NOWE KLUCZE DO ROZPOZNAWANIA RODZAJU GRUNTU NA PODSTAWIE UZIARNIENIA

Transkrypt

1 A R C H I W U M I N S T Y T U T U I N Y N I E R I I L D O W E J Nr 17 ARCHIVES OF INSTITUTE OF CIVIL ENGINEERING 2014 NOWE KLUCZE DO ROZPOZNAWANIA RODZAJU GRUNTU NA PODSTAWIE UZIARNIENIA Tomasz JE Politechnika Pozna ska, Instytut In ynierii L dowej Le mieux est l ennemi du bien. (franc.) Voltaire Lepiej jest wrogiem dobrego. Errare humanum est, in errore perservare stultum. ( ac.) Seneka Starszy B dzi jest rzecz ludzk, trwa w b dzie g upot W roku 2006, w ramach harmonizacji polskich norm z systemem europejskim, wprowadzono do u ytku now norm zmieniaj c zasady klasyfikacji gruntów na podstawie uziarnienia. Zmiany by y na tyle istotne, e pojawi y si problemy z prawid owym jednoznacznym rozpoznaniem nazwy gruntu. Ponadto powi zanie nadal funkcjonuj cej normy projektowej ze star nomenklatur i brak podobnego rozwi zania dla nowych nazw spowodowa o sytuacj, w której aby dobrze funkcjonowa nale y zna obie klasyfikacje i sprawnie si nimi pos ugiwa. Autorzy w 2007 roku przygotowali i opublikowali klucze do szybkiego rozpoznawania rodzaju gruntu zgodnie ze star i now klasyfikacj. Po 5 latach testowania kluczy w praktyce, mimo pozytywnych opinii, wykryto w nich kilka nie cis o ci a nawet b dów. U ytkownicy zg aszali te problem, z zapami taniem struktury klucza. W zwi zku z tym autorzy zdecydowali si opublikowa now wersj kluczy, pozbawion zauwa onych usterek. Klucze s przyjazne dla u ytkowników, jednym z priorytetów przy ich tworzeniu by a mo liwo atwego zapami tania ich struktury oraz, w miar mo liwo ci, powi zanie ich z badaniami makroskopowymi. 1. WST P Ustanowienie nowych regu w ustalaniu nazwy gruntów na podstawie analizy uziarnienia spowodowa o zamieszanie w rodowisku in ynierskim. Objawem tego zamieszania s liczne komentarze do wprowadzonych zmian, które ukaza y si w formie publikacji. S to niestety komentarze krytyczne. Najcz ciej powtarzaj ce si w tki tej dyskusji prezentuj poni ej. Wprowadzona w 2006 r. norma PN-EN ISO 14688:2006 jest wiernym t umaczeniem angielskiej wersji odpowiedniej normy europejskiej z 2004 r., przy czym cz 2. zawiera za cznik krajowy. (...) Wspomniana norma zast pi- a stosowan przez 20 lat Polsk Norm PN-B-02480:1986, któr z kolei usta-

2 40 Tomasz Je nowiono w miejsce jej niewiele ró ni cej si wersji z 1974 r. Ró nice w sposobach rozpoznawania i klasyfikacji gruntów wed ug starej polskiej normy i wed ug normy ISO s powa ne [1]. Obie normy charakteryzuj si odmiennym sposobem tworzenia nazw gruntów; w PN-86/B istnieje gotowy podzia z przypisan nazw dla ka dego gruntu; w PN-EN ISO /2006 nazw gruntu tworzy si na podstawie kombinacji nazw gruntów podstawowych z okre laniem frakcji g ównej i frakcji drugorz dnych. ( ) Grunty nale ce do jednego rodzaju wed ug PN- 86/B mog nale e do zupe nie osobnych grup gruntów drobnoziarnistych wydzielanych wg PN-EN ISO /2006 (i odwrotnie) [2]. Nowa norma jak na razie nie przyj a si w rodowisku geotechnicznym w Polsce, a równie w krajach nale cych do Unii Europejskiej jest stosowana sporadycznie. [3] U ywana jest niech tnie, zazwyczaj na wyra ne danie klienta firmy geologicznej, przewa nie zagranicznego. Za g ówn przyczyn tego stanu rzeczy uzna zapewne nale y bardzo du e ró nice pomi dzy stosowanymi od lat polskimi normami a normami europejskimi, wr cz odmienn filozofi projektowania i dokumentowania, z jak spotykamy si w nowych normach. [1]. Uzasadnieniem tej sytuacji mo e by fakt, e norma zawiera bardzo du o niedopowiedze, b dów i zredagowana jest ma o czytelnie, a korzystanie z konstrukcji graficznej do ustalenia rodzaju gruntu jest skomplikowane. Dodatkow przeszkod w jej upowszechnieniu jest naturalne przyzwyczajenie si in ynierów do istniej cej klasyfikacji wed ug PN-86/B normy prostej i klarownej w odró nieniu od nowej a tak e fakt istnienia w normie PN-81/B wielu przydatnych dla projektantów parametrów geotechnicznych dla gruntów wyró nionych w obecnej klasyfikacji. Ponadto wyst puj ca cz sto konieczno korzystania w procesie projektowania geotechnicznego ze starych dokumentacji geotechnicznych z nazwami gruntów wed ug PN-86/B jest kolejn przyczyn niech tnego stosunku do nowej klasyfikacji ( ) [3]. Niedopracowana norma b dzie przyczyn codziennego rozdra nienia tysi cy in ynierów z niej korzystaj cych. Wydaje si, e zaproponowany w za czniku krajowym trójk t ISO krajowy w zamierzeniu maj cy u atwi rozpoznanie gruntu i zachowa niektóre polskie nazwy gruntów, w naszym odczuciu nie spe nia tej roli, a wprowadza dodatkowe zamieszanie. [4] Dosz o do tego, e nie ma kwestii, czy b dy, nie cis o ci i niedopowiedzenia s czy te nie, tylko które z nich s na tyle istotne, e stawiaj pod znakiem zapytania mo liwo ich racjonalnego stosowania [1]. Wprowadzaj c t now klasyfikacj gruntów nie podano uzasadnienia w jakiej mierze b dzie ona lepsza od dotychczas stosowanych klasyfikacji, poza jednym argumentem, e b dzie jednakowa dla wszystkich krajów UE. ( ) Moim zdaniem klasyfikacja ta jest pod ka dym wzgl dem gorsza od dotychczas istniej cych klasyfikacji: jest bardzo nieczytelnie zredagowana, niespójna (rozbie no ci w ocenie makroskopowej i na podstawie uziarnienia), niedopracowana ( ), jest skomplikowana (bez dost pu do konstrukcji trójk ta klasyfikacyjnego

3 Nowe klucze do rozpoznawania rodzaju gruntu 41 niemo liwa jest ocena rodzaju gruntu), zawiera du o b dów, co spowoduje, e wyst pi cz ste przypadki, gdy grunty o tym samym symbolu w ró nych dokumentacjach wcale nie b d tymi samymi gruntami, a zatem zgubi si jedyna zauwa ona przeze mnie zaleta tej klasyfikacji, e b dzie jednakowa dla wszystkich krajów UE [3]. I wreszcie g osy podsumowuj ce dyskusj. Wydaje si, e ta klasyfikacja powinna by wycofana ( ). [3]. Nale y te, by mo e zwróci si do CEN z wnioskiem o nowelizacj normy PN-EN ISO 14688, zamiast tolerowa zawarte w niej b dy [1]. Sytuacja jest jeszcze bardziej dramatyczna ni ta przedstawiona w powy szej analizie publikacji dotycz cych tematu. Autor pracy od lat obserwuje, e problemem jest nie tylko nowa klasyfikacja i trójk t ISO, ale równie niestety stara klasyfikacja i trójk t Fereta. Przyczyny trudno ci z prze o eniem wyników analizy granulometrycznej na nazw gruntu przedstawiono w [5]. Podano tam te proste klucze do interpretacji krzywych uziarnienia wed ug starego i nowego klucza. By a to niejako kontynuacja prób utworzenia takiego klucza w [6] i [7]. Po latach funkcjonowania tych kluczy w dydaktyce, okaza o si, e zawieraj one b dy i niedopowiedzenia. By y one te trudne do zapami tania. Powsta a konieczno stworzenia nowych kluczy, pozbawionych dawnych b dów, ze zmienion szat graficzn (sprzyjaj c zapami tywaniu), nastawionych na u ytkownika. Dodatkow motywacj by a opinia znaleziona w [3], e nie jest mo liwe stworzenie klucza, u atwiaj cego przej cie z nazwy gruntu wed ug PN na nazw gruntu wed ug ISO lub odwrotnie. Zgodzi si mo na jedynie z drug opini znalezion w tym samym ródle, e aby tego dokona trzeba dysponowa nie tylko nazw gruntu, ale te ca krzyw uziarnienia. Doda bym, e zna trzeba przynajmniej zawarto poszczególnych frakcji. 2. PODZIA NA FRAKCJE Grunt to mieszanina materia ów o ró nych wymiarach cz stek, które grupuje si we frakcje. Frakcja to zespó okruchów okre lonej wielko ci. Stosuj c badania granulometryczne (sitowe lub sedymentacyjne) mo na okre li procentow zawarto poszczególnych frakcji i na podstawie tego nazw gruntu. Niestety ró nice mi dzy normami zaczynaj si ju na etapie podzia u na frakcje. Tzw. stary i nowy podzia ilustruje rysunek 1.

4 42 Tomasz Je Rys. 1. Widok ogólny konstrukcji 3. KLUCZ WED UG PN86/B [8] Kluczz zosta zbudowany na zasadzie prostych pyta o zawarto poszcze- START. Pytania zosta y sformu owane tak, aby jedynymi odpowiedziami by y tak (wtedy kolejne pytaniaa wskazuje strza ka) lub nie (wtedy kolejne gólnych frakcji. Poszukiwania nazwy gruntu zaczyna si od pola oznaczonego pytanie wskazuje czarna plamka ). Na ko cu cie ki zawsze znajduje si na- zosta y zwa gruntu zapisana symbolicznie (skrót literowy). Wszystkie nazwy rozszyfrowane w tablicy nr 1. Grunty zosta y ponumerowane, aby u atwi komunikacj mi dzy u ytkownikami. Dodatkowo w kluczu wyra nie wyodr bitp.) oraz niono grupy gruntów (np. kamieniste, gruboziarniste, ma o spoiste powi zano niektóre ga zie klucza z analiz makroskopow (próba wa eczko- nazwy gruntu informacje by y w jednym miejscu, do klucza do czono podzia wania, próba rozcierania). Aby wszystkie istotne dla procesu rozpoznawania na frakcjee z wielko ciami granicznymi ziaren. Wyja nienie symbolicznie zapisanych pyta dotycz cych zawarto ci poszczególnych frakcji w gruncie znajduje si w instrukcji (patrz rys. nr 3). Jest to instrukcjaa uniwersalnaa dotyczy zarówno klucza PN, jak i klucza ISO.

5 Nowe klucze do rozpoznawaniaa rodzaju gruntu 43 Tab 1. Spis gruntów wed ug normy PN 86/B [8] 1. KO 2. KRg 3. KR 4. KWg 5. KW 6. Pog 7. Po 8. gg Pr 11. Ps 12. Pd 13. P otoczaki rumosz gliniasty rumosz wietrzelina gliniasta wietrzelina pospó ka gliniasta pospó ka wir gliniasty wir piasek gruby piasek redni piasek drobny piasek pylasty 14. Pg 15. p Gp 18. G 19. G 20. Gzp 21. Gz 22. Gz 23. Ip 24. I 25. I piasek gliniasty py piaszczysty py glina piaszczysta glina glina pylasta glina zwi z a piaszczysta glina zwi z a glina zwi z a pylasta i piaszczysty i i pylasty Rys. 2. Klucz do rozpoznawania nazwy gruntu wg PN 86/ B [8]

6 44 Tomasz Je Rys. 3. Instrukcja do kluczy wg PN 86/ B [8] oraz wg PN-EN ISO [9] 4. KLUCZ WED UG PN-ENN ISO [9] Klucz zosta zbudowany podobnie jak klucz PN. Na ko cu cie ki zawsze znajduje si nazwa gruntu zapisana symbolicznie (skrót literowy). Wszystkie

7 Nowe klucze do rozpoznawaniaa rodzaju gruntu 45 nazwy zosta y rozszyfrowane w tablicy nr 2. W zwi zkuu z zauwa onymi przez autora b dami, nie cis o ciami czy zaniechaniami w t umaczeniu nazw angielskich na j zyk polski, zaleca si stosowa wersje angielskie nazw. Nazwy polnormy nie skie zako czone znakiem zapytania, to nazwy, którychh t umacz uwzgl dni s to wersje polskie nazw zaproponowane przez autora. Zapropo- Grunty zosta y ponumerowane, aby u atwi komunikacj mi dzy u ytkownika- mi. Dodatkowo w kluczu wyra nie wyodr bniono grupy gruntów (gruboziarni- ste, grunty o mieszanym uziarnieniu i grunty drobnoziarniste). Aby wszystkie nowane bez przekonania, gdy zapis angielski jest du oo bardziej przejrzysty. istotne dla procesu rozpoznawania nazwy gruntu informacje by y w jednym miejscu, tak e do tegoo klucza do czono podzia na frakcje z wielko ciami grawyja nione nicznymi ziaren. Wszystkie pytania, który zosta y zapisane symbolicznie, s w instrukcji (rys. nr 3). W kluczuu ISO istnieje jedno pytanie, na które nie od- powiada si twierdzeniem lub przeczeniem. To pytanie, o to, która z frakcji (Gr czy Sa) przewa a. Dalsz drog wskazuje wtedy strza ka od frakcji, która jest w przewadze. Klucz ISO znacznie komplikuje pytanie o zawarto frakcji ilastej (Cl*). Ry- zawiera sunek nr 4 przedstawia ide wyznaczania zawarto ci tej frakcji oraz przyk ad jej obliczania. Rys. 4. Obliczanie zawarto ci Cl*

8 46 Tomasz Je Tab 2. Spis gruntów wed ug normy PN-EN ISO [9] 1. Co cobbles kamienie 2. Bo boulders g azy 3. sagr sandy gravel wir piaszczysty 4. Gr gravel wir 5. gr Sa gravelly sand piasek ze wirem (pospó ka) 6. Sa sand piasek 7. sa clgr sandy, cleyey gravel wir ilasty z piaskiem 8. clgr clayey gravel wir ilasty? 9. grclsa gravelly, clayey sand piasek ilasty ze wirem 10. clsa clayey sand piasek zailony 11. sasigr sandy, silty gravel wir pylasto-piaszczysty 12. sigr silty gravel wir pylasty 13. grsisa gravelly, silty sand piasek pylasty ze wirem 14. sisa silty sand piasek zapylony 15. sagrcls sandy, gravelly, clayey soil grunt ilasty ze wirem i piaskiem? 16. sagrsis sandy, gravelly, silty soil grunt pylasty ze wirem i piaskiem? 17. grsacls gravelly, sandy, clayey soil grunt ilasty z piaskiem i wirem? 18. grsasis gravelly, sandy, silty soil grunt pylasty z piaskiem i wirem? 19. sagrcl sandy, gravelly clay i ze wirem i piaskiem? 20. sagrsi sandy, gravelly silt py ze wirem i piaskiem? 21. grsacl gravelly, sandy clay i piaszczysty ze wirem? 22. grsasi gravelly, sandy silt py piaszczysty ze wirem? 23. Si silt py 24. grsi gravelly silt py ze wirem 25. sasi sandy silt py piaszczysty? 26. clsi clayey silt py ilasty 27. grclsi gravelly, clayey silt py ilasty ze wirem 28. saclsi sandy, clayey silt glina pylasta 29. sicl silty clay i pylasty 30. grsicl gravelly, silty clay i pylasty ze wirem? 31. sasicl sandy, silty clay glina ilasta 32. Cl clay i 33. grcl gravelly clay i ze wirem? 34. sacl sandy clay i piaszczysty?

9 Nowe klucze do rozpoznawaniaa rodzaju gruntu 47 Rys. 5. Klucz do rozpoznawania nazwy gruntu wed ug PN-EN ISO PROPONOWANA PROCEDURA POST POWANIA W zwi zku z zamieszaniem wynikaj cym z wprowadzenia nowej normy, a wraz z ni zmienionej klasyfikacji gruntów, dla unikni cia nieporozumie, z jednoczesn mo liwo ci skorzystania z zapisów PN-81/B [10] propo- nuje si przyj procedur post powania zgodnie z rysunkiem 6.

10 48 Tomasz Je Rys. 6. Proponowana procedura post powania Po pobraniu próbki i dokonaniu analizy granulometry ycznej (metod sitow lub sedymentacyjn ), krzyw uziarnienia ka dorazowo nale y zinterpretowa stosuj c zarówno klucz PN jak i klucz ISO. W tym drugim przypadku zaleca si stosowa nazwy gruntów w zgodzie z oryginaln norm (po angielsku). Pozwoli to unikn nieporozumie, by w zgodzie z aktualnymi unormowaniami, a jedklasyfikacji nocze niee uprawnia do korzystania ze wszystkich zalet poprzedniej gruntów. LITERATURA [1] Tarnawski M., Syku a U., Ura M., Problemy z nazewnictwem gruntów spoistych wed ug normy PN-EN ISO 14688, Biuletyn Pa stwowegoo Instytutu Geologiczne- nowej go, 446 (2011) s [2] Jaros M., Majer K., Porównanie klasyfikowania gruntów spoistych wed ug normy PN-EN ISO i dawnej polskiej klasyfikacji, Zeszyty Naukowe Poli- PN-EN techniki Bia ostockiej 29, s , [3] Go biewska A., Uwagi krytyczne do klasyfikacji gruntów wed ug normy ISO 14688:2006, Biuletyn Pa stwowego Instytutu Geologicznego 446, s , [4] Go biewska A., Wudzka A., Nowa klasyfikacja gruntów wed ug normy PN-EN ISO, Geoin ynieriaa drogi mosty tunele 11(04) ), s , [5] Je J., Je T., Klucze do szybkiego rozpoznawania rodzaju gruntu na podstawie uziarnienia, Zeszyty Naukowe Politechniki l skiej 111, s , [6] Je J., Przyrodnicze aspekty bezpiecznego budownictwa, Wydawnictwo Politech- Po- niki Pozna skiej, Pozna, [7] Je J., Gruntoznawstwo budowlane, Wydawnictwo Politechniki Pozna skiej, zna, [8] PN-86/B Grunty budowlane. Okre lenia, symbole, podzia i opis gruntów. [9] PN-EN ISO Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. [10] PN-81/B Grunty budowlane. Posadowienie bezpo rednie budowli. Oblicze- nia statyczne i projektowanie.

11 Nowe klucze do rozpoznawania rodzaju gruntu 49 NEW KEYS FOR QUICK RECOGNITION OF SOIL TYPES ON THE BASIS OF GRAIN SIZE DISTRIBUTION Summary The authors of the project for many years have observed the difficulties with the recognition of ground types on the basis of grain size distribution, not only among students. The introduction of a new standard, changing the ground classification, makes the situation even worse. Currently, designing the foundations in Poland requires the knowledge of the two classifications. The article shows an easy way to recognize ground types on the basis of the grain size distribution according to both norms. Dane autora: dr in. Tomasz Je tomasz.jez@put.poznan.pl telefon: