ANALIZA WYNIKÓW WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCINANIE GRUNTÓW SPOISTYCH Z REJONU OSTROWA WIELKOPOLSKIEGO NA PODSTAWIE RÓŻNYCH METOD BADAWCZYCH

Transkrypt

1 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud 37 nr 1 (70) 2014, s ANALIZA WYNIKÓW WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCINANIE GRUNTÓW SPOISTYCH Z REJONU OSTROWA WIELKOPOLSKIEGO NA PODSTAWIE RÓŻNYCH METOD BADAWCZYCH Krzysztof Chudy 1), Katarzyna Pawlak 2) 1) KGHM CUPRUM sp. z o.o. CBR, ul. gen. Wł. Sikorskiego 2-8, Wrocław, k.chudy@cuprum.wroc.pl 2) Absolwentka Geologii, Uniwersytet Wrocławski, Masłowo, ul. Śląska 61a, Rawicz, katarzyna.pawlak871@wp.pl Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki laboratoryjnych badań wytrzymałości gruntów spoistych na ścinanie z rejonu Ostrowa Wielkopolskiego, zaburzonych glacitektonicznie. Głównym celem pracy była praktyczna analiza związków parametrów wytrzymałościowych gruntów spoistych od właściwości fizycznych i programu badań oraz ocena zmienności wytrzymałości na ścinanie w obrębie danej populacji. Badania wykonano dla gruntów w stanie nienaruszonym bezpośrednio w terenie oraz o naruszonej strukturze metodami laboratoryjnymi, bez drenażu. Z punktu widzenia mechaniki gruntów, jako wskaźniki klasyfikacyjne zaproponowano: kształt formy, wielkości naprężeń normalnych oraz wartości wilgotności granicy płynności i stopnia plastyczności. Szczegółową analizę parametrów wytrzymałościowych zinterpretowano w odniesieniu do obowiązującej normy PN-81/B Słowa kluczowe: wytrzymałość na ścinanie, zaburzenia glacitektoniczne, grunty spoiste, stopień plastyczności, kąt tarcia wewnętrznego, kohezja PRELIMINARY STUDIES SHEAR STRENGTH OF COHESIVE SOILS IN THE OSTRÓW WIELKOPOLSKI REGION ON THE BASIS OF VARIOUS RESEARCH METHODS Abstract The paper describes the results of laboratory investigations performed to explore shear strength of glaciotectonically disturbed cohesive soils obtained from the Ostrów Wielkopolski region. The main purpose of this study was to conduct a practice analysis of shear strength parameters of cohesive soils and a research program. This report is also an attempt to assess the variability of shear strength within one particular population. The research of undisturbed soil was conducted directly in the field, whereas the samples of disturbed soil were investigated in controlled laboratory without drainage enforcement. In terms of mechanical properties there were chosen following indicators for the classification: shape, total stress, magnitude of humidity for fluidity limit and degree of plasticity. The detailed analysis of the parameters was interpreted in regard to the current standards PN-81/B Key words: shear strength, glacitectonically disturbed, cohesive soils, plasticity degree, angle of internal friction, cohesion

2 38 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie Wstęp Ze względu na trójfazową budowę gruntu spoistego, jego właściwości ulegają ciągłym zmianom np. na skutek zmian wilgotności czy też porowatości, czy na skutek konsolidacji [3]. W związku z tym wytrzymałość na ścinanie nie jest wartością stałą, a ściśle powiązaną z genezą gruntu, grupą konsolidacji, jego stanem, wilgotnością, uziarnieniem i porowatością. W programie badań skupiono się na poznaniu wytrzymałości maksymalnej charakterystycznej dla stanów: zwartego i półzwartego, często omijanych w normach krajowych dla aparatu skrzynkowego. W celu zapewnienia optymalnie zbliżonych warunków: wilgotności, uziarnienia, gęstości, porowatości itp., zdecydowano się świadomie zrezygnować z gruntu o naturalnej strukturze [8] i wyrabiać pastę gruntową do każdego badania. Program badań pozwalał na określenie wpływu poszczególnych czynników na wytrzymałość gruntu spoistego na ścinanie. Kolejne problemy badawcze rozwiązywano uwzględniając wcześniej ustalone wnioski i obserwacje, odpowiednio je systematyzując, by ograniczyć zakres badań laboratoryjnych do najważniejszych i niezbędnych oraz móc podjąć próbę analizy uzyskanych wyników [8]. Program badań laboratoryjnych obejmował m.in.: analizę makroskopową gruntów, analizę granulometryczną, oznaczenie właściwości fizycznych i parametrów wytrzymałościowych badanych gruntów spoistych: mineralnych oraz organicznych, z naciskiem na wytrzymałość na ścinanie τ f. 1. Metodyka badań Głównym celem pracy była praktyczna analiza związków parametrów wytrzymałościowych gruntów spoistych (rejon Ostrowa Wielkopolskiego) od właściwości fizycznych i programu badań oraz ocena zmienności wytrzymałości na ścinanie w obrębie danej populacji. Oznaczono podstawowe wskaźniki identyfikacyjne: wilgotność naturalną w n metodą suszenia w temp oraz gęstość objętościową ρ przy pomocy pierścienia tnącego oraz ich pochodne: gęstość objętościową szkieletu mineralnego ρ d, porowatość n, wskaźnik porowatości e. Analizę granulometryczną wykonano metodą kombinowaną: sedymentacyjną w pierwszym etapie (analiza pipetowa) oraz mechaniczną z pozostałości naważki (analiza sitowa). Wyznaczono granice Atteberga: granicę plastyczności w p (metoda wałeczkowania) oraz granicę płynności w L (metoda penetrometru stożkowego), które pozwoliły określić podstawowe wskaźniki klasyfikacyjne gruntów spoistych: wskaźnik plastyczności I p oraz stopień plastyczności I L i w rezultacie ocenić stan gruntów spoistych. Oznaczenie zawartości części organicznych I om wykonano metodą Tiurina (utlenianie za pomocą dwuchromianu potasu K 2 Cr ). Badania wytrzymałości na ścinanie przeprowadzono w aparacie bezpośredniego ścinania firmy MATEST S277-01, w skrzynkach kwadratowych i okrągłych, zalecanych przez PN-EN ISO [10, 11]: o wymiarach mm i Ф 60 mm, z ramkami pośrednimi tworzącymi strefę ścinania o wysokości h = 25 mm i dwoma płytkami perforowanymi uszczelnionymi bibułą filtracyjną. Do badań wykorzystano materiał gruntowy pobrany do cylindrów o wymiarach Ф 70 mm 97 mm podczas prac polowych. Reprezentatywne próbki pobrano w obrębie poligonów

3 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie 39 badawczych w Ostrowie Wlkp. z czterech głębokości dla ul. Spichrzowej grunty spoiste mineralne i dwóch dla ul. Kaliskiej grunty spoiste organiczne. Ścinania przeprowadzono na paście gruntowej NS, o modyfikowanej wilgotności i konsolidowanej 24h w celu rozproszenia nadciśnienia wody porowej pod przybliżonym naciskiem pionowym Q [kpa]: 197,6 kpa w aparacie skrzynkowym o wymiarach mm. Przy ścinaniu stosowano obciążenie normalne σ n o wielkości 54,48; 108,96; 163,44; 190,68; i 217,93 kpa. 200,1 kpa w aparacie skrzynkowym o wymiarach Ф 60 mm h= 25 mm. Próbki przy ścinaniu poddawano obciążeniu normalnemu σ n o wielkości 52,54; 113,83; 166,36; 192,63; i 218,90 kpa. W teorii na skutek ścinania próbek gruntu o różnych kształtach, powinniśmy uzyskiwać całkowicie przeciwstawne wyniki. Różnice w wynikach uzasadnia się odmiennymi rozkładami naprężeń stycznych i normalnych w wymuszonej powierzchni ścinania (rys. 1). Bardziej korzystne warunki zapewnia forma okrągła, gdzie rozkład w każdym punkcie pola jest równomierny. Prosta przechodząca przez punkty z odchyłką nie większą niż 10% od τ f mogła być przyjęta za prostą Coulomba, opisaną równaniem: f = σ x + c τ (1) gdzie: σ - naprężenie normalne, x stanowi współczynnik kierunkowy prostej τ f, a c jej przesunięcie na osi τ f. Forma: A) kwadratowa i B) okrągła: Q - obciążenie normalne [kg], σ z - naprężenie normalne [kpa], τ f- naprężenie ścinające [kpa], β - kąt padania siły normalnej [ ], z - wysokość [cm], a - długość [cm], r - promień [cm] Rys. 1. Układ działających sił w poszczególnych formach: A - okrągłej, B - kwadratowej (zmodyfikowano na podst. Siuta [13])

4 40 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie Sam kąt tarcia wewnętrznego Ф obliczano za pomocą funkcji cyklometrycznej: Ф = arc tg (x) (2) W przeciwnym przypadku należało zastosować metodę najmniejszych kwadratów. Powolne ścinanie próbek skonsolidowanych dawało wartości zbliżone do Φ i c [14, 9]. Dla każdej badanej próbki określono wilgotność w przed i po badaniu. 2. Właściwości fizyczne Cały rejon Ostrowa Wlkp. zdominowany jest przez procesy i osady związane ze zlodowaceniem środkowopolskim, stadiału mazowiecko-podlaskiego (Warty), które leżą bezpośrednio na starszych osadach plejstoceńskich (gliny zwałowe), a także bezpośrednio na podłożu neogeńskim [4]. Gliny zwałowe stanowią 60-70% opisywanego terenu i tworzą kompleksy o kilkunastometrowych miąższościach i wychodniach w obrębie całego miasta. Tylko lokalne obniżenia zostały wypełnione osadami inetrglacjału emskiego: piaskami, mułkami, iłami, torfami, gytiami jeziornymi [1]. Według obowiązującego podziału gruntów budowlanych [12], badane grunty klasyfikujemy w większości jako gliny zwięzłe. W składzie granulometrycznym (rys. 2) dominowała frakcja pyłowa, której średnia zawartość wynosiła 41,81%. Średnia zawartość frakcji piaskowej wynosiła ponad 33%, a iłowej 24,66% (tab. 1). Rys. 2. Wykres uziarnienia gruntów

5 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie 41 Tabela 1. Procentowa zawartość poszczególnych frakcji [%] L.p. Procentowa zawartość frakcji [%] Nazwa gruntu wg f p f π f i PN-86/B ,40 36,20 21,40 Glina zwięzła 2 42,40 36,10 21,50 Glina zwięzła 3 23,50 45,90 30,60 Ił 4 21,80 47,90 30,30 Ił 5 24,10 50,30 25,60 Glina pylasta zwięzła 6 27,70 46,70 25,60 Glina zwięzła 7 25,70 48,20 26,10 Glina zwięzła 8 24,60 48,80 26,60 Glina zwięzła 9 53,40 29,00 17,60 Glina piaszczysta (Torf) 10 49,70 29,00 21,30 Glina zwięzła (Torf) Gęstość objętościowa wynosiła średnio 2,1 g/cm 3, a gęstość właściwa szkieletu gruntowego 1,8 g/cm 3 przy średniej wilgotności naturalnej 16%. Granica plastyczności wahała się w przedziale od 14 do 18%. Jej zmienność przedstawiono w tab. 2. Największą wartość odnotowano dla iłów z głębokości 1,3 m p.p.t. Wartość granicy płynności zmienia się w przedziale od 30 do 41% (najwyższa dla iłów, a najniższa dla glin zwięzłych z głębokości 0,8 m p.p.t.). Wartości stopnia plastyczności w większości są niższe lub równe 0 i odpowiadają konsystencji zwartej (spąg i strop profilu litologicznego). W przypadku gruntów organicznych dominującą frakcją była frakcja piaszczysta (rys. 2), średnio 51,55% (glina piaszczysta). Grunty charakteryzują się typowa, niską: gęstością objętościową, gęstością objętościową szkieletu mineralnego, porowatością oraz odpowiednio wysoką wilgotnością granicy plastyczności i płynności (tab. 2). Średnia zawartość substancji organicznej została określona w przedziale od 37,60 40,69%. Porównując zawartość pozostałości roślinnych, barwę torfu, wyciskanej wody oraz jej odsączonej ilości w stosunku do całkowitej masy zaklasyfikowano go jako torf amorficzny z dużą ilością humusu [7].

6 42 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie Tabela 2. Własności fizyczne gruntów spoistych Parametr Własności fizyczne gruntów Glina zwięzła Nazwa gruntu wg PN/86B Ił Glina pylasta zwięzła/glina zwięzła Glina zwięzła Glina piaszczysta/ Glina zwięzła (Torf) wilgotność naturalna w n [%] gęstość objętościowa ρ [g/cm 3 ] 2,12 2,07 2,08 2,06 1,12 gęstość objętościowa szkieletu mineralnego ρ d 1,88 1,75 1,78 1,78 0,49 [g/cm 3 ] porowatość n [-] 0,3 0,36 0,34 0,34 0,71 wskaźnik porowatości e [-] 0,43 0,56 0,52 0,52 1,82 wilgotność granicy plastyczności w p [%] wilgotność granicy płynności w L [%] wskaźnik plastyczności I p [%] stopień plastyczności I L [-] -0, , I om [%] brak zawartości substancji organicznej 37,6-40,69 C [%] brak węgla organicznego 21,81-23,6 3. Parametry wytrzymałościowe Procedura badawcza naśladuje monotoniczne obciążanie gruntu do momentu ścięcia jego struktury i osiągnięciu τ max, a dalszym etapie uzyskaniu τ 10%, czyli do chwili osiągnięcia pewnej stałej wartości resztkowej przy kilkakrotnym ścinaniu [14]. Ze względu na duży rozrzut wytrzymałości na ścinanie [8], metodą najmniejszych kwadratów ekstrapolowano proste średnich wytrzymałości na ścinanie dla wybranych zakresów naprężeń normalnych, dobranych w programie badań. Ekstrapolacja pozwoliła na wyznaczenie współczynnika dopasowania R 2 oraz równań prostych dla gruntów, przypisanym konkretnym przedziałom głębokościowym i przynależącym do danej grupy litologicznej. Grunty pochodzenia organicznego charakteryzuje niska początkowa wytrzymałość na ścinanie oraz duża odkształcalność. Analizy reakcji pomiędzy naprężeniami a odkształceniami wskazują także na ogromną rolę konsolidacji podczas obciążania gruntu [6]. W wyniku obciążania uruchamiany zostaje proces wymuszonej pionowej filtracji, co powoduje zmniejszenie porowatości [5] i osiągnięcie odpowiednio niskiego wskaźnika porowatości, typowego w tym wypadku dla gruntów organicznych po zakończeniu konsolidacji. Średnie wartości parametrów wytrzymałościowych dla torfów z głębokości 0,7-1,3 m p. p.t. ścinanych w skrzynce kwadratowej wynoszą Ф=24,84 c=48,86 kpa, z kolei dla skrzynki okrągłej Ф=17,96 c=33,41 kpa (rys. 3).

7 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie 43 Rys. 3. Zależność maksymalnych naprężeń ścinających od naprężeń normalnych dla gruntów spoistych mineralnych: A skrzynka kwadratowa, B skrzynka okrągła i organicznych: C torf

8 44 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie Porównując poszczególne przedziały głębokościowe dla gruntów mineralnych (tab. 3) wynika, iż średnie wartości parametrów wytrzymałościowych dla glin zwięzłych z głębokości 0,8-1,0 m p. p.t., ścinanych w skrzynce kwadratowej wynoszą Ф=16,69 c=9,97 kpa, dla skrzynki okrągłej Ф=23,29 c=32,03 kpa. Dla iłów z głębokości 1,0-1,3 m p.p.t. ścinanych w skrzynce kwadratowej uzyskano Ф=8,11 c=24,26 kpa, a dla skrzynki okrągłej Ф=23,02 c=21,92 kpa. Parametry wytrzymałościowe glin pylastych zwięzłych/glin zwięzłych z przedziału głębokościowego 1,3-1,5 m p.p.t. ścinanych w skrzynce kwadratowej wynoszą Ф=12,69 c=21,67 kpa, z kolei dla skrzynki okrągłej Ф=24,64 c=37,42 kpa. Dla glin zwięzłych z głębokości 1,5-1,8 m p.p.t. ścinanych w skrzynce kwadratowej otrzymano wartości Ф=12,65 c=3,89 kpa, z kolei dla skrzynki okrągłej Ф=29,38 c=28,60 kpa. Najbardziej zbliżone, przesunięte symetrycznie proste rozkładu występują dla warstw środkowych (iłów i glin pylastych zwięzłych), których średnie wilgotności są takie same 18%. Różnica [%] Tabela 3. Różnicowy rozkład parametrów wytrzymałościowych kątów tarcia wewnętrznego Ф i kohezji c Litologia PN-86/ B Głębokość [m p.p.t.] φ [ ] c [kpa] kwadratowa okrągła kwadratowa okrągła < 20 G z 0,8 1,0 16,69 23,29 9,97 32, I 1,0 1,3 8,11 23,02 24,26 21, G πz/g z 1,3-1,5 12,69 24,64 21,67 37,42 > 60 G z 1,5 1,8 12,65 29,38 3,89 28,60 Bardzo dobrze widoczne są zależności, pomiędzy poszczególnymi obciążeniami (rys. 3). W przypadku form kwadratowych, największy rozrzut wyników wytrzymałości na ścinanie występuje przy większych obciążeniach normalnych, rzędu ponad 200 kpa, a najbardziej równomierny jest przy najniższym obciążeniu ok. 50 kpa. Ścinanie w formach okrągłych pokazało sytuację odmienną. Największą zgodność uzyskano przeciwnie, przy dużych obciążeniach, a różnorodność przy małych. We wszystkich przypadkach parametry wytrzymałościowe otrzymane przy użyciu formy okrągłej są o blisko 50% wyższe [8] od wyników uzyskanych metodą tradycyjną. Pewien wyjątek stanowi jedynie spójność iłu, która różni się zaledwie o 2,7 kpa. W formie tabelarycznej przedstawiono uśrednione rozkłady różnicowe parametrów wytrzymałościowych w zależności od stosowanej metody badawczej i wydzielonych 4 klas zmienności (tab. 3). Największa zmienność widoczna jest dla glin zwięzłych, zarówno dla wielkości kąta wewnętrznego i wymiaru kohezji. Zmienność tą można tłumaczyć licznymi przewarstwienia ilastymi, zaburzającymi proporcje uziarnienia pasty. Najmniejszą zmienność kohezji w obrębie całej populacji wykazują iły, różnica wynosi wtedy zaledwie 11%. W przypadku kąta tarcia wewnętrznego najbardziej zbliżone wyniki wykazują gliny zwięzłe z większą zawartością frakcji piaskowej, różnice wynoszą wówczas 28%. Aby precyzyjnie ocenić parametry mechaniczne gruntów, nie wystarczy podać tylko ich uśrednione wyniki, należy także przeanalizować ich przedziały wielkościowe [8]. Uzyskane przedziały wynikowe przedstawia tabela (tab. 4). Widoczna jest duża różnica pomiędzy gruntami zwięzło i bardzo spoistymi. W przypadku gruntów zwięzło spoistych ścięcie występowało często od razu, bez wzbudzania

9 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie 45 większych naprężeń ścinających (tab. 4, rys. 4). Ich zakres jest także znacznie szerszy, co można tłumaczyć większą predyspozycją do tracenia wilgotności, która niewątpliwie wpływa na parametry wytrzymałościowe (rys. 5, rys. 6). Efekt kruchego ścięcia próbki, po którym następował poślizg wzdłuż wymuszonej powierzchni zniszczenia, zachodził najczęściej dla glin zwięzłych z większą zawartością frakcji piaszczystej. Nasilał go także stan, w jakim grunt znajdował się podczas ścięcia, w większości zwarty i półzwarty. Wyraźny efekt, w postaci ostrego piku, był w szczególności widoczny przy wyższych stanach naprężeń normalnych i częstszy o wiele bardziej dla form kwadratowych. Przy niskich wartościach naprężeń normalnych rzędu około 50 kpa, niszczenie miało często charakter plastyczny, przy przesunięciu skrzynki bliskim 6 mm ε i =10% przesuwu. Zauważa się wyraźną zależność pomiędzy wielkością naprężeń ścinających i przyłożonym obciążeniem normalnym. Dla naprężeń normalnych 160 kpa, wartości τ max zawierają się w przedziale kpa dla całej badanej populacji. W zakresie o wiele niższych naprężeń normalnych, przedział wielkościowy nie jest już tak szeroki, dla porównania τ f 8 39 kpa przy σ n 50 kpa. Tabela 4. Zestawienie przedziałów wytrzymałościowych τ f [kpa] Lokalizacja Spichrzowa Litologia Glina zwięzła Ił Glina pylasta zwięzła Wartości Aparat skrzynkowy k Aparat skrzynkowy ok. Aparat skrzynkowy k Aparat skrzynkowy ok. Aparat skrzynkowy k Aparat skrzynkowy ok. minimalne 8,33 27,86 23,88 33,57 11,11 24,64 mediana 36,11 110,00 41,67 79,92 49,86 111,97 maksymalne 91,94 196,07 71,11 130,71 110,28 130,72 Rys. 4. Zmienność wytrzymałości na ścinanie w zależności od kształtu formy: kwadratowej i okrągłej (Gz glina zwięzła, I - ił, Gπz glina pylasta zwięzła) Wyznaczone korelacje (rys. 5) potwierdzają duży wpływ poszczególnych właściwości fizycznych: wilgotności, wilgotności granicy płynności i kształtu formy (rys. 6)

10 46 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie na parametry wytrzymałościowe badanych gruntów [8]. Z zamieszczonych rysunków wynika, że dla skrzynki kwadratowej wraz ze wzrostem wilgotności kąt tarcia wewnętrznego maleje, a spójność rośnie, zwiększając tym samym wytrzymałość gruntów na ścinanie. W przypadku form okrągłych sytuacja jest odwrotna: kąt tarcia wewnętrznego jest prawie stały (ustabilizowane ciśnienie wody w porach), a spójność spada. Sytuacja ta wymaga dalszych badań prowadzonych na większej populacji prób. Przypuszczalnie została przekroczona wytrzymałość na ścinanie gruntu w niektórych wypadkach, gdzie całkowite obciążenie normalne przenosił już tylko szkielet mineralny (górne wartości) przy oddawaniu wody związanej. Przyspieszyło to konsolidację i zwiększyło tarcie suwne cząstek budujących grunt. Rys. 5. Porównanie wyników badań dla formy kwadratowej i okrągłej: sił ścinających (A), wytrzymałości na ścinanie (B) od wilgotności oraz kątów tarcia wewnętrznego (C) i kohezji (D) od wilgotności granicy płynności Wszystkie parametry wytrzymałościowe wyznaczone w skrzynce okrągłej są znacznie wyższe od parametrów uzyskanych w formie kwadratowej [8]. Kształt formy ma szczególny wpływ na wytrzymałość na ścinanie, siłę ścinającą i spójność. Na kąt tarcia wewnętrznego wpływa wówczas, gdy jest to grunt o niskiej zawartości frakcji piaszczystej. Wyznaczone korelacje potwierdzają duży udział poszczególnych właściwości fizycznych, w tym wilgotności na parametry wytrzymałościowe badanych gruntów (rys. 6). Wraz ze wzrostem wilgotności, a co za tym idzie wzrostem stopnia plastyczności, rośnie nieznacznie wytrzymałość na ścinanie zarówno w formach kwadratowych i okrągłych. Kąt tarcia wewnętrznego

11 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie 47 nieznacznie tylko maleje (dla skrzynki kwadratowej), a spójność jest prawie stała dla obu form. Ciężko jednak mówić o jednoznacznych, liniowych korelacjach [8]. Rys. 6. Porównanie wyników parametrów wytrzymałościowych w zależności od zastosowanej formy dla wybranych gruntów: siły ścinającej (A), wytrzymałości na ścinanie (B), kątów tarcia wewnętrznego (C), kohezji (D) Wyniki są bardzo rozproszone. Ma to związek prawdopodobnie ze zmianami strukturalnymi (rozrabianie pasty), stanem gruntu i niską zawartością wody wolnej. Podsumowanie Otrzymano bardzo duży rozrzut parametrów wytrzymałościowych w gruntach spoistych zaburzonych glacitektonicznie [8]. W przypadku aparatu skrzynkowego, okazuje się, że ogromne znaczenie ma kształt konsolidowanej, a w następnym etapie ścinanej powierzchni. Wyniki wytrzymałości na ścinanie dla form okrągłych, w zakresie małych odkształceń są średnio wyższe o 1,4-3,0 razy od form kwadratowych. W zakresie większych odkształceń są to wartości wyższe rzędu 2,0 razy. Różnice w wynikach uzasadnia się odmiennymi rozkładami naprężeń stycznych i normalnych w wymuszonej powierzchni ścinania (rys.1). Bardziej korzystne warunki zapewnia forma okrągła, gdzie rozkład w każdym punkcie pola jest równomierny. Bardzo ciekawe zależności otrzymano przy korelacjach ze stopniem plastyczności. W formie kwadratowej zależności układały się standardowo: ze wzrostem plastyczności rosła spójność, a kohezja malała. W formach okrągłych sytuacja

12 48 K. Chudy, K. Pawlak, Analiza wyników wytrzymałości na ścinanie była odwrotna, według Horn i Deere [2] w niespoistych gruntach i przesuszanych spoistych, wilgotność nie obniża już oporów tarcia, a przy małej zawartości wody i dużym zagęszczeniu, towarzyszącym konsolidacji powoduje wzrost tarcia i tym samym spadek spójności. Obserwacje oraz analizy potwierdziły, że mineralne grunty spoiste z rejonu Ostrowa Wielkopolskiego są wyjątkowo złożonym materiałem gruntowym. Grunty te charakteryzuje stosunkowo mała wytrzymałość na ścinanie przy dużym stopniu diagenezy i niewielka wilgotność naturalna, a rzeczywiste parametry wytrzymałościowe są niższe w stosunku do tych, co podaje norma [8]. Bibliografia [1] Gruszecki J., Kuliński M., Dusza A., Pasieczna A., Kozłowska O., (red.) Sikorska Maykowska M., 2005, Objaśnienia do mapy geośrodowiskowej Polski 1: , Arkusz Ostrów Wlkp. (658), Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. [2] Horn H., Deere M., 1962, Frictional characteristics of minerale, Geotechnique, no 4, p [3] Jastrzębska M., 2010, Badanie zachowania się gruntów spoistych poddanych obciążeniom cyklicznym w zakresie małych odkształceń, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice. [4] Król J., Lewczuk A., Dusza A., Pasieczna A., Wodyk K., (red.) Sikorska Maykowska M., 2005, Objaśnienia do mapy geośrodowiskowej Polski 1: , Arkusz Raszków (620), Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. [5] Meyer Z., Bednarek R., Kowalów M., 2008, Wpływ zmian parametrów gruntowych na szybkość konsolidacji torfu [w] Regionalne problemy ochrony środowiska. Geotechnika w projektach regionalnych UE na obszarze estuariowym, XVI Seminarium Naukowe, Szczecin Praga, czerwca 2008 r. [6] Meyer Z., Kozłowski T., 2003, Analiza osiadań sprężystych i plastycznych torfu w oparciu o badania edometryczne w warunkach zmiennego obciążenia [w] Inżynieria Morska i Geotechnika, nr 3-4. [7] Myślińska E., 2001, Grunty organiczne i laboratoryjne metody ich badania, Wyd. 1, Wydawnictwo PWN, Warszawa. [8] Pawlak K., Chudy K., 2013, Parametry wytrzymałościowe gruntów spoistych z rejonu Ostrowa Wielkopolskiego zaburzonych glacitektonicznie nowe możliwości i problemy interpretacyjne. CUPRUM Czasopismo Naukowo Techniczne Górnictwa Rud Nr 2 (67), s: [9] PN-88/B Grunty budowlane. Badanie próbek gruntu. [10] PN-EN ISO Projektowanie geotechniczne Część 1: Zasady ogólne. [11] PN-EN ISO Projektowanie geotechniczne Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego. [12] Polska Norma (PN-86/B-02480). Grunty budowlane, określenia, symbole, podział i opis gruntu. [13] Siuta W., 1992, Mechanika techniczna, Wyd. 22, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa. [14] Wiłun Z., 2010, Zarys geotechniki, Wyd.9, Wyd. WKiŁ, Warszawa.

13 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud nr 1 (70) 2014, s