Pytania - opracowanie.docx

1. Wymienić podstawowe zadania mechaniki gruntów.

Mechanika gruntów stanowi dział wiedzy inżynieryjnej, zajmujący się warunkami równowagi oraz odkształceniami zachodzącymi w wyniku działania sił w ośrodkach skalnych, okruchowych i rozdrobnionych. Znajomość ta jest niezbędna dla inżynierii lądowej i wodnej. Bez analizy zjawisk, nie da się nic zrobić. Mechanika gruntów ma na celu dać konstruktorowi możliwość oceny zjawisk wywołanych w podłożu wprowadzeniem sztucznego obiektu oraz pomóc odpowiedzieć na pytanie czy wznosząc obiekt nie zakłócimy panującej równowagi w danym terenie lub nie uaktywnią się czynne procesy geologiczne.

2. Jakie są szczególne zadania geotechniki?

Geotechnika- nauka szersza od mechaniki gruntów o takie zagadnienia jak:
- gruntoznawstwo inżynierskie,
- mechanika gruntu i fundamentowanie,
- geologia inżynierska,
- mechanika budowli,
- teoria plastyczności sprężystości.
Główną nauką geotechniki jest mechanika gruntów. Jest to nauka o stanach naprężenia i odkształcenia podłoża gruntowego pod wpływem działających obciążeń.
Zadania geotechniki:
- ustalenie warunków wodno-gruntowych,
- wyznaczenie dopuszczalnych obciążeń podłoża i wymiarowania fundamentu dla dróg,
- zabezpieczenie stateczności budowli,
- właściwe wykonawstwo robót fundamentowych i ziemnych,
- monitoring geotechniczny zaprojektowanych i zrealizowanych obiektów.

3.Co rozumiemy przez termin grunty budowlane?

Gruntem budowlanym nazywamy tworzywo zewnętrznej warstwy skorupy ziemskiej będącym w strefie oddziaływania obciążenia nowonanoszonej budowli lub też używanych gruntów używanych jako materiał do budowy.   Grunty budowlane dzielimy na :

-skały

-grunty mineralne

-grunty organiczne

-grunty nasypowe

-grunty antropologiczne (rodzime)

4. Klasyfikacja gruntu.

Według normy PN-86 B-02480

Podział gruntów budowlanych

 

Podział ze względu na frakcje: Norma 14688-2

Tab. 5

Kryterium klasyfikowania według Normy 14688-2

Nazwy i symbole gruntów wg dotychczasowej klasyfikacji polskiej i nowej klasyfikacji:

A teraz pobawimy się w rozszyfrowywanie poszcz. gruntów i hybryd z domieszkami po Symbolach:

LBo              DUZE GLAZY(LARGE BOULDER)
Bo              GŁAZY(BOULDER)
xBo              x- dowolne kombinacje!
boCo              Kamienie z głazami xD
coBo              Głazy z kamieniami? xD

Co              KAMIENIE(COBBLE)
saCo              Kamienie piaszczyste?
grCo              Kamienie ze żwirem
sagrCo              Kamienie ..?

Gr              ŻWIR
CGr/MGr/FGrGRUBY(COARSE)/SREDNI(MEDIUM)/DROBNY(FINE)
coGr              Żwir z domieszką kamieni..?
cosaGr              Żwir piaszczysy z kamieniami.
saGr              Żwir piaszczysty
sasiGr              Żwir pylasto-piaszczysty
sisaGr              Żwir piaszczysto-pylasty(pospółka ilasta)
grsiSa              Piasek pylasty ze żwirem
grSa              Piasek ze żwirem


Sa              PIASEK(SAND)
CSa/MSa/FSa
siGr              Żwir pylasty
siSa              Piasek zapylony
clSa              Piaselzailony
saclGr              Żwir ilasty z piaskiem
clGr              Żwir ilasty (pospółka ilasta)
orSa              Piasek z frakcjami organicznymi (piasek organiczny?)

Or- grunty organiczne

Si              PYŁ(SILT)
CSi/MSi/FSi
saSi              Pył piaszczysty
sagrSi              ?
saclSi              Glina pylasta
sasiCl              Glina ilasta
clSi              Pył ilasty
siCl              Ił pylasty

Cl              IŁ(CLAY)
sagrCl              ?
orSi              Pył z fr. Organicznymi?
orCl              Ił z fr. Organicznymi?


Mg              ?

5. Podać fazy budujące grunty. 

Grunt składa się z oddzielnych ziarn i cząstek tworzących porowaty układ. Zależnie od okoliczności powstawania gruntu, jego obciążenia i wilgotności pory w gruncie wypełnia woda lub powietrze, a najczęściej obie te substancje razem.

Faza gazowa – powietrze (para wodna i gazy)
Faza ciekla – woda z różną zawartością rozpuszczalnych soli

Faza stała – ziarna i cząstki w postaci okruchow skalnych o określonych warunkach technicznych

6. Wymienić główne minerały budujące fazę stałą gruntu.

Pierwotne (ok. 92%) to:
+ kwarc
+ mika
+ pirokseny
+ kalcyt
+ hornblenda

Z nich tworzy się minerały wtórne – ilaste (montmorillonit, kaolinit, illit). Mają one bardzo małe wymiary ziarn (>0,05 mm) i tworzą cząstki. Mimo różnego składu mineralogicznego, mają zbliżone właściwości fizyczne i mechaniczne. Nie wykazują zależności właściwości fizycznych i mechanicznych od składu mineralogicznego. Również skład mineralny nie wpływa na strukturę gruntu. Odmienne zjawisko występuje w minerałach wtórnych, występujących w postaci cząstek.

7. Kategorie geotechniczne:

Kategoria 1
Obejmuje proste konstrukcje niewielkich obiektów budowlanych w prostych warunkach gruntowych, dla których wystarcza jakościowe określenie właściwości gruntów. Badania kat. 1 można stosować jedynie przy wstępnie rozpoznanych warunkach gruntowych, niewielkich obiektach i gdy zagrożenie życia ludzkiego jest małe. Zastosowanie kat. 1 jest możliwe tylko w przypadkach zwykłych konstrukcji i gdy występują proste war. gruntowe, przy czym uwzględniać należy doświadczenia sąsiednich budowli. Przykłady:
- jedno lub 2 kondygnacyjne budynki o prostej konstrukcji,
- budynki rolnicze przy max obc. Na słup 250kN a na ściany 100kN/m,
- ściany oporowe i zabezpieczenia wykopów, gdy różnica poziomów nie przekracza 2m,
- płytkie wykopy powierzchni zwierciadła wody,
- nasypy do wys. 3m.
 

Kategoria 2 dokumentacja geotechniczna
Obejmuje konstrukcje i fundamenty niepodlegające szczególnemu zagrożeniu w prostych lub przy mało skomplikowanych obciążeniach. Są projektowane i wykonywane z zastosowaniem powszechnie używanych metod. Przykłady:
- konstrukcje usadowione na bezpiecznych i płytkich fundamentach palowych,
-ściany oporowe wyższe niż w kat 1 lub inne konstrukcje oporowe utrzymujące grunt lub wodę,
- przyczółki i filary mostowe (skrajne podpory),
- nasypy i budowle ziemne poza kat 1,
- nawierzchnie lotnisk o sztywnej i podatnej konstrukcji,
- kotwy gruntowe,
- tunele w twardych, niespękanych skałach, nie wymagające pełnej szczelności.

Kategoria 3 dokumentacja geologiczno-inżynierska i geotechniczna.
Obejmuje:
- obiekty duże i rzadko występujące,

- obiekty wrażliwe na osiadania konstrukcji,

- obiekty w skomplikowanych warunkach gruntowych,

- obiekty na obszarach czynnych procesów geologicznych, szkód górniczych,

- konstrukcje zagrażające środowisku,
- budowle wysokie o szczególnych obciążeniach,
- budowle z wielokondygnacyjnymi podziemiami,
- zapory działające w warunkach dużej różnicy ciśnień,
- przejścia komunikacyjne pod drogami o dużym natężeniu ruchu.

8. Scharakteryzować minerały ekspansywne pod kątem budownictwa

Minerały ekspansywne (grunty ekspansywne)  -  są gruntami na których ciężko posadowić budowlę.

Przez termin ekspansywność rozumiemy pęcznienie gruntów. Pęcznienie polega na zmianie objętości  (powiększaniu ich objętości przy pochłanianiu wody). Zdolność  pochłaniania wody związana jest z hydrofilnym charakterem minerałów ilastych, wchodzących w skład gruntów spoistych oraz z ich dużą powierzchnią właściwą. Pęcznienie gruntu może prowadzić do ich rozpadu pod działaniem wody powodując rozmakanie gruntu. Głównymi czynnikami wpływającymi na charakter pęcznienia gruntów są:

-skład i struktura gruntu

-skład kationów wymiennych

-cechy strukturalno-teksturalne (wilgotność)

Na ekspansywność ma wpływ wilgotność początkowa ( w miarę wzrostu wilgotności początkowej pęcznienie maleje).

W wielu obiektach posadowionych na gruntach ekspansywnych (trzeciorzędowe iły poznańskie – Bydgoszcz leży na takim podłożu) obserwuje się rysy spękania budynku i .Iły poznańskie swoim terytorium obejmują blisko połowę Polski. Podłoże charakteryzuje się stefową budową przestrzenną i dużą zamienialnością  wartości liczbowych parametrów geotechnicznych, które zależą od miejsca i głębokości zalegania. Posadowienie na takim podłożu jest bardzo trudne. Wynika to z niepełnej znajomości pionowych ruchów fundamentów. Wieloletnie obserwacje dowodzą, że przemieszczenia dotyczą nie tylko gruntu, ale również znacznego otoczenia (podłoża) wokół budynku.

9. Powierzchnia graniczna cząstek gruntowych.
Grunty składają się z oddzielnych ziarn i cząstek, które tworzą szkielet gruntowy. Pomiędzy ziarnami lub cząstkami znajdują się pory wypełnione wodą lub wodą i powietrzem(para wodna, gaz), przy czym w każdym przypadku woda pokrywa cząstki gruntowe, a powietrze występuje w postaci większych lub mniejszych pęcherzyków w wodzie.
Powierzchnia graniczna pomiędzy fazą stałą(cząstkami) i fazą ciekłą(wodą) jest miejscem występowania wielu zjawisk natury fizyko-chemicznej( - adsorpcja wody błonkowej jonów, - potencjał elektrokinetyczny, - pojemność wymienna, - kohezja itd.)
Zjawiska te mają istotny wpływ na :

·         Jakość i pracę gruntu

·         Decydują o jego strukturze

·         Decydują o jego ściśliwości

·         Decydują o jego wytrzymałości

·         Decydują o możliwości wzmocnienia danego gruntu za pomocą odp. środków fiz. Lub chem. (tzw. stabilizacja gruntu.)

Intensywność zjawisk dla różnych gruntów jest różna i zależy od składu mineralnego ich ziarn i cząstek, od składu chemicznego roztworu wodnego, oraz od wielkości powierzchni granicznej.
Wielkość powierzchni granicznej ziarn i cząstek gruntu, w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu, nazywamy jego powierzchnią graniczną właściwą.
Im drobniejsze są cząstki danego ośrodka, tym większa jest jego powierzchnia graniczna i tym większa aktywność fizyko-chemiczna.
Np. piasek o śr. ziarn ok 1mm ma pow. właściwą około 6mm2/mm3 podczas gdy ił o wym. Mniejszych niż 0,002 mm będzie miał pow. właściwą tysiąckrotnie większą.

10. Wymienić rodzaje wody w gruncie. 

Wg Wiłuna:

Woda w gruncie występuje w postaci:

              - wody błonkowej przywartej na powierzchni cząstek gruntowych

...