Przeprowadzenie obserwacji hydrogeologicznych oraz pobieranie próbek wód

Przeprowadzenie innych badań np. geofizycznych, próbnych obciążeń

Wyniki wiercenia przedstawia się w formie metryki

lub karty dokumentacyjnej otworu Rodzaje wierceń

Metody wykonywania otworów dzielą się w zależności od sposobu zwiercania skał (gruntu) na:

Wiercenia udarowe

Wiercenia obrotowe

Ze względu na sposób wynoszenia urobku z dna otworów wiercenia podzielić można na:

Wiercenia suche

Wiercenia płuczkowe

Ze względu na sposób napędzania narzędzia wiertniczego możemy wyróżnić:

Wiercenia udarowe-mechaniczne

Wiercenia ręczne-okrętne Świdry do wierceń ręcznych Wiercenia – sondy rdzeniowe

10

Sonda rdzeniowa umożliwia pobór próbek w sposób ciągły lub punktowo z wybranych głębokości.

Istnieje możliwość opracowania:

profilu geologicznego

charakterystyki geochemicznej

charakterystyki fizycznej

charakterystyki wytrzymałościowej gruntów Geologiczno-Inżynierskie badania polowe

1. Badania makroskopowe gruntu obejmują określenie:

Rodzaju (nazwy)

Stanu (twardoplastyczny, zagęszczony)

Wilgotności (mało wilgotny, mokry, nawodniony)

Barwy

Zawartości CaCO3

W badaniach makroskopowych jest wskazane używanie prostych przyrządów, takich jak penetrometr

tłoczkowy (PP) i ścinarka obrotowa (TV)

Ścinarka obrotowa (TV)

Wytrzymałość na ścinanie

fu = Mf*KTV

Pobieranie próbek gruntu – rodzaj próbek

Określono trzy rodzaje jakości próbek gruntów pobieranych do badań:

Próbka o naturalnej strukturze – NNS

Próbka o naturalnej wilgotności – NW

Próbka o naturalnym uziarnieniu – NU

Próbki powinny być przechowywane w sposób zapewniający zachowanie naturalnych cech gruntu

(struktury, wilgotności, uziarnienia) Sondowania

3. Sondowania umożliwiają w sposób pośredni określić parametry gruntów. Pozwalają charakteryzować

podłoże na podstawie oporu stawianego przez grunt przy wbijaniu, wciskaniu i wkręcaniu różnych

końcówek. W badaniach polowych stosuje się:

Sondowania dynamiczne (SD-10, SD-30, SD-50, SD-63,5)

Sondowania statyczne (CPT, CPTU)

Sondowania sondą cylindryczną (SPT)

Sondowanie sondą wkręcaną (ST)

Sondowanie sondą obrotową (VT) Sondowania dynamiczne

Rodzaje sond dynamicznych:

Sonda lekka (SD-10), (dawniej SL-10) Dynamic Probing Light (DPL)

Sonda średnia (SD-30) Dynamic Probing Medium (DPM)

Sonda ciężka (SD-50) Dynamic Probing Heavy (DPH)

Sonda bardzo ciężka (SD-63,5), (dawniej sonda ciężka SC) Dynamic Probing Super Heavy

(DPSH) Sonda udarowo-obrotowa ITB-ZW

Liczba uderzeo na 10 cm zagłębienia sondy

Stopieo zagęszczenia ID [-]

Stan zagęszczenia

11

Krzyżak Stożek

1 - 3 1 - 4 0,00 - 0,15 Bardzo luźny

4 - 6 5 - 10 0,15 - 0.33 Luźny

7 - 18 11 - 30 0,33 - 0,67 Średnio zagęszczony

19 - 30 31 - 50 0,67 - 0,85 Zagęszczony

>30 > 50 0,85 - 1,00 Bardzo zagęszczony Sonda udarowo-obrotowa ITB-ZW

Sondę ITB-ZW stosuje się do:

Kontroli zagęszczenia gruntów sypkich poprzez wyznaczenie stopnia zagęszczenia ID

Wyznaczania wytrzymałości na ścinanie w warunkach bez odpływu fu gruntów w profilu

geologicznym w terenie, w tym wytrzymałości maksymalnej fu max i rezydualnej fu min

Oceny wrażliwości strukturalnej gruntu na podstawie wskaźnika wrażliwości strukturalnej IR

zgodnie z następującym wzorem

Wrażliwość strukturalna gruntu IR (S) na działanie dynamiczne (na naruszenie struktury)

IR = fu max/ fu min

Jeśli IR < 4 to grunty są niewrażliwe na działanie dynamiczne

Jeśli IR zawiera się w przedziale między 4 i 8 to grunty są wrażliwe na działanie dynamiczne

Jeżeli IR > 8 wówczas grunty są bardzo wrażliwe na naruszenie struktury Sonda udarowo-obrotowa SLVT (sonda Borowczyka)

Wrażliwość strukturalna gruntu IR (S) na działanie dynamiczne (na naruszenie struktury)

IR = fu max/ fu min Sonda cylindryczna - SPT

Sondę cylindryczną stosuje się w celu:

Ustalenia zagęszczenia gruntów niespoistych

Ustalenia stopnia plastyczności gruntów spoistych

Poboru próbek NU i NW w otworze wiertnicznym

Oznaczenia wykonuje się punktowo w otworze wiertnicznym. Sonda cylindryczna – SPT Interpretacja zagęszczenia gruntów niespoistych

Liczba uderzeo na 30 cm zagłębienia sondy

Stopieo zagęszczenia ID [-]

Stan zagęszczenia

1 - 4 0,00 < ID <0,15 Bardzo luźny

4 - 10 0,15 < ID <0,33 Luźny

10 - 30 0,33 < ID < 0,67 Średnio zagęszczony

30 - 50 0,67 < ID < 0,85 Zagęszczony

> 50 0,85 < ID < 1,00 Bardzo zagęszczony Interpretacja stanu gruntów spoistych

12

Liczba uderzeo na 30 cm zagłębienia sondy

Stopieo plastyczności IL [-]

Stan gruntu

1 - 4 IL > 0,50 Miękkoplastyczny

4 - 8 0,25 < IL < 0,50 Plastyczny

8 - 15 0,00 < IL < 0,25 Twardoplastyczny

15 - 30 IL < 0.00 Półzwarty

> 30 IL < 0.00 Zwarty Parametry sond dynamicznych

Nazwa sondy

Średnica koocóki D

[mm]

Wysokośd stożka

koocówki L [mm]

Średnica żerdzi d

[mm]

Maksymalna masa 1m

żerdzi [kg]

Masa kowadła,

prowadnicy [kg]

Masa młota [kg]

Wysokośd spadania

[m]

Głębokośd penetracji

[m]

lekka SD-10

35,7 17,9 22 3 6 10 0,5 do 10

Średnia SD- 30

35,7 17,9 32 6 18 30 0,5 20

Ciężka SD-50

43,7 21,9 32 6 18 50 0,5 30

Bardzo ciężka SD-63,5

51 25,3 32 8 30 63,5 0,75 30

SPT 51 - 42 - 51 4,6 - 6,2 18 65 0,75 -

Sondy dynamiczne

Zależność stopnia zagęszczenia ID od wartości liczby uderzeń NK Sondowania dynamiczne

W wyniku sondowań dynamicznych uzyskujemy stopień zagęszczenia gruntów sypkich ID, lub stopień

plastyczności gruntów spoistych IL (tylko

sonda SPT)

Sondowania dynamiczne stosuje się do:

Rozpoznania podstawowych cech gruntów niespoistych w warunkach naturalnych, przede

wszystkim stopnia zagęszczenia

Wydzielania warstw i soczewek gruntów słabych

Określenie głębokości podłoża nośnego

Okonturowania warstw o odmiennych cechach Polowa Sonda Obrotowa - PSO

Sondowania sondą obrotową stosuje się do:

Określenia wytrzymałości na ścinanie w gruntach spoistych (f < 150 kPa – twardoplastyczne) i

gruntach organicznych

Określenia stref osłabień w gruntach oraz śledzenia strefy poślizgu

Określenia innych cech gruntów na podstawie zależności korelacyjnych (IL)

Sonda wkręcana ST

13

Stan gruntu Stopieo plastyczności IL [-]

Nacisk jednostkowy

MN/M2 kG/cm

2

Miękkoplastyczny 0,50 < IL <0,10 0 - 1,5 0 - 15

Plastyczny 0,25 < IL < 0,50 1,5 - 2,0 15 - 20

Twardoplastyczny 0,00 < IL < 0,25 2,0 - 4,0 20 - 40

Półzwarty IL < 0,00 > 4,0 > 40

Mechaniczny stożek do sondy CPT

Bezpośrednio określamy:

qc – opór na stożku

fs – tarcie na tulei

Rf – współczynnik tarcia = fs/qc * 100% Sonda statyczna CPTU (Piezocone)

Sondowanie statyczne z pomiarem ciśnienia wody w porach (CPTU) pozwala na:

Uzyskanie ciągłego profilu wytrzymałościowego fu

Identyfikację rodzaju gruntu

Określenia współczynnika prekonsolidacji OCR i współczynnika parcia gruntu w spoczynku K0

Określenie kąta tarcia wewnętrznego i stopnia zagęszczenia gruntów niespoistych ID

Określenie stanu (stopnia plastyczności IL) gruntów spoistych

Oszacowanie wartości modułów odkształcenia E i M (osiadania)

Projektowanie posadowień obiektów w oparciu o zależności korelacyjne Badania presjometryczne

Graficzną interpretacją badań jest krzywa presjometryczna, na podstawie której wyznacza się:

- Naprężenie graniczne PL

- Naprężenie pełzania Pf

- Moduł presjometryczny EM = K*(p/V) (na podstawie prostolinijnego odcinka krzywej

presjometrycznej)

- Całkowite naprężenie poziome P0

- Inne parametry (spójność cu, kąta tarcia wewnętrznego , parametry prekonsolidacji) w oparciu o

zależności korelacyjne

W trakcie badania wykonywanego co 1-1,5 m prowadzi się obserwacje zmian ciśnienia powietrza

i objętości wody na każdym stopniu obciążenia w odstępach 1 min.

System monitoringu wód podziemnych BAT

System monitoringu wód podziemnych BAT (piezometr BAT) umożliwia:

badanie w warunkach „iin siitu” współczynnika filtracji k metodą out fllow oraz iin fllow

gruntów o współczynniku filtracji mniejszym niż 10-5 [m/s] – (grunty półprzepuszczalne)

monitoring ciśnienia wody w porach gruntu

pobieranie próbek wody gruntowej

obserwacje rozkładu ciśnień, zmian chemizmu i migracji zanieczyszczeń wód podziemnych (jeśli

zastosujemy zespół piezometrów) Próbne obciążenie płytą

Badania nośności podłoża metodą próbnego obciążenia płytą stosuje się dla:

oznaczania w warunkach polowych modułu

odkształcenia Eo nawierzchni podatnych i podłoża

drogowego (uwaga na grunty spoiste)

kontroli zagęszczenia poszczególnych warstw

14

nawierzchni drogowych i ich podłoża Obciążenie świdrem talerzowym

Badania nośności podłoża za pomocą świdra talerzowego stosuje się dla:

oznaczania w warunkach polowych modułu odkształcenia Eo

ustalenie nośności podłoża

Badanie płytą dynamiczną HMP LFG

Badania odkształcalności podłoża za pomocą płyty dynamicznej stosuje się dla:

kontroli zagęszczenia podbudowy dróg

kontroli zagęszczenia podłoża przy pracach brukarskich

kontroli zagęszczenia podsypek fundamentowych

Badanie płytą dynamiczną HMP LFG

W efekcie badania otrzymujemy:

dynamiczny moduł sprężystości EVD

poprzez korelacje – wskaźnik zagęszczenia IS oraz stopień zagęszczenia IDD

Do zalet tej aparatury należy:

mały ciężar własny

mały nakład czasu – natychmiastowe wyniki

kontrola zagęszczenia w trudno dostępnych miejscach

łatwa obsługa

Geologiczno-inżynierska ocena Procesów geodynamicznych ( cz. V)

Co to jest osuwisko?

Osuwiskiem nazywamy nagłe przemieszczenie się mas ziemnych powierzchniowej zwietrzeliny i mas

skalnych podłoża spowodowane siłami przyrody lub działalnością człowieka.

Jest to rodzaj ruchów masowych, polegający na osuwaniu się materiału skalnego i/lub

zwietrzelinowego po pewnej powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc ruch taki zachodzi pod wpływem siły

ciężkości.

Mówimy, ze osuwiska powstają na zboczach i skarpach. Różnica jest taka, iż zbocza powstały w

sposób naturalny, natomiast skarpy są dziełem człowieka.

Elementy geometryczne osuwiska

15

Kryteria podziału powierzchniowych ruchów masowych

Próby stworzenia pełnej, jednolitej klasyfikacji osuwisk podejmowało wielu badaczy uwzględniając różne

przesłanki i kryteria klasyfikacyjne, np.:

- opis morfologii zewnętrznej osuwiska,

- zależności szybkości ruchu mas,

- charakter ruchu,

- charakterystyczne właściwości ośrodka podlegającego ruchom masowym itp.

Trzeba zaznaczyć, że jednoznaczne zakwalifikowanie osuwiska do jednego z typów napotyka czasem

duże trudności, ponieważ osuwisko jako proces może przechodzić przez rożne stadia, a te z kolei mogą

być zaliczane do rożnych typów.

Typy powierzchniowych ruchów masowych obowiązujące w Polsce

16

obryw - rumowisko powstałe w wyniku swobodnego oberwania się zwięzłych fragmentów skarpy

zbudowanej z gruntów spoistych lub skalistych

osyp – powstaje z osypanego materiału sypkiego, który powstaje głownie w wyniku wietrzenia skał

osuwisko – powstaje w wyniku przemieszczenia się wraz z obrotem części masywu gruntowego skarpy

wzdłuż krzywoliniowej (cylindrycznej) powierzchni poślizgu

Typy osuwisk obowiązujące w Polsce

zsuw – grunt osuwiska przemiesza po istniejącej w masywie skarpy powierzchni osłabienia, którą może

stanowić: kontakt warstw geotechnicznych, granica zwietrzelina/skała, istniejące szczeliny oraz

osłabienia typu tektonicznego.

pełzanie – przemieszczenie mas gruntowych odbywa się bez określonej powierzchni poślizgu i w

bardzo długim czasie

spływ – przemieszczanie się nasyconych wodą utworów zboczowych głownie na skutek intensywnych

opadów, często ze znaczną prędkością (tzw. potoki błota).

Określenie zagrożenia osuwiskowego

Miarą zagrożenia terenu osuwiskami jest wskaźnik stanu równowagi lub zbocza (F) (synonim

współczynnik stateczności, współczynnik bezpieczeństwa). Wskaźnik ten charakteryzują wartości:

F < 1 - gdy zbocze jest niestateczne,

F = 1 - gdy zbocze znajduje się w chwilowej równowadze,

F > 1 - gdy zbocze jest stateczne.

Określenie zagrożenia osuwiskowego

Uważa się, że nadwyżka wartości wskaźnika ponad F = 1 określa zapas bezpieczeństwa Wystąpienie

osuwiska należy uznać za:

bardzo mało prawdopodobne w przypadku F > 1,5

mało prawdopodobne w przypadku 1,3 < F < 1,5

prawdopodobne w przypadku 1,0 < F < 1,3

bardzo prawdopodobne F < 1,0.

Wielkość współczynnika stateczności oblicza się stosując rożne metody. Najczęściej stosowana jest

metoda równowagi sił

Założenia metody równowagi sił

17

1) porównuje się wielkość sił utrzymujących do zsuwających dane zbocze czy skarpę

2) zakłada się jednoczesne występowanie stanu granicznego na całej powierzchni poślizgu, tj. grunt

ulegnie ścięciu w jednej chwili na całej długości osuwiska

3) liniowy rozkład naprężeń od ciężaru własnego, tzn, że przyrost naprężeń w gruncie jest liniowo

zależny od głębokości i od jego ciężaru

4) rożne kształty powierzchni poślizgu, np. kołowo-cylindryczny, płaski, odcinek spirali, dowolny. Kształt

powierzchni poślizgu zależy od rodzaju

gruntu w którym osuwisko ma miejsce. Np. kołowo-cylindryczny oraz odcinek spirali w glinach i iłach

natomiast odcinek płaski powstaje w piaskach i w skałach

5) zadanie płaskie – czyli 2D

6) ścięcie gruntu odbywa się zgodnie z hipotezą zniszczenia Coulomba-Mohra. Poniżej przedstawiono

zarys tej hipotezy opisany dwoma

wzoram

tf=tgf*sn+c

tf=(tgf’*sn-u)+c’

Stateczność zboczy zbudowanych z gruntów sypkich

F=𝑡𝑔𝜑

𝑡𝑔𝛽

G = γz (ciężar gruntu)

N = γ z cosβ (siła normalna do pow. osuwiska)

S = γ z sinβ (siła zsuwająca)

T = γcosβ tgφ (siła tarcia)

γ – ciężar objętościowy gruntu

β – kąt nachylenia zbocza

φ – kąt tarcia wewnętrznego

Stateczność zboczy zbudowanych z gruntów sypkich

Wynika stąd wniosek, że dla zbocza zbudowanego z gruntu bez spójności równowaga zostaje

zachowana, jeżeli:

- kąt nachylenia zbocza będzie mniejszy lub równy kątowi tarcia wewnętrznego gruntu,

- kąt nachylenia zbocza nie zależy od wysokości zbocza (całe zbocze jest tak samo nachylone).

Stateczność zboczy zbudowanych z gruntów sypkich nawodnionych

obecność wody obniża stateczność skarpy blisko dwukrotnie w porównaniu ze skarpą, w której jej brak

F=1 𝑡𝑔𝜑

2 𝑡𝑔𝛽

Stateczność zboczy zbudowanych z gruntów spoistych

F=𝛴𝑀𝑢

𝛴𝑀𝑧

18

Siłę ciężaru gruntu G rozkłada się na składową normalną N i styczne S i T do powierzchni poślizgu w

punkcie przecięcia się z G pod kątem a.

W obliczeniach współczynnika bezpieczeństwa uwzględnia się spójność gruntu (c), kąt tarcia

wewnętrznego (f), ciężar objętościowy (g), wysokość

zbocza (H)

Wielkość F oblicza się ze stosunku momentu sił utrzymujących do momentu sił obracających masy

gruntu

Czynniki wpływające na rozwój osuwisk

1. Ulewne deszcze !!!!! – powodują nawodnienie zbocz, a to znacząco wpływa na obniżenie

stateczności.

2. Drganie gruntu (spowodowane trzęsieniami ziemi lub tąpnięciami w kopalniach) – wszelkie drgania

gruntu działają bardzo niekorzystnie na stabilność zboczy i skarp. W obliczeniach stateczności skarpy

dla terenów zagrożonych wstrząsami sejsmicznymi uwzględnia się współczynnik sejsmiczności k -

mieści się w zakresie 0÷1. Wartość k=0,1 (dla terenów słabo sejsmicznych) obniża współczynnik F o

ok. 10% w stosunku do stanu bez drgań

3. Wybuchy wulkanów – gwałtowne spływy luźnych materiałów mogą nastąpić w czasie wybuchów

wulkanicznych, gdy opady powstające z kondensacji wielkich ilości pary wodnej, wydobywającej się z

wulkanów, przepoją luźne popioły wulkaniczne

4. Woda – wezbrania wód powierzchniowych powodują podniesienie się zwierciadła wód gruntowych,

które przyśpieszają powstawanie osuwisk.

5. Erozja i działalność człowieka – każde podcięcia zbocza niezależnie czy naturalne czy zrobione

przez człowieka powoduje zachwianie sił zboczowych

może doprowadzić do powstania osuwiska. Poza tym wznoszenie obiektów budowlanych na zboczu lub

na koronie zbocza działa destabilizująco

Osuwisko do zbiornika retencyjnego Vaiont (Dolomity – północne Włochy) 1963

W wyniku osuwiska powstała fala, która przelała się przez zaporę i mając wysokość ok. 70 m pędziła z

prędkością blisko 100 km/godz. w dół doliny. Woda zniosła oraz zalała kilka okolicznych miejscowości.

W przeciągu kilku minut śmierć poniosło ponad 2000 ludzi.

Główne rejony osuwiskowe w Polsce –wybrzeże Bałtyku (Chłapowo),

Wisła Środkowa (okolice Murzynowa), Wisła Środkowa (Skarpa Płocka)

19

Czynniki wpływające na rozwój osuwisk na Skarpie Płockiej:

1. Geologia (gliny na piaskach, glacitektonika)

2. Rzeka Wisła i Zbiornik Włocławski

3. Miasto Płock (ujścia kanalizacji na skarpie)

4. Klimat (wiatr– falowanie– abrazja, opady)

5. Ruchy neotektoniczne (strefa T- T - dyslokacje, tektonika solna)

Deformacje glacitektoniczne – fałd leżący. Dobrzyń n/Wisłą.

Fałd przewalony w osadach neogenu (Kontakt osadów neogenu z gliną lodowcową). Dobrzyń

n/Wisłą.

Główne rejony osuwiskowe w Polsce – Karpaty! (Muszyna, Lachowice) i osuwisko przy

Pustelni św. Jana z Dukli

Stateczność zboczy w gruntach spoistych

W przypadku zboczy zbudowanych z gruntów spoistych do wyznaczenia współczynnika stateczności F

potrzeba więcej parametrów (niż jak to było w przypadku gruntów sypkich), są to:

- kąt tarcia wewnętrznego φ [°]

- spójność gruntu c [kPa]

- ciężar objętościowy gruntu gγ [kN/m3]

- wysokość zbocza H [m]

- kąt nachylenia powierzchni zbocza α [°]

Metoda Felleniusa

Fmin> F dop

Fdop = 1,1 / 1,5 (czasem 2,0 zależnie od ważności zagadnienia i stopnia rozpoznania parametrów)

Metoda Taylora

F= 𝑵

𝑵 𝒎𝒊𝒏 gdzie N=

𝒄

𝜸∗𝑯

Metody numeryczne – program Geo-Slope

Zabezpieczanie skarp i zboczy

1. Prawidłowa interwencja w przypadku naruszenia stateczności zbocza powinna eliminować przyczyny,

które wywołują zagrożenie

2. W sytuacji projektowania obiektu na zboczu lub wykonywania wykopów czy nasypów należy

przewidzieć wszystkie możliwe zagrożenia wynikające z realizacji zamierzonego projektu

3. Najszybsze i najgroźniejsze zmiany zawsze wywołuje woda, ona też jest przyczyną większości

zagrożeń. Dlatego przede wszystkim należy

uporządkować stosunki wodne i wyeliminować zawilgocenia skarpy

4. Należy przewidywać długotrwałe zmiany związane ze zmianą warunków wodnych (średnie wieloletnie

opady, ekstremalne wahania wód gruntowych)

Typy interwencji technicznej przy zabezpieczaniu skarp i zboczy:

1. stabilizacja - głęboka interwencja techniczna zmieniająca właściwości materiałów, z których

zbudowane jest zbocze lub zmieniająca kształt zbocza czy skarpy

20

2. zabezpieczenie - głownie eliminacja przyczyn, w tym odwodnienie powierzchniowe i wgłębne

3. kontrola - zespół działań i urządzeń sygnalizujący stopień zagrożenia stateczności zbocza lub

obiektu (monitoring)

Metody stabilizacji:

1. Zmiana kształtu zbocza, w tym:

- zmniejszenie wysokości,

- usunięcie nawisów (w górnej części zbocza),

- podparcie - podsypanie w dolnej części (przypory, tarasy)

Metody te stosuje się jeśli przyczyną powstawania osuwisk jest niewłaściwy profil zbocza. Istota metody

polega na zwiększeniu sił utrzymujących klin odłamu w stosunku do zsuwających

2. Przebudowanie zbocza, w tym:

- wymiana gruntów spoistych na piaski

- zbrojenie gruntów, iniekcje

Metody tego typu stosuje się kiedy istnieje konieczność zachowania kąta nachylenia zbocza i

jednoczesne zwiększenie jego stateczności. W tym przypadku konieczna jest stabilna podstawa dla

wymienianego lub zbrojonego nasypu. Zbrojenie jest bardzo efektywnym sposobem poprawiania

stateczności

3. Wzmocnienie konstrukcyjne przez:

- mury oporowe

- konstrukcje kaszycowe

- kotwie, pale lub studnie, ruszty żelbetowe

Konstrukcje oporowe i wsporcze stosujemy w przypadku kiedy powodem powstania osuwiska są niskie

parametry gruntów podłoża lub jednocześnie

nie mamy pewności skuteczności drenażu. Konstrukcja zabezpieczająca powinna być zakotwiona

poniżej powierzchni poślizgu.

4.Metody zabezpieczeń: Metody są następujące:

- drenaże wgłębne (studnie depresyjne,

- drenaże powierzchniowe – rowy drenażowe, drenaż przyporowy, brukowanie

- likwidacja skurczowych szczelin pionowych

- zabudowa biologiczna – darniowanie, zadrzewianie

Wymienione zabezpieczenia stosujemy aby zredukować wpływ wód gruntowych i opadowych na

stateczność skarp i zboczy

Sposoby stabilizacji skarp i zboczy

Stabilizacja zbocza (wyspa Tokushima, Japonia 1997)

21

Deformacje filtracyjne – zmiany w gruncie wywołane filtracją

1. Sufozja

2. Kolmatacja

3. Upłynnienie gruntu (kurzawka)

4. Przebicie hydrauliczne

5. Wyparcie gruntu

6. Filtracyjna konsolidacja gruntu

Zjawiska związane z ruchem wody w gruncie

Ciśnienie spływowe – jest wywierane na grunt przez

przepływającą wodę (ciśnienie hydrodynamiczne)

Schemat ciśnień wywieranych na próbkę gruntu:

a) schemat naczynia modelowego,

b) całkowite ciśnienia wody,

c) wypór wody

d) różnica ciśnień wody (strata ciśnienia wskutek filtracji)

Na próbkę gruntu znajdującego się w naczyniu działają:

- od góry ciśnienie wody u1 = h0γw

- od dołu ciśnienie wody u2 = h2γw

gdzie: γw - ciężar właściwy wody

h0, h1- wysokość położenia zwierciadła wody (napór).

Różnica h2 – h1 poziomów wody w naczyniach powoduje filtrację wody. Ciśnienie wody u działające na

podstawę próbki można rozdzielić na

dwie składowe:

- ciśnienie odpowiadające wyporowi h1γw

- ciśnienie odpowiadające stracie ciśnienia, (h2 – h1)γw

22

spowodowanej przepływem wody przez próbkę

Zjawiska związane z ruchem wody w gruncie

Wartość ciśnienia spływowego j nie zależy od prędkości filtracji lecz od spadku hydraulicznego i

Zjawiska związane z ruchem wody w gruncie

Spadek krytyczny – w przypadku szczególnie intensywnej filtracji może wystąpić zjawisko upłynnienia

gruntu

Schemat doświadczenia określającego spadek krytyczny:

1 – piasek,

2 – siatka.

Środki, którymi zabezpiecza się grunty przed szkodliwym działaniem filtracji można podzielić na dwie

grupy:

1. Sposoby zabezpieczeń zmniejszających spadek hydrauliczny (wydłużenie drogi filtracji)

2. Konstrukcje gruntowe zwane filtrami odwrotnymi.

Sufozja

Sufozja to zjawisko polegające na usuwaniu z gruntu bądź przemieszczaniu w obrębie gruntu

drobniejszych cząstek lub ziarn jego szkieletu mineralnego pod wpływem przepływającej przez ten

grunt wody (W.C.Kowalski 1988).

W rezultacie sufozji zwiększa się porowatość, wzrasta współczynnik filtracji i prędkość przepływu wody.

Woda o większej prędkości może poruszać coraz

większe ziarna gruntu i powodować dalszy rozwój procesu sufozji aż do upłynnienia gruntu lub

utworzenia się kawern lub kanałów w gruncie

(lessy, gliny lodowcowe).

Ponieważ usuwanie z gruntu lub przemieszczanie wewnątrz niego drobniejszych cząstek lub ziarn

szkieletu mineralnego może odbywać się na drodze mechanicznego lub chemicznego oddziaływania

wody podziemnej, wyróżnia się:

- sufozję mechaniczną – przemieszczanie cząstek i ziarn odbywa się tylko na drodze oddziaływania

ciśnienia hydrodynamicznego

- sufozję chemiczną – następuje rozpuszczanie przez wodę rozpuszczalnych cząstek i ziarn

- sufozję chemiczno-mechaniczną – proces obejmujący zjawisko rozpuszczania jak i przemieszczania

cząstek i ziarn w gruncie

Aby proces sufozji mógł zajść w gruncie, powinny być spełnione następujące warunki:

- występowanie gruntu o określonym składzie granulometrycznym i wielkości porów, a w przypadku

sufozji chemicznej – gruntu zawierającego składniki rozpuszczalne w wodzie

- istnienie odpowiednio dużego ciśnienia hydrodynamicznego (spływowego)

23

przepływającej przez grunt wody, a więc jej odpowiednio dużej prędkości uwarunkowanej spadkiem

hydraulicznym

Sufozja może zachodzić w określonej warstwie gruntu różnoziarnistego ale także w strefie kontaktu

dwóch warstw gruntów niesufozyjnych (równoziarnistych), dlatego wyróżnia się:

- sufozję wewnątrzwarstwową (wewnętrzną, śródwarstwową) – zachodzi wewnątrz warstwy gruntu

podatnego na sufozję

- sufozję międzywarstwową (kontaktową) – cząstki lub ziarna przechodzą z jednej warstwy gruntu do

drugiej

Upłynnienie gruntu

Upłynnienie gruntu – zjawisko utraty struktury gruntu na skutej przepływającej przez ten grunt wody w

wyniki przekroczenia krytycznego spadku hydraulicznego (grunt zachowuje się jak płyn)

Kolmatacja

Kolmatacja – osadzanie się w porach gruntu cząstek lub ziarn na skutek zmniejszenia się spadku

hydraulicznego lub związanej z nim prędkości przepływu wody podziemnej w gruncie. Jest to proces

odwrotny do procesu sufozji.

Schemat filtru odwrotnego.

Wyparcie gruntu

Wyparciem gruntu nazywa się zjawisko polegające na przesunięciu

pewnej objętości gruntu (często wraz z obciążającymi ją elementami ubezpieczeń)

na skutek naporu hydrodynamicznego. Wyparta masa powiększa swoją objętość i porowatość. Zjawisko

wyparcia może występować nie tylko w

kierunku pionowym do góry, lecz również poziomo w podłożu budowli piętrzących wodę.

Przebicie hydrauliczne

Przebiciem hydraulicznym nazywa się zjawisko tworzenia się kanału (przewodu) w gruntowej warstwie

izolującej, wypełnionego gruntem o naruszonej strukturze, łączącego miejsca o wyższym i niższym

ciśnieniu wody w porach. Na powierzchni terenu przebicie hydrauliczne jest widoczne w postaci źródła.

Zjawisko przebicia występuje przeważnie w gruntach mało spoistych podścielonych gruntami

przepuszczalnymi.

24

Filtracyjna konsolidacja gruntu

Filtracyjna konsolidacja gruntu to proces zwiększania się gęstości objętościowej oraz zmniejszania

porowatości w wyniki przepływu wody w gruncie. Zachodzi on na drodze reorientacji i niewielkich

przemieszczeń cząstek i ziarn gruntu co prowadzi do ich lepszego upakowania (zagęszczenia). Efekty są

często widoczne na powierzchni w postaci osiadań terenu.

Wpływ mrozu na grunty

Przemarzanie gruntu jest to zamarzanie wody w gruncie w przypadku okresowego występowania

temperatury powietrza poniżej 0oC. Głębokość i prędkość przemarzania zależą od:

temperatury powietrza

czasu trwania

osłony terenu

struktury i tekstury gruntu

składu granulometrycznego gruntu

Wpływ mrozu na grunty

Uszkodzenia budynków

Wysadziny

Wysadziny występują tylko wtedy gdy:

- grunt podłoża jest wysadzinowy

- zwierciadło wody zalega płytko lub podłoże jest zbyt wilgotne wskutek dużych opadów deszczu, braku

odpływu wody w rowach pobocznych

- mróz działa dostatecznie długo i intensywnie

Wysadziny na nasypach drogowych

Wysadziny są szczególnie widoczne pod koniec zimy lub wczesną wiosną. Nawierzchnia poza

przepustem jest wyraźnie wyższa niż nad przepustem. Miejsca gdzie obserwuje się wysadziny w zimie,

najczęściej stają się na wiosnę miejscami przełomów nawierzchni.

Przełomy nawierzchni drogowych

25

W okresie wiosennych roztopów wielokrotne zamarzanie i odmarzanie przewilgoconego gruntu

stanowiącego podłoże nawierzchni, przy ruchu pojazdów doprowadza do coraz większych osiadań

Kryteria wysadzinowości gruntów

Kryteria wysadzinowości gruntów zależą od właściwości fizycznych gruntów. Im bardziej drobnoziarnisty

jest grunt, tym mniejsze są wymiary porów, tym więcej porów jest prawie całkowicie wypełnionych

wodą adsorbowaną, a więc lepsze są warunki do tworzenia się wydzielonych soczewek lodowych i

powstawania wysadzin

Kryteria wysadzinowości gruntów

1. Kryterium Casagrande’go (1934), według którego do wysadzinowych zalicza się grunty

nierównoziarniste (U > 15), które zawierają więcej niż 3 % cząstek mniejszych od 0,02 mm oraz grunty

równoziarniste (U < 5) zawierające ponad 10 % cząstek mniejszych od 0,02 mm (U=d60/d10)

2. Kryterium Beskowa (1935), wg którego uwzględnia się wpływ pochodzenia geologicznego gruntu,

wielkość średnicy d50, procentową zawartość frakcji o średnicy mniejszej od 0,062 mm i 0,125 mm

oraz kapilarność bierną przy wilgotności równej granicy płynności.

Kryteria wysadzinowości gruntów

Kryterium Wiłuna (1958) (warszawskie), wg którego uwzględnia się:

- uziarnienie gruntu i kapilarność bierną gruntu Hkb.

- skład granulometryczny i rodzaj nawierzchni drogowej

- jednostkę klimatyczną kraju Wiłun pod względem wysadzinowości, dzieli grunty na 3 grupy:

GRUPA A – grunty niewysadzinowe o Hkb < 1,0 m, bezpieczne w każdych warunkach wodnogruntowych

i klimatycznych; są to grunty zawierające poniżej 20 % cząstek mniejszych od 0,05 mm i poniżej 3 %

cząstek mniejszych od 0,02 mm (należą tu czyste żwiry, pospółki i piaski).

GRUPA B – grunty wątpliwe (mało wysadzinowe) o Hkb < 1,3 m, zawierające 20 ÷ 30 % cząstek

mniejszych od 0,05 mm i 3 ÷ 10 % cząstek mniejszych od 0,02 mm (należą tu piaski bardzo drobne,

pylaste i próchniczne).

26

GRUPA C – grunty wysadzinowe o Hkb > 1,3 m; są grunty zawierające powyżej 30 % cząstek

mniejszych od 0,05 mm i powyżej 10 % cząstek

mniejszych od 0,02 mm (należą tu wszystkie grunty spoiste i namuły organiczne).

Kryterium stosowane w USA

GRUPA F1 – świry i pospółki zawierające od 3 ÷ 20 % cząstek mniejszych niż 0,02 mm.

GRUPA F2 – Piaski zawierające od 3 ÷ 15 % cząstek mniejszych niż 0,02 mm.

GRUPA F3 – świry i pospółki zawierające więcej niż 20 % cząstek o średnicy < 0,02 mm.

- piaski (z wyjątkiem piasków pylastych) zawierające więcej niż 15 % cząstek o średnicy < 0,02 mm.

- gliny i iły (z wyjątkiem iłów warwowych) o Ip wg Attenberga > 12 %.

- iły warwowe jednorodne

GRUPA F4 – wszystkie pyły łącznie z pyłem piaszczystym.

- piaski pylaste zawierające więcej niż 50 % cząstek o średnicy < 0,02 mm.

- gliny i iły o Ip wg Attenberga < 12 %.

- iły warwowe niejednorodne, przewarstwione

Głębokość przemarzania w danym miejscu zmienia się w poszczególnych latach w zależności od

panujących w każdym roku warunków

Meteorologicznych Głębokość strefy przemarzania pod fundamentem lub w jego bliskości jest mniejsza

niż w sąsiedztwie Grunty w mieście są cieplejsze niż w okolicy (również temp jest wyższa w mieście)

Możliwe środki zaradcze stosowane w odniesieniu do budynków

• Korekty lokalizacji obiektów

• Odpowiednio głębokie posadowienie obiektu

• Odcięcie dopływu wody do spągu strefy przemarzania

• Obniżenie położenia poziomu zwierciadła wody gruntowej

• Zastosowanie odpowiednich izolacji termicznych

• Odpowiednie impregnacje gruntu wokół fundamentu

• Użycie drenujących opasek piaszczystych odprowadzających wodę

Zabezpieczanie nawierzchni drogowych:

Odpowiednie lub podwyższenie nasypu powyżej zwierciadła wody gruntowej

Obniżenie poziomu wody gruntowej

Odcięcie bocznego dopływu wody gruntowej

Zastosowanie pod powierzchnią podsypki piaskowej o odpowiednim uziarnieniu i miąższości

Zastosowanie podbudowy z gruntu stabilizowanego cementem lub bitumem

Dobre odwodnienie powierzchniowe

Geologiczno-inżynierskie badania procesów i skutków wietrzenia

Przypowierzchniowa zwietrzała pokrywa skorupy ziemskiej zwana regolitem różni się zwykle strukturą

i/lub teksturą od niżej występującej skały

macierzystej. W skałach i niektórych gruntach (szczególnie prekonsolidowanych) obserwuje się wyraźny

profil wietrzeniowy. Miąższość zwietrzeliny zależy od:

- rodzaju skały (gruntu) macierzystej

- warunków klimatycznych

- czasu oddziaływania czynników i procesów wietrzenia Wietrzenie

Wietrzenie – rozpad mechaniczny i rozkład chemiczny skał pod wpływem czynników egzogenicznych

(np. insolacji, wód gruntowych, świata organicznego). Zachodzi na powierzchni Ziemi i w strefie

przypowierzchniowej (wg „Słownik geologii dynamicznej”)

- wietrzenie mechaniczne (fizyczne)

- wietrzenie chemiczne

27

Wietrzenie fizyczne

Wietrzenie mechaniczne (fizyczne) – dezintegracja mechaniczna; zachodzi w wyniku:

- zmian temperatury skał (głownie insolacji i wahań temperatury powietrza)

- ciśnienia wody i lodu zawartego w skałach,

- odprężania się skał

- krystalizacji soli

- mechanicznego działania roślin, zwierząt i człowieka powodując dezintegrację skały macierzystej Wietrzenie chemiczne

Wietrzenie chemiczne – powoduje rozpad skał przy udziale wody prowadząc do utworzenia nowych

związków i minerałów na drodze procesów:

- Hydrolizy – rozpad pod wpływem wody; np. rozpad soli słabych kwasów

- Hydratacji – uwodnienie – tworzenie związku przez przyłączenie wody (anhydryt >gips, hydratacja

gruntów spoistych powoduje powstawania rożnych typów wody związanej z powierzchnią cząstek, np.

higroskopijna, błonkowa

- Utleniania i redukcji

- Rozpuszczania i wytrącania

Geologiczno-inżynierskie badania procesów i skutków wietrzenia

Na podstawie uzyskanej wiedzy, można sformułować ogólną zależność między wynikiem oddziaływań,

czyli zwietrzeliną – W, a głównymi czynnikami warunkującymi naturę zwietrzeliny, tj. rodzajem

pierwotnej skały macierzystej – S, dopływem do niej wody – D, ukształtowaniem powierzchni

terenu – R, klimatem – K, oddziaływaniem świata organicznego – B i działalnością człowieka – P oraz

czasem trwania wietrzenia T.

W = f (S, D, R, K, B, P, T)

1. Na terenach Polski wietrzenie fizyczne przeważa nad wietrzeniem chemicznym; miąższość

zwietrzeliny osiąga przeważnie kilka metrów.

2. Powstające zwietrzeliny mają znacznie gorsze właściwości w stosunku do niezmienionego podłoża

(nawet granit ulega powolnemu przeobrażeniu w grunt gliniasty, często plastyczny).

3. Dezintegracja skał i gruntów następuje warstwowo i strefowo.

Parametry wpływu procesów wietrzenia na właściwości gruntów

Oceny ilościowej wpływu wietrzenia na właściwości gruntów można dokonać poprzez wzajemne

porównanie rożnych parametrów zwietrzeliny i skały macierzystej, wyznaczając wskaźniki zwietrzenia

(wz1, wz2), np.:

Wskaźnikiem zwietrzenia w powyższym przypadku jest stosunek gęstości objętościowej szkieletu

zwietrzeliny i szkieletu gruntu macierzystego Ilościowa ocena wpływu procesów wietrzenia na właściwości gruntów

Oceny ilościowej wpływu wietrzenia na właściwości

gruntów.:

m- wytrzymałość na ścinanie gruntu macierzystego

zw- wytrzymałość na ścinanie zwietrzeliny

Geologiczno-inżynierskie badania procesów i skutków wietrzenia

W Polsce najbardziej typowe profile wietrzeniowe występują w strefie skał wapiennych na

Lubelszczyźnie, na obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich Jurze Krakowsko-Częstochowskiej a także na

28

wychodniach innych skał – granitu w Sudetach. Syntetyczny profil wietrzeniowy skał, opracowany na

podstawie pracy prof. A. Drągowskiego dotyczącej profilu wietrzeniowego skał węglanowych

Lubelszczyzny. Poszczególne strefy są scharakteryzowane przez stopień zwietrzenia Rw oraz

współczynnik redukcji wytrzymałości WRW. Profil wietrzeniowy wg A.Drągowskiego

1. Strefa gleby i utworów pokrywowych

2. Strefa gliny zwietrzelinowej

3. Strefa gruzu drobnego, gliniastego

4. Strefa gruzu drobnopłytkowego, niezorientowanego

5. Strefa gruzu grubopłytkowego, zorientowanego

6. Strefa skały spękanej quasi monolitycznej Profil wietrzeniowy

Według „Instrukcji Badań Podłoża Gruntowego”. Dodano w stosunku do pierwotnego profilu

A.Drągowskiego kilka parametrów ilościowych charakteryzujących poszczególne strefy profilu

wietrzeniowego, tj.

Rw – stopień zmian (zwietrzenia) [%]

WRW – współczynnik redukcji wytrzymałości Syntetyczny profil wietrzeniowy skał

Syntetyczny profil wietrzeniowy skał, opracowany na podstawie pracy prof. A. Drągowskiego wyróżnia

sześć stref w obrębie wietrzejących skał.

Rw – stopień zmian (zwietrzenia) [%]

WRW – współczynnik redukcji wytrzymałości

Strefa 1 – grunty spoiste rezydualne – skała jest kompletnie zmieniona w grunt spoisty, który nie

nadaje się na podłoże ciężkich obiektów

inżynierskich. WRW = 0,001-0,005.

Strefa 2- skały bardzo silnie zwietrzałe – stopień zwietrzenia Rw > 75 % – więcej niż w 75 % skała jest

zmieniona w wyniku wietrzenia. Dezintegracja skały powoduje, że w tej strefie skała wygląda jak gruz

drobny, przeważnie orientowany. Skalenie uległy kaolinizacji. WRW = 0,005-0,01

Strefa 3 – skały silnie zwietrzałe - stopień zwietrzenia Rw = 35-75 % – skała zmieniona przez powstałe

spękania w gruz gruby, spękania zabarwione związkami żelaza. Bardzo wyraźne gliniaste residuum w

szczelinach między okruchami. Bardzo wyraźna zmiana gęstości objętościowej szkieletu w stosunku do

świeżej skały. WRW = 0,01-0,05.

Strefa 4 – skały umiarkowanie (średnio) zwietrzałe. Rw = 10-35 % – procesy wietrzeniowe wnikają w

głąb skały, powiększone zostają spękania. Pojawia się niewielkie residuum w szczelinach. Urabianie

skały bez stosowania materiału wybuchowego. Bardzo wyraźne zgruzowanie masywu.

WRW = 0,05-0,25.

Strefa 5 – skały słabo zwietrzałe. Rw = 0-10 % – Skała lekko odbarwiona, w szczególności zmiana

barwy na powierzchniach spękań, które mogą być otwarte. Sieć spękań powoduje zgruzowanie

masywu. WRW = 0,25-1,0.

Strefa 6 – skała macierzysta, świeża. Rw = 0 % . Brak widocznych oznak wietrzenia. Spękania

zamknięte. Brak odbarwienia i oznak zmniejszenia

wytrzymałości. Zmiany w profilu wietrzeniowym

W profilu wietrzeniowym w stosunku do macierzystego podłoża obserwuje się:

- zmniejszenie zawartości węglanu wapnia

29

- wzrost zawartości frakcji iłowej i granicy płynności

- zmniejszenie wytrzymałości na ścinanie (wz2 do 80 %)

- zmniejszenie gęstości objętościowej szkieletu (wz1 do 30 %) Badania terenowe zwietrzelin

Badania terenowe zwietrzelin w szczególnych przypadkach powinny obejmować określenie:

- ciężaru objętościowego zwietrzelin metodą wkopu

- kąta tarcia wewnętrznego i spójności we wkopie

- modułu odkształcenia pierwotnego i wtórnego płytą sztywną

- zmienność wytrzymałości z głębokością presjometrem

- współczynnika filtracji metodą polową

Zjawiska krasowe

Kras – procesy rozpuszczania i erozji skał stosunkowo łatwo rozpuszczalnych przez wody

powierzchniowe i podziemne a także powstającą wówczas

charakterystyczną rzeźbę i system odwodnienia oraz sam teren gdzie te zjawiska występują.

Kras (encyklopedia powszechna) – wapienny płaskowyż w pn.-zach. części G. Dynarskich

Nazwa „kras” pochodzi od słoweńskiego słowa „krš” oznaczającego kamień, skałę (wg J. Kunsky’ego).

Słowo to transformowane do języka niemieckiego dało „Karst” i w tej formie zostało przyjęte

praktycznie na całym świecie... oprócz Polski

Zjawiska krasowe

Kras jest więc rozumiany jako:

proces krasowienia – tj. złożony proces oddziaływania, przede wszystkim rozpuszczania skał w

całej ich masie przez przepływające wody powierzchniowe i podziemne

krasowe formy morfologiczne – formy powierzchniowe i podziemne powstałe w wyniku procesu

krasowienia

obszar krasowy (krasowiejący, skrasowiały), na którym zachodzą procesy krasowienia

Aby proces krasowienia mógł zajść musi być skała rozpuszczalna w wodzie oraz przepływ

rozpuszczającej wody.

W zależności od stopnia rozpuszczalności skał, poczynając od najbardziej rozpuszczalnych :

- kras solny – sole potasowe, sol kamienna

- kras siarczanowy – gipsy, anhydryty

- kras węglanowy – wapienie, dolomity, margle, kreda.

- kras skał klastycznych –wapienie piaszczyste, łupki, zlepieńce i piaskowce wapniste, lessy

- kras rudny – w złożach żelaza i miedzi

- kras mieszany

- kras lodowy, kras hydrotermalny

Procesy rozpuszczania (korozji) skał przez wodę można podzielić na:

a) rozpuszczanie fizyczne – nie zachodzą tu żadne reakcje chemiczne, minerały rozpuszczane dysocjują

pod wpływem wody przechodząc do stanu jonowego.

b) rozpuszczanie chemiczne – zachodzi dzięki rozpuszczonemu w wodzie CO2, który w ten sposób daje

kwas węglowy wchodzący w reakcję z minerałami skał węglanowych (kalcyt, dolomit). W wyniku tego

powstają nowe związki,

wodorowęglany, znacznie lepiej rozpuszczalne w wodzie np. wodorowęglan wapnia Ca(HCO3)2

Intensywność procesów krasowych zależy od:

- chemizmu wody, głownie ilości rozpuszczonego CO2, ale także od zawartości min. Kwasów

humusowych, występujących w glebie, kwasów

organicznych i innych związków pochodzących z zanieczyszczeń np. tlenków siarki

- temperatury – wraz ze wzrostem temperatury rośnie rozpuszczalność fizyczna, ale maleje

rozpuszczalność chemiczna, ze względu na zmniejszającą się ilość CO2 w wodzie.

- objętości, prędkości i czasu kontaktu ze skałą przepływającej wody

- charakteru rozpuszczanej skały – powierzchni poddawanej rozpuszczaniu (porowatości), stopnia

spękania masywu, stref naprężeń, domieszek w skale.

30

W zależności od tego jak kras ujawnia się na powierzchni wyróżniamy:

- kras nagi

- kras podglebowy – gdy strop krasowiejącego masywu występuje pod cienką (do 2m) warstwą gleby i

podglebia

- kras zakryty - gdy strop krasowiejącego masywu jest pokryty nadkładem o miąższość większej niż

2m.

Kras kopalny – stara rzeźba krasowa, pogrzebana przez młodsze osady. Procesy krasowe działające

dawniej, dzisiaj uległy zatrzymaniu, nie rozwijają się

Objawy występowania krasu:

a) powierzchniowe – zróżnicowana morfologia, studnie, leje, zapadliska, żłobki i żebra (lapiaz), ostańce

(mogoty), polja

b) geologiczne - zrożnicowana miąższość skał krasowiejących na krótkich odcinkach, obecność

miąższych pokryw gruzowych

c) hydrogeologiczne - istnienie obszarów bezodpływowych, zanikanie cieków na pewnych odcinkach

(ponory, wywierzyska), infiltracyjny charakter cieków, gwałtowne wahania zwierciadła wody w

studniach, chemizm wód, obecność źródeł o zmiennej wydajności

Niekorzystne dla środowiska wpływy form krasowych

Wpływ form i zjawisk krasowych na środowisko geologiczno-inżynierskie:

- Bardzo szybkie i łatwe skażenie wód krasowych z powierzchni terenu

- Duże różnice osiadać budowli posadowionych w rejonie krasu wieżowego (organów krasowych)

- Łatwo zachodzi sufozja gruntów leżących na skrasowiałym podłożu w przypadku awarii sztucznych

zbiorników wodnych

- Trudności z uszczelnianiem podłoża w budownictwie hydrotechnicznym

Rozwój krasowych form zapadliskowych

31

Zjawiska krasowe

Charakterystyka geologiczno-inżynierska krasu ma na celu ocenę jego wpływu na zagospodarowanie

obszarów przez:

- określenie liczbowych wskaźników stopnia skrasowienia masywu i aktywności jego rozwoju

- ocenę wpływu krasu na warunki budowlane

- analizę istniejących szkód budowlanych spowodowanych zjawiskami krasowymi

- analizę możliwych i celowych środków zaradczych

- opracowanie prognozy wpływu procesów krasu na obiekt i obiektu na procesy

- wydzielenie geologiczno-inżynierskich jednostek przestrzennych ze względu na potencjalne zagrożenie

procesami krasowymi.

Przeciwdziałanie szkodliwym zjawiskom i procesom krasowym:

- odpowiedni wybór lokalizacji (analiza wykonanej rejonizacji terenu krasowego, badań geofizycznych)

- odcięcie dopływu wód powierzchniowych i gruntowych (odpowiedni drenaż)

- zasypywanie lejów, pustek skalnych

- cementacja podłoża iniekcjami przez otworu wiertnicze i szczeliny

- bituminizacja spękanej i skrasowiałej części masywu (uszczelnianie podłoża zapór i den zbiorników

retencyjnych, aby zapobiec ucieczkom wody)

- sztuczne zawalenie a następnie zasypanie materiałem skalnym i spoiwem gliniastym

Wpływ obciążeń dynamicznych

W przypadku cyklicznych, szybkich zmian obciążenia gruntów (fal mechanicznych), wzrasta wpływ

pojawiających się sił bezwładności.

Tego rodzaju zagadnienia występują głownie przy:

- Fundamentach pod maszyny (sprężarki, pompy, turbiny)

- Wbijaniu pali

- Wibracyjnym zagęszczaniu gruntu

- Stateczności zboczy podczas trzęsień ziemi

- Ciężkim transporcie drogowym a także kolejowym(metro)

Wówczas może dojść do upłynnienia gruntu na skutek oddziaływania fal mechanicznych. Fala to

zaburzenie, które się rozprzestrzenia w

ośrodku lub przestrzeni. Fale przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu

jakiejkolwiek materii. W przypadku fal mechanicznych cząsteczki ośrodka, w którym rozchodzi się fala,

oscylują wokół położenia równowagi.

Upłynnieniem gruntu nazywamy stan, w którym wytrzymałość gruntu na ścinanie jest równa zero

wobec niewystępowania naprężeń efektywnych.

Rozkład naprężeń w gruncie: a) cylinder z gruntem obciążonym wodą, b) wykres naprężeń

32

Przebieg procesu upłynnienia gruntu :

- grunt piaszczysty jest nasycony wodą i jest w stanie luźnym, bądź średniozagęszczonym (posiada

luźne upakowanie ziarn). Pod wpływem nagłego obciążenia (fali mechanicznej) dochodzi do załamania

struktury i ziarna w tej sytuacji dążą do lepszego ułożenia się (większego upakowania).

Ponieważ w trakcie obciążeń dynamicznych o odpowiednio dużej częstotliwości nie ma czasu na odpływ

wody, kolejne obciążenia powodują dalszą przebudowę struktury gruntu. Te zmiany związane są ze

wzrostem ciśnienia porowego i spadkiem naprężeń między cząstkami gruntu.

W szczególnych przypadkach może dochodzić do takiego wzrostu ciśnienia porowego, że poszczególne

ziarna przestaną się ze sobą kontaktować i grunt zacznie zachowywać się jak płyn. Dlatego mówimy o

upłynnieniu gruntów. Grunty, które mogą ulegać upłynnieniu:

- grunty, które zostały poddane upłynnieniu w przeszłości (doświadczenia historyczne)

- nawodnione piaski rzeczne, jeziorne, eoliczne, słabozagęszczone, dobrze wysortowane (grunty

rożnoziarniste lepiej utrzymują ziarna w szkielecie gruntowym), o dobrze obtoczonych ziarnach.

Przykłady projektowania badań geologiczno-inżynierskich

Zadanie 1.

Chcemy wybudować dom jednorodzinny na tarasie nadzalewowym w rejonie Góry Kalwarii. Jakie należy

przedsięwziąć kroki aby dokonać oceny warunków geologiczno-inżynierskich dla posadowienia takiego

obiektu?

Przykłady projektowania badań

1. Sprawdzamy jakie wymagania stawia urząd gminy inwestorowi w decyzji o warunkach zabudowy w

zakresie rozpoznania budowy warunków gruntowo-wodnych (jaki rodzaj dokumentacji). Dla tego typu

obiektów z reguły nie wymaga się dokumentacji geologiczno-inżynierskiej a jedynie ekspertyzę

geotechniczną.

2. Zapoznajemy się z projektem domu jednorodzinnego zwracając szczególnie uwagę na planowaną

głębokość posadowienia, rozmiary obiektu i planowane obciążenia. Analizujemy geologiczne materiały

archiwalne. Ustalamy kategorię geotechniczną obiektu (I)

3. Domy o powierzchni podstawy ok. 100 m2 wymagają wykonania 3-5 wierceń do głębokości 4-6

metrów i określenia stanu gruntu za pomocą prostych przyrządów. Rozstaw wierceń dla potrzeb

budownictwa wykonuje się średnio w odległościach 20-30 m.

4. Na wybranym terenie należy się spodziewać utworów madowych podścielonych piaskami rzecznymi.

Implikuje to sposób i rodzaj planowanych badań stanu gruntów.

5. W trakcie wierceń stwierdza się wykształcenie litologiczne gruntów i przejawy wód podziemnych. Na

podstawie tych danych oraz stanów gruntów wydziela się warstwy geotechniczne

6. W razie stwierdzenia w stropie profilu warstw nienośnych zaleca się posadowienie ław

fundamentowych na gruntach znajdujących się głębiej, tj. piaskach rzecznych.

7. Należy unikać posadawiania fundamentów poniżej zwierciadła wody gruntowej.

8. Miejsca wykonania wierceń i ewentualnych sondowań z określeniem rzędnych terenu należy

zlokalizować na mapie geodezyjnej do celów projektowych otrzymanej od inwestora.

9. Wyniki badań w postaci ekspertyzy geotechnicznej przedkładamy inwestorowi w 3-4 egzemplarzach.

Zadanie 2.

Duża międzynarodowa firma chciałaby wybudować wysoki biurowiec reprezentacyjny na skarpie przy

ulicy Foksal w Warszawie. Jakie należy przedsięwziąć kroki aby dokonać oceny warunków geologiczno-

inżynierskich dla posadowienia takiego obiektu?

Przykłady projektowania badań

1. Dla tego typu obiektów będzie konieczne sporządzenie dokumentacji geologiczno-inżynierskiej.

Wynika to z rozmiarów obiektu oraz

jego położenia w zasięgu procesów geodynamicznych (osuwiskowych).

2. Zapoznajemy się z projektem biurowca zwracając szczególnie uwagę na planowaną głębokość

posadowienia, rozmiary obiektu i planowane obciążenia oraz sposób posadowienia.

33

3. Analizujemy geologiczne materiały archiwalne, zdjęcia lotnicze w celu zebrania informacji o rozwoju

form osuwiskowych. Pod tym kątem dokonujemy przeglądu terenu.

4. Należy zapoznać się z opracowaniami dotyczącymi warunków posadowienia dla sąsiednich budynków.

5. Ustalamy kategorię geotechniczną obiektu (III).

6. W zależności od ilości poziomów parkingowych i tym samym głębokości posadowienia jak również

wywieranych obciążeń projektujemy otwory badawcze w rozstawie ok. 15-20 m do głębokości ok. 15-25

m.

7. Przygotowujemy projekt prac geologicznych wymagany przy sporządzaniu dokumentacji geologiczno-

inżynierskiej i przedkładamy go w imieniu inwestora w Biurze Ochrony Środowiska m.st. Warszawy

celem zatwierdzenia.

8. Ponieważ projektowany obiekt zlokalizowany jest w strefie krawędziowej musimy przeprowadzić

analizę stateczności zbocza i przewidzieć występowanie innych niekorzystnych zjawisk geologicznych, tj.

zjawisk glacitektonicznych.

9. Skomplikowane warunki gruntowe narzucają duży zakres badań terenowych i laboratoryjnych.

Pozwolą one w sposób racjonalny zaprojektować sposób posadowienia i wielkość fundamentów

10. Dodatkowym utrudnieniem jest bliskość podziemnej linii kolejowej o dużym natężeniu ruchu, co

stanowi podstawę do zaprojektowania

badań laboratoryjnych dla oceny wpływu obciążeń dynamicznych na grunty podłoża budowlanego.

11. W celu określenia parametrów fizyczno-mechanicznych projektujemy badania:

- terenowe – sondowania statyczne CPT, sondowania dylatometryczne, pobierania próbek

- laboratoryjne - konsystencji, uziarnienia, spójności, kąta tarcia wewnętrznego, modułów odkształcenia

w aparacie trójosiowym, konsolidacji i modułów ściśliwości w konsolidometrze Rowe’a.

12. Taki obiekt spowoduje znaczne zmiany w dotychczasowym stanie naprężeń i stosunkach wodnych.

Realizacja głębokich wykopów będzie

wymagała ich odwodnienia. Należy sporządzić prognozę zmian zachodzących w środowisku gruntowym

w trakcie realizacji i eksploatacji obiektu inżynierskiego.

13. Po zatwierdzeniu projektu prac geologicznych należy zgłosić zamiar przystąpienia do robot

geologicznych z 2-tygodniowym wyprzedzeniem.

14. Wyniki przeprowadzonych badań wraz z wszystkimi wymaganymi informacjami (kartami otworów,

przekrojami geologiczno-inżynierskimi) w formie dokumentacji geologiczno-inżynierskiej w

4 egzemplarzach przedkłada się do zatwierdzenia w Biurze Ochrony Środowiska m.st. Warszawy w

PKiN.

15. Zatwierdzoną dokumentację geologiczno-inżynierską przekazuje się inwestorowi (projektantowi).