Gruntoznawstwo inżynierskie (Pisarczyk Stanisław)

Tytuł Gruntoznawstwo inżynierskie Autor Stanisław Pisarczyk Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-17843-7 Rok wydania 2015 Warszawa Wydanie 2 ilość stron 376 Format pdf Spis treści Przedmowa 13 1. Wiadomości wstępne 15 1.1. Określenie gruntoznawstwa inżynierskiego 15 1.2. Pojęcie gruntu budowlanego i podłoża budowlanego 16 1.3. Cechy gruntów a praktyka inżynierska fundamentowania 16 1.4. Gruntoznawstwo inżynierskie a nauki pokrewne 17 2. Podstawowe wiadomości o pochodzeniu skał i gruntów 19 2.1. Budowa skorupy ziemskiej 19 2.2. Procesy geologiczne 19 2.3. Podział skał ze względu na ich genezę 21 2.4. Zaburzenia tektoniczne i trzęsienia ziemi 25 2.5. Wietrzenie 26 2.6. Zjawiska krasowe 27 2.7. Utwory akumulacji rzecznej 28 2.8. Utwory akumulacji lodowcowej 30 2.9. Utwory eoliczne 32 2.10. Utwory zastoiskowe i ekologiczne 33 2.11. Gleba 33 3. Ogólna klasyfikacja gruntów budowlanych 35 3.1. Klasyfikacja gruntów budowlanych według PN-86/B-2480 35 3.2. Klasyfikacja gruntów według PN-EN ISO 14688:2006 38 3.2.1. Wprowadzenie 38 3.2.2. Rodzaje gruntów na podstawie uziarnienia 38 4. Fizyczne cechy gruntów 42 4.1. Skład mineralny gruntów i jego wpływ na parametry gruntów 42 4.2. Struktura i tekstura gruntów 45 4.3. Uziarnienie gruntów 46 4.3.1. Wprowadzenie 46 4.3.2. Oznaczanie uziarnienia gruntów 47 4.3.3. Wskaźniki uziarnienia gruntu 49 4.4. Atrybuty fizyczne gruntów 50 4.4.1. Rodzaje cech fizycznych 50 4.4.2. Gęstość właściwa gruntu 51 4.4.3. Gęstość objętościowa gruntu 52 4.4.4. Wilgotność gruntu 53 4.4.5. Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego 55 4.4.6. Porowatość i wskaźnik porowatości gruntu 55 4.4.7. Stopień wilgotności gruntu 56 4.4.8. Stopień zagęszczenia gruntów i stany gruntów niespoistych 57 4.4.9. Granice konsystencji, stopień plastyczności i stany gruntów spoistych 59 4.4.10. Wskaźnik plastyczności 62 4.4.11. Wskaźnik zagęszczenia. Wilgotność stosowna i maksymalna gęstość pojemnościowa szkieletu gruntowego 64 4.4.12. Zależność między wskaźnikiem zagęszczenia i poziomym zagęszczenia gruntów niespoistych 70 5. Ruch wody gruntowej i zjawiska z nim związane 73 5.1. Typy wody w gruncie 73 5.2. Podział wód podziemnych 75 5.3. Podstawowe warunki ruchu wody w gruncie 76 5.4. Filtracja. Prawo Darcy’ego 77 5.5. Filtracja w gruntach spoistych 78 5.6. Wyznaczanie współczynnika filtracji 79 5.6.1. Metody wyznaczania 79 5.6.2. Obliczanie współczynnika filtracji przy pomocy wzorów empirycznych 79 5.6.3. Laboratoryjne metody wyznaczania współczynnika filtracji 80 5.6.4. Wyznaczanie współczynnika filtracji metodą badań polowych 82 5.6.5. Obliczanie współczynnika filtracji w gruntach uwarstwionych 85 5.7. Dopływ wody do studni i rowów 86 5.7.1. Określenia podstawowe 86 5.7.2. Wydatek studni 87 5.7.3. Dopływ wody gruntowej do rowu 88 5.8. Jednoczesne działanie zespołu studzien 90 5.9. Mechaniczne działanie wody na szkielet gruntowy 91 5.9.1. Wypór w gruncie 91 5.9.2. Ciśnienie wody w porach. Naprężenia całkowite i efektywne 92 5.9.3. Fizyczna interpretacja naprężeń całkowitych i efektywnych 93 5.9.4. Ciśnienie spływowe 95 5.9.5. Zjawiska w gruncie wywołane filtracją 96 5.9.6. Sposoby zabezpieczenia gruntów przed zgubnym działaniem filtracji 98 5.10. Równania ruchu wody gruntowej. Siatka przepływu 99 5.10.1. Podstawowe równania ciągłości przepływu wody 99 5.10.2. Siatka przepływu (hydrodynamiczna) 101 6. Mechaniczne cechy gruntów 104 6.1. Ściśliwość gruntów 104 6.1.1. Wprowadzenie 104 6.1.2. Określenie wielkości cechujących ściśliwość i odprężenie gruntu 107 6.1.3. Związki teoretyczne między wielkościami cechującymi ściśliwość gruntu 110 6.1.4. Orientacyjne wartości liczbowe modułów odkształcenia i modułów ściśliwości edometrycznej 111 6.1.5. Laboratoryjne badanie edometrycznego modułu ściśliwości 111 6.1.6. Badanie osiadania zapadowego – współczynnik zapadowości 117 6.2. Solidność gruntów na ścinanie 119 6.2.1. Wprowadzenie. Wzór Coulomba 119 6.2.2. Opór tarcia wewnętrznego i kąt tarcia wewnętrznego 120 6.2.3. Spójność 121 6.2.4. Badanie wytrzymałości na ścinanie w aparacie bezpośredniego ścinania 121 6.2.5. Badanie wytrzymałości na ścinanie w aparacie trójosiowego ściskania 123 6.2.6. Badanie wytrzymałości na ścinanie gruntów gruboziarnistych i kamienistych 131 7. Pęcznienie gruntów spoistych 135 7.1. Wprowadzenie 135 7.2. Badanie wskaźnika pęcznienia 136 7.3. Badanie ciśnienia pęcznienia 137 8. Podstawowe wiadomości z mechaniki skał 141 8.1. Uwagi ogólne 141 8.2. Ogólna charakterystyka skał i masywów skalnych 142 8.2.1. Określenie skał i masywów skalnych 142 8.2.2. Ogólna charakterystyka skał i masywów skalnych jako podłoża budowlanego 142 8.3. Atrybuty określające spękania i szczeliny w skałach 144 8.4. Atrybuty fizyczne skał 145 8.5. Właściwości mechaniczne skał 146 8.6. Badania parametry masywów skalnych w inżynierii wodnej 149 8.6.1. Rozpoznawanie masywów skalnych 149 8.6.2. Badania właściwości masywów skalnych 150 8.7. Geotechniczna klasyfikacja masywów fliszowych 160 8.7.1. Wprowadzenie 160 8.7.2. Klasyfikacja geofizyczna KFG 160 8.7.3. Klasyfikacja geotechniczna KF 161 9. Wpływ temperatury na właściwości gruntów 164 9.1. Wprowadzenie 164 9.2. Wpływ mrozu na grunty 164 9.2.1. Wiadomości ogólne 164 9.2.2. Tworzenie się wysadzin i przełomów 166 9.2.3. Określenie głębokości przemarzania gruntu 167 9.2.4. Kryteria wysadzinowości gruntów 169 9.2.5. Zabezpieczanie obiektów budowlanych przed wysadzinami i przełomami 169 9.3. Wpływ temperatury na atrybuty fizyczne i mechaniczne gruntów 170 9.3.1. Wstęp 170 9.3.2. Wpływ temperatury na zmiany wilgotności gruntu 170 9.3.3. Wpływ temperatury na ściśliwość gruntów spoistych 172 9.3.4. Wpływ temperatury na solidność gruntów spoistych 173 9.3.5. Wpływ temperatury na zagęszczenie gruntów 175 9.3.6. Wpływ temperatury na wodoprzepuszczalność gruntów 175 9.3.7. Wpływ temperatury na przewodnictwo elektryczne gruntów 175 10. Wpływ drgań i wstrząsów na właściwości gruntów 177 10.1. Wprowadzenie 177 10.2. Tiksotropia gruntów 177 10.3. Upłynnienie gruntów 180 10.4. Wpływ drgań na właściwości mechaniczne gruntów 182 10.4.1. Uwagi ogólne 182 10.4.2. Wpływ obciążeń dynamicznych na kąt tarcia wewnętrznego i spójność gruntów 182 10.4.3. Wpływ obciążeń dynamicznych na ściśliwość gruntów 183 11. Wpływ agresywnych skażeń środowiska na właściwości gruntów budowlanych 185 11.1. Wprowadzenie 185 11.2. Warianty substancji zanieczyszczających grunty 186 11.3. Sposoby rozprzestrzeniania się skażeń w gruncie 187 11.4. Wpływ zanieczyszczeń na właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów 187 11.4.1. Wpływ oleju napędowego na cechy fizyczne 187 11.4.2. Wpływ oleju napędowego na atrybuty mechaniczne 189 12. Podstawowe metody wzmacniania i uszczelniania gruntów 191 12.1. Cel wzmacniania i uszczelniania podłoża gruntowego 191 12.2. Podstawowe metody wzmacniania i uszczelniania gruntów 191 12.2.1. Wymiana gruntu 192 12.2.2. Wstępne obciążenie gruntu 192 12.2.3. Dreny pionowe i metoda elektroosmozy 193 12.2.4. Zagęszczanie gruntów 194 12.2.5. Zastrzyki 195 12.2.6. Stabilizacja wgłębna gruntów 200 12.2.7. Zamrażanie gruntu 202 12.2.8. Spiekanie gruntu 203 12.2.9. Zbrojenie gruntów 204 13. Roboty ziemne 213 13.1. Wprowadzenie 213 13.2. Podział gruntów na kategorie i ich parametry 213 13.3. Prace przygotowawcze przed robotami ziemnymi 216 13.3.1. Czynności wstępne 216 13.4. Wykonywanie wykopów 216 13.4.1. Typy wykopów 216 13.4.2. Odwodnienie wykopów fundamentowych 218 13.4.3. Metody odspajania gruntu i realizowania wykopów 222 13.5. Realizowanie nasypów 223 13.5.1. Ogólne zasady wykonywania nasypów 223 13.5.2. Metody zagęszczania gruntów i kontrola jakości zagęszczania 226 13.6. Wykonywanie zasypki 228 13.7. Obliczanie robót ziemnych 228 14. Inżyniersko-geologiczna charakterystyka głównych rodzajów gruntów budowlanych Polski 229 14.1. Wprowadzenie 229 14.2. Ogólna charakterystyka naturalnych gruntów budowlanych wydzielonych obszarów 229 14.2.1. Obszary skał magmowych i metamorficznych 229 14.2.2. Obszary skał osadowych zdiagenezowanych 231 14.2.3. Obszary skał osadowych słabo zdiagenezowanych 233 14.2.4. Obszary gruntów osadowych niezdiagenezowanych 233 14.2.5. Obszary gruntów osadowych niezdiagenezowanych pochodzenia glacjalnego i rzecznego 235 14.3. Ogólna charakterystyka naturalnych gruntów nasypowych 243 14.4. Ogólna charakterystyka gruntów antropogenicznych 244 14.4.1. Odpady powęglowe 244 14.4.2. Odpady hutnicze 245 14.4.3. Odpady paleniskowe 245 14.4.4. Odpady komunalne stałe 246 15. Badania terenowe gruntów 248 15.1. Podstawy prawne realizowania badań gruntów 248 15.2. Cel i zakres badań podłoża gruntowego 248 15.3. Podstawowe prace badawcze 249 15.3.1. Warianty prac badawczych 249 15.3.2. Wykopy, szybiki i otwory badawcze 249 15.3.3. Pobieranie próbek gruntu 254 15.3.4. Ustalanie położenia zwierciadła wody gruntowej i pobieranie próbek wody 254 15.3.5. Makroskopowe rozpoznanie gruntów według PN-88/B-04481 255 15.3.6. Makroskopowe rozpoznanie gruntów według PN-EN ISO 14688-1:2006 259 15.3.7. Sondowanie gruntów 259 15.3.8. Próbne obciążanie gruntów 267 15.3.9. Badania dylatometryczne 270 15.3.10.Badanie wytrzymałości gruntów sondami obrotowymi 273 15.3.11.Badanie gruntów spoistych przyrządami kieszonkowymi 275 15.4. Badania geofizyczne podłoża gruntowego 278 15.4.1. Ogólna charakterystyka badań geofizycznych 278 15.4.2. Badania elektrooporowe 279 15.4.3. Badania radioizotopowe 281 15.4.4. Badania sejsmiczne 285 16. Zasady ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych 289 16.1. Wprowadzenie 289 16.2. Rodzaje warunków gruntowych 290 16.3. Podział obiektów budowlanych na kategorie 290 16.4. Zakres badań geotechnicznych podłoża gruntowego 292 16.5. Opracowanie dokumentacji badań podłoża gruntowego 296 16.5.1. Zawartość dokumentacji 296 16.5.2. Zasady wyznaczania uogólnionych wartości parametrów geotechnicznych 298 16.5.3. Metoda statystyczna określania wartości parametrów geotechnicznych normowych i obliczeniowych według PN-81/B-03020 299 16.5.4. Określanie wartości parametrów geotechnicznych według Eurokodu 7 300 16.6. Dokumentacja geologiczno-inżynierska 301 16.6.1. Wiadomości wstępne 301 16.6.2. Wymogi, jakim powinna odpowiadać dokumentacja geologiczno - inżynierska niezbędna do posadowienia obiektów budowlanych 302 17. Naprężenie w ośrodku gruntowym 303 17.1. Założenia do wyznaczania naprężenia w ośrodku gruntowym w stanie sprężystym 303 17.2. Wyznaczanie naprężenia pierwotnego 303 17.3. Wyznaczanie składowych naprężenia od obciążeń zewnętrznych 305 17.3.1. Składowa pionowa naprężenia od siły skupionej 305 17.3.2. Składowa pionowa naprężenia od obciążenia ciągłego 306 17.4. Rozkład i wartości składowych naprężenia w podłożu w poziomie posadowienia fundamentów 309 17.5. Rozkład i wartości naprężenia w podłożu poniżej poziomu posadowienia fundamentów 311 17.6. Obliczanie naprężenia pod nasypami 313 17.6.1. Wprowadzenie 313 17.6.2. Rozkład naprężenia od obciążeń pasmowych równomiernych 313 17.6.3. Rozkład naprężenia od obciążeń pasmowych trójkątnych 315 18. Nośność i odkształcalność podłoża gruntowego 317 18.1. Wprowadzenie 317 18.2. Obliczanie nośności podłoża gruntowego według PN-81/B-03020 319 18.2.1. Wiadomości ogólne 319 18.2.2. Obliczenia I stanu granicznego według PN-81/B-03020 319 18.2.3. Obliczenia II stanu granicznego według PN-81/B-03020 324 18.2.4. Obliczenia osiadań fundamentów według PN-81/B-03020 324 18.2.5. Przebieg odkształceń w czasie 326 18.3. Obliczanie nośności fundamentów według PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7 331 18.3.1. Wprowadzenie 331 18.3.2. Warunki obliczeniowe stanów granicznych nośności fundamentów bezpośrednich według Eurokodu 7 332 18.4. Sprawozdanie stanów granicznych użytkowalności i obliczanie osiadań fundamentów według PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7 338 18.4.1. Stany graniczne użytkowalności 338 18.4.2. Obliczanie osiadań fundamentów 339 19. Stateczność zboczy i skarp 341 19.1. Ruch mas ziemnych i przyczyny jego powstawania 341 19.2. Podział osuwisk 342 19.3. Metody określenia zagrożenia osuwiskami 344 19.3.1. Rozpoznanie geomorfologiczne 344 19.3.2. Rozpoznanie geologiczne 344 19.3.3. Rozpoznanie hydrogeologiczne 345 19.4. Metody obliczania stateczności skarp i zboczy 345 19.4.1. Warunki stateczności zboczy 345 19.4.2. Stateczność skarp w gruntach niespoistych 346 19.4.3. Stateczność skarp w gruntach spoistych 348 19.5. -Ocena stateczności skarp metodą stanu granicznego nośności według PN - EN 1997-1:2008 Eurokod 7 353 19.5.1. Wprowadzenie 353 19.5.2. Stateczność skarp w gruntach niespoistych 354 19.5.3. Stateczność skarp w gruntach spoistych 355 19.6. Zabezpieczenie stateczności zboczy i skarp nasypów 356 19.6.1. Zabezpieczenie stateczności zboczy 356 19.6.2. Zabezpieczenie stateczności skarp nasypów 358 20. Parcie i odpór gruntu 360 20.1. Wprowadzenie 360 20.2. Założenia obliczeniowe według teorii Coulomba 361 20.3. Wyznaczanie parcia czynnego i odporu na ściany oporowe w gruntach niespoistych 362 20.3.1. Wyznaczanie parcia czynnego gruntu 362 20.3.2. Wyznaczanie parcia biernego 363 20.4. Wyznaczanie parcia czynnego i odporu na ściany oporowe w gruntach spoistych 365 20.5. Wyznaczanie parcia spoczynkowego gruntu 366 20.6. Wyznaczanie parć w podłożu uwarstwionym z naziomem obciążonym równomiernie 367 20.7. Zależność parcia czynnego i odporu od przemieszczeń i odkształceń ścian oporowych 367 20.8. Obliczanie parcia gruntu na obudowę wykopów 369 Literatura 370 Normy, instrukcje, wytyczne 374