Nazwa Tel. Opiekun. Laboratorium Gruntów Nienasyconych dr Emilia Wójcik. dr Emilia Wójcik mgr Marek Wróbel. Sekretariat Laboratorium

Transkrypt

1 Nazwa Tel. Opiekun Laboratorium Gruntów Nienasyconych dr Emilia Wójcik Sekretariat Laboratorium dr Emilia Wójcik mgr Marek Wróbel Laboratorium Zaawansowanych Metod Mechaniki Gruntów (I) Laboratorium Zaawansowanych Metod Mechaniki Gruntów (II) dr Marek Barański dr Tomasz Szczepański Laboratorium Zaawansowanych Metod Mechaniki Gruntów (III) Laboratorium Właściwości Reologicznych i Analizy Termicznej dr Ireneusz Gawriuczenkow Laboratorium Właściwości Sorpcyjnych, Gęstości Właściwej i Objętościowej Laboratorium Skaningowej Mikroskopii Elektronowej i Mikroanalizy Laboratorium preparatyki próbek do SEM Laboratorium Analiz Granulometrycznych dr Dorota Izdebska-Mucha dr Jerzy Trzciński dr Jerzy Trzciński mgr Marek Wróbel dr Jerzy Trzciński mgr Leszek Kieszczyński Przygotowalnia Próbek mgr Leszek Kieszczyński Magazyn i Wstępna Przygotowalnia Próbek mgr Waldemar Granacki

2 BADANIA TRÓJOSIOWE Trzy nowoczesne, elektronicznie sterowane stanowiska do trójosiowych badań statycznych w warunkach napręŝeń efektywnych (GDS, CONTROLS) Dwa specjalistyczne, elektronicznie sterowane stanowiska do badań cyklicznych w zakresie częstotliwości do 10 Hz i do 70 Hz z moŝliwością określenia kształtu fali lub zadania na próbkę zarejestrowanych w rzeczywistości drgań (GDS, CONTROLS) Badania do maksymalnych ciśnień w komorze 3,5 MPa, pomiar ciśnienia porowego do 2 MPa Badania standardowe (CU, CD, UU), jak równieŝ moŝliwość zadawania dowolnych ścieŝek obciąŝenia, prędkości i innych parametrów badania Średnice badanych próbek: 38, 50, 70, 100, 150 mm Pomiary w stanie pełnego nasycenia (technika back pressure) Badania z uwzględnieniem stanu nienasyconego (sterowniki i czujniki ciśnienia i objętości powietrza) Wewnątrzkomorowy pomiar małych odkształceń przy pomocy czujników napróbkowych (LVDT, Hall effect) Pomiar prędkości fal poprzecznych i podłuŝnych na dowolnym etapie badania (Bender element) Połączenie w jednym badaniu technik pomiaru fali i wewnętrznego pomiaru odkształceń pozwala na określenie charakterystyki zmienności sztywności w szerokim zakresie odkształceń Badania filtracji (metody stałego i zmiennego spadku, stałej objętości) w dowolnym stanie napręŝeń efektywnych Ogromna róŝnorodność i elastyczność sprzętu do konfigurowania zestawień sprzętowych do celów niestandardowych badań naukowych i badawczych STANOWISKO TRÓJOSIOWYCH BADAŃ DYNAMICZNYCH, STATYCZNYCH, ORAZ Z MOśLIWOŚCIĄ UWZGLĘDNIENIA STANU NIEPEŁNEGO NASYCENIA GRUNTU, A TAKśE POMIAR ODKSZTAŁCEŃ BEZPOŚREDNIO NA PRÓBCE

3 BADANIA TRÓJOSIOWE cd. t = 0,5(σ1-σ3) [kpa] Linia wytrzymałości - napręŝenia efektywne 250 kpa 520 kpa 750 kpa 1000 kpa 1300 kpa linia wytrzymałości c' = 27 kpa φ' = 12 τ = σ n tg s' =0,5(σ' 1 +σ' 3 ) [kpa] 350 WYNIKI BADAŃ WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE t = 0,5(σ1+σ3) [kpa] kpa 520 kpa 750 kpa 1000 kpa 1300 kpa Odkształcenie osiowe ε [%] STANOWISKO TRÓJOSIOWYCH BADAŃ STATYCZNYCH STANOWISKO TRÓJOSIOWYCH BADAŃ DYNAMICZNYCH (DO 70 Hz, ŚREDNICA PRÓBKI 100 mm) Charakterystyki wytrzymałościowe, parametry c, φ (efektywne i całkowite) w statycznym lub cyklicznym stanie napręŝeń Charakterystyka odkształceniowa w małym zakresie odkształceń Współczynnik parcia spoczynkowego K o Charakterystyki przepuszczalności gruntu, współczynnik filtracji k

4 INNE BADANIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE Aparaty bezpośredniego ścinania z automatyczną akwizycją danych (Wykeham Farrance) Aparat Ring Shear do badań wytrzymałości rezydualnej (waŝny parametr w określaniu długotrwałej stateczności skarp i zboczy) Aparat Vane Test (skrzydełkowy aparat do oceny wytrzymałości w laboratorium) APRARAT RING SHEAR napręŝenie ścinające [kpa] WYNIKI BADAŃ WYTRZYMAŁOŚCI REZYDUALNEJ czas [s] 140 napręŝenie ścinające τ [kpa] napręŝenie normalne σ [kpa] APARAT VANE TEST PIERŚCIEŃ APARATU RING SHEAR Parametry wytrzymałościowe c, φ (maksymalne) Parametry wytrzymałościowe c, φ (rezydualne)

5 BADANIA PARAMETRÓW SPRĘśYSTYCH W LABORATORIUM Dwa stanowiska z komorami trójosiowymi do badań właściwości spręŝystych gruntu w zakresie małych odkształceń (typu bender elements BE) (GDS oraz konstrukcja własna) Trzy pary czujników mogą być jednocześnie umieszone na próbce w róŝnych płaszczyznach, pozwalając badać anizotropię ośrodka Aplikacja róŝnych częstotliwości i kształtów fali MOśLIWE PŁASZCZYZNY PRZEJŚCIA FAL W TRAKCIE BADAŃ PODSTAWA I KOPUŁKA JEDNEJ Z KOMÓR WYPOSAśONYCH W BENDER ELEMENTS WYKRES Z REJESTRACJI FALI WEJŚCIOWEJ I WYJŚCIOWEJ KOMORA DO BADAŃ SPRĘśYSTYCH Z SYSTEMEM WEWNĘTRZNYCH PRĘTÓW 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 czas [ms] sygnał źródłowy sygnał wynikowy początek i koniec przejścia fali Prędkość fali poprzecznej V s Prędkość fali podłuŝnej V p Moduł ścinania G Moduł odkształcenia objętościowego K Moduł spręŝystości E Współczynnik Poissona ν

6 BADANIA PARAMETRÓW SPRĘśYSTYCH IN SITU Aparatura geofizyczna (sejsmika powierzchniowa) CSWS i SASW (GDS) do badania sztywności podłoŝa w warunkach in situ (moduły dynamiczne, parametry spręŝyste) wyposaŝona w wibratorowy system wzbudzania drgań, w pełni sterowany elektronicznie. Zakres częstotliwości 6-600Hz. Szybka, nieinwazyjna metoda oznaczania parametrów dynamicznych w rzeczywistym stanie napręŝeń, przydatna do rozpoznania sztywności ośrodka gruntowego, równieŝ do oceny podsypek drogowych, nasypów kolejowych itp. Parametr G max jest kluczowy w projektowaniu obiektów pracujących w dynamicznym stanie napręŝeń (np. elektrownie wiatrowe). APARATURA SEJSMICZNA DANE UZYSKIWANE ON-LINE W TRAKCIE BADANIA CSWS głębokość [m] 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5,00-6,00-7,00-8,00-9,00-10,00-11,00-12,00-13,00-14,00 PROFIL SZTYWNOŚCI moduł ścinania, G max [MPa] [Mpa] APARATURA SEJSMICZNA Profil sztywności w podłoŝu gruntowym (wyraŝony modułem ścinania G max lub modułem spręŝystości E versus głębokość) średnio do 15 m, maksymalnie do ok. 30 m głębokości

7 BADANIA ŚCIŚLIWOŚCI Konsolidometr Rowe-Bardena w pełni zautomatyzowane stanowisko (GDS) do badań ściśliwości gruntu w stanie pełnego i niepełnego nasycenia, z pomiarem ciśnienia wody w porach, przy stałym przyroście obciąŝenia (CRL), odkształcenia (CRS) lub dowolnym innym programie (np. IL), z wykorzystaniem techniki back pressure. UmoŜliwia równieŝ badania parametrów filtracji ze stałym lub zmiennym spadkiem hydraulicznym, metodą stałej objętości i in. Konsolidometr UPC do badań z kontrolowanym ciśnieniem ssania w próbce Konsolidometr wysokociśnieniowy (zakres do 20 MPa) Edometry STANOWISKO KONSOLIDOMETRÓW ROWE-BARDENA I UPC KOMORA UPC 0,9 KRZYWE ŚCIŚLIWOŚCI 0,85 wskaźnik porowatości e [-] 0,8 0,75 0,7 KOMORA ROWE-BARDENA 0,65 0, efektywne napręŝenie pionowe σ' v [kpa] Wskaźnik prekonsolidacji OCR Wskaźnik uplastycznienia YSR Współczynnik konsolidacji c v Moduł ściśliwości M Charakterystyki filtracyjne gruntów EDOMETRY

8 BADANIA FILTRACJI Pomiary filtracji w komorach trójosiowych w dowolnym stanie napręŝeń, przy uŝyciu metod stałego lub zmiennego spadku lub stałej objętości. Rozdzielczość zadawania i pomiaru ciśnień i objętości przepływającej cieczy wynosi odpowiednio 1 kpa i 1 mm 3 Pomiary filtracji w komorze konsolidometru Rowe-Bardena, pod dowolnym obciąŝeniem, przy uŝyciu metod stałego lub zmiennego spadku lub stałej objętości. Rozdzielczość zadawania i pomiaru ciśnień i objętości przepływającej cieczy wynosi odpowiednio 1 kpa i 1 mm 3 Aparat Geonor h-200a do pomiaru filtracji metodą stałego gradientu Panel kontrolny Humboldt, z komorą do badania filtracji i dodatkowymi akcesoriami (toxic interface chamber) umoŝliwiającymi badania z uŝyciem substancji zanieczyszczonych Pośrednie metody obliczania parametrów filtracji z teorii konsolidacji APARAT GEONOR PANEL KONTROLNY HUMBOLDT INTERFACE DO BADANIA GRUNTÓW ZANIECZYSZCZONYCH Charakterystyki filtracji (wyraŝone np. współczynnikiem filtracji k) w róŝnych stanach napręŝeń i skonsolidowania

9 WYZNACZANIE CIŚNIENIA SSANIA GRUNTÓW Stosowane metody: Bibuły filtracyjnej Talerzy ciśnieniowych Tensjometryczna Psychrometryczna Wyznaczanie wartości ssania gruntów, szczególnie ekspansywnych, jest niezbędne przede wszystkim w celu oceny potencjalnych moŝliwości zmian objętości podłoŝa gruntowego, ale takŝe dla prawidłowego wyznaczenia parametrów mechanicznych tego gruntu do celów projektowych. Na podstawie kształtu i przebiegu krzywej charakteryzującej układ grunt-woda moŝna uzyskać szereg informacji odnośnie potencjalnej moŝliwości danego gruntu do wchłonięcia wody lub jej utraty przy przejściu z danego poziomu ssania na wyŝszy lub niŝszy poziom, a takŝe aktualnego poziomu ssania na podstawie informacji o aktualnej wilgotności/nasyceniu badanego gruntu. Mając takie informacje moŝna wnioskować o skurczu lub pęcznieniu gruntu, a więc prognozować procesy deformacji podłoŝa. TALERZE CIŚNIENIOWE wilgotność objętościowa [%] ciśnienie ssania [kpa] PSYCHROMETR Ssanie matrycowe Ssanie całkowite Charakterystyki retencji gruntów spoistych