Wyciąg z normy DIN 4094 Norma ta została opracowana przez gremium składające się z przedstawicieli działu geotechniki komisji normowania w DIN (Deutsches Institut für Normung e.v. oraz DGEG (der Deutschen Geselschaft für Erd- und Grundbau e.v.). W normie tej zostały uwzględnione zalecenia ISSMFE Technical Committee on Penetration Testing międzynarodowego komitetu do spraw mechaniki górotworu. Treść 1 cel i dziedziny stosowania 2 pojęcia 2.1 sondowanie 2.2 pobieranie prób 2.3 Standard Penetration Test 2.4 sondowanie poprzez wciskanie 2.5 2.6 tarcie płaszczowe 2.7 sonda 2.8 urządzenie do sondowania 2.9 głębokość graniczna 3 nazewnictwo 4 urządzenia do sondowania 5 wybór urzadzeń do sondowania 6 prowadzenie sondowań 6.1 kontrola pracy urzadzeń 6.2 montaż urzadzenia do sondowania 6.3 szybkość sondowania 6.4 obracanie żedzi do sondowania 6.5 zakończenie sondowania 7.pomiary, rejestracja w terenie inerpretacja 7.1 pomiary 7.2 rejestracja wyników w terenie 7.3 interpretacja 8. wpływy na wyniki sondowań 8.1 ogólne 8.2 natury geotechnicznej 8.3 zależne od konstrukcji urzadzeń 9.interpretacja rezultatów 9.1 interpretacja ilościowa 9.2 interpretacja jakościowa 1. zakres stosowania norma ma zastosowanie do pośredniego rozpoznawania gruntu (dot. gruntu luźnego) poprzez sondowanie w pojęciu DIN 4020. W normie zamieszczone też są zalecenia dot. interpretacji wyników. Pośrednie metody rozpoznawania gruntu wymagają przeważnie bezposredniego rozpoznania np. Poprzez reprezentacyjne wiercenie. Norma ma na celu eliminować błędne rozpoznanie gruntu oraz ograniczać powtarzanie sondowań i wykonywanie sondowań porównawczych. Przy pomocy urządzeń omówionych w tej normie jest możliwe osiąganierozpoznania do 40 m głębokości. (patrz tabela 1)
2. Nazewnictwo 2.1 Sondowanie Sondowanie polega na posrednim rozpoznawaniem parametrów gruntu poprzez przeważnie pionowe wbijanie sondy w górotwór i pomiar charakterystycznych danych odzwierciedlajacych związane z tym siły oporu. Tabela 1: rodzaje urządzeń do sondowania i możliwości ich zastosowania nr nazwa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Urządzenie do sondowania Wielkoś gł. Stosowa nie Uwagi Przekrój Średn. wymia wys. Øżerdzi Parametry ci badania ograniczone Nazwa czuba czuba ry spadku zewnątrz/ urządzenia pomiaro poniżej w gruncie lub skróty skróto sondy sondy babki ¹) wewnątrz wbijającego we od (DIN 4022 używane wa Ac d ¹) ²) bez babki ³) odniesie cz.1) do tej pory cm² mm m h maks. nia kg m mm kg t m 2 Sonda lekka (Dynamic Probing Light) (rys.1) 3 Sonda lekka (rys.1) 4 Sonda średnia (Dynamic Probing Medium) (rys.1) DPL 10 DPL-5 5 DPM 10 35,7 ±0,3 25,2 ±0,2 35,7 ±0,3 10 ±0,1 10 ±0,1 30 ±0,3 0,50 ±0,01 0,50 ±0,01 0,50 ±0,01 22/6 6 N 10 10 22/6 6 N 10 8 32/9 18 N 10 20 średniozwię złe i zwięzłe żwiry, gliny i zailone grunty grunty zaglinione i zailone oraz ściślegrunty grubozarni ste ściśle zalegające żwiry do tej pory LRS 10 regionalni e do tej pory LRS 5 przedtem MRS B 5 Sonda średnia DPM- 10 35,7 30 0,20 22/6 6 N 10 15 ściśle regionalni
a(rys.1) 6 Sonda ciężka (Dynamic Probing Heavy) (rys.1) 7 Standard Penetration Test (rys.1) 8 Sonda wciskana z pomiarem oporu wciskania końcówki i lokalnie tarcia płaszczowego (rys.1) (Cone Penetration Test) A ±0,3 ±0,3 ±0,01 DPH 15 SPT 20 CPT 10 43,7 ±0,3 50,5 ±0,5 35,7 ±0,3 50 ±0,5 63,5 ±0,3 0,50 ±0,01 0,76 ±0,02 32/9 18 N 10 25 ohne Gestänge Rammbär im Bohrloch> 30 N 30 0,45 6 ) - - 32/- - q c, f s 40 zalegające żwiry i zwięzłe grunty zaglinione i zailone Grunty z wkładkami kamienisty mi zwięźle zalegające żwiry, gliny i iły e do tej pory MRS A do tej pory SRS 15 końcówka sondy wypos. w el.czujnik (CPT-E) lub mech. czujnik (CPT-M) 1 ) toleracje wykonawcze 2 ) informacje dot. tolerancji nie są wymage 3 ) należą części poruszane uderzeniem babki (kowadło i żerdź prowadząca), bez sondy i bez elementów pomagających w podnoszeniu i luzowaniu baby 4 ) N 10 ilość udarów na 10cm wbicia sondy, N 30 ilość udarów na 30 cm wbicia sondy, q c opór końcówki MN/m 2, f s lokalne tarcie płaszczowe MN/m 2 5 ) wartości orientacyjne, pomierzone w gruncie o średniej wytrzymałosi 6 ) puktem odniesienia każdorazowo dno otworu
2.2 sondowanie przez wbijanie sondowanie tego rodzaju polega na wbijaniu sondy w grunt ciężarem spadającym ze stałej wysokości. Ważne jest porównywanie ilości udarów potrzebnych na wbicie sondy na zdefiniowaną głębokość. 2.3 Standard Penetration Test Standard Penetration Test jest sondowaniem wykonywanym z dna otworu wiertniczego polegającym na wbijaniu sondy na zdefiniowaną głębokość. 2.4 sondowanie poprzez wciskanie polega na wciskaniu sondy w grunt ze stałą prędkością, przy czym mierzony jest opór stawiany przez końcówkę i tarcie płaszczowe lub siła całkowitego oporu w zależności od głębokości sondowania 2.5 opór końcówki sondy opór końcówki sondy q c równy jest sile przeniesionej przez końcówkę sondy Q c podzielonej przez przekrój końcówki A c. 2.6 lokalne tarcie płaszczowe lokalne tarcie płaszczowe f s to siła przeniesiona przez płaszcz tarciowy Q s podzielona przez powierzchnie płaszcza tarcia A s. 2.7 Sonda Sonda składa się z pręta (żerdzi) i końcówki 2.8 urządzenie do sondowania urządzenie do sondowania składa się z sondy, przyrządu pomiarowego i osprzetu konieczego do wbijania tejże.
2.9 głębokość graniczna głębokość graniczna jest miejscem od którego opór wbijania sondy przyjmuje wartość prawie niezmienną; od rozpoczęcia sondowania do głębokości granicznej opór wbijania wyrażnie rośnie wraz z głębokością 3 Nazewnictwo skrótowe Nazewnictwo skrótowe powinno być zgodne rubryką 2 tabeli 1, np.: sondowanie prowadzone sonda lekką (DPL) jest sondowanie DIN 4094 - DPL 4 urządzenie do sondowania Rodzaje urządzń wymienione są w tabel 1 i na rys. 1, 2 i 3. Wymiary i tolerancje wykonawcze podane są również w tabeli 1. Końcówki sondy muszą być wykonane ze stali o jakości min. ST 37-2. Końcówki mogą być używane do momentu osiągnięcia wymiarów wymienionych w tabeli 2 i na rys. 4. 5 wybór urządzenia podyktowany jest celem przewidzianego badania, przewidywanaej głębokości badania (patrz DIN 4020) oraz budową i rodzajem gruntu zg. z tabelą 1. Urządzenia wymienione w tabeli 1, wiersz 1 do 5 i 7 stosuje się z reguły bezpośrednio z powierzchni terenu a opór wbijania należy narastająco rejestrować. Urządzenie tabela 1, wiersz 6 stosowane z reguły z dna wierconego otworu dostarcza wyniki punktowe przerywane procesem wiercenia. Rys 1: końcówki sond DPL-5, DPL, DPM-A, DPM i DPH
Tabela 2: średnice minimalne końcówek użyawnych d min Nr Rodzaj sondy d min mm 1 DPL-5 24,0 2 DPL, DPM-A, DPM 34,0 3 DPH 42,0 4 SPT 49,0 5 CPT 34,8 Bild 4 : średnice minimalne końcówek użyawnych
1 lina 2 tuleja dławnicowa (uszczelniająca) 3 mechanizm aut. uwalniania zapadki 1 4 baba 5 płaszcz 6 kowadło 7 sonda 8 dno otworu t głębokość badania t B głębokość otworu 3 do 6: mechanizm uderzania Bild 2: Standart Penetration Test SPT 1 końcówka sody A c =10 cm 2 kąt ostrza końcówki = 60 2 czujnik 3 tensometr oporowy 4 tuleja tarciowa, A s = 150 cm 2 5 pierścień ustalający 6 wodoszczelne przeprowadzenie kabla 7 kabel pomiarowy 8 łącznik do żerdzi Bild 3: końcówka z elektrycznym systemem pomiarowym CPT-E 6 wykonywanie sondowania 6.1 kontrola urządzenia 6.1.1 ogólne przed każdorazowym stosowaniem należy sprawdzić wymiary końcówki sondy z uwagi na dopuszczalną średnicę zg z tabelą 2. Żerdzie muszą być proste. Maks. odchylenie od osi nie może przekraczać 1 mm na 1 m długości żerdzi. Dokładność działania systemów pomiarowych musi być kontrolowana raz na 6 miesięcy jesli producent nie wydał innych zaleceń. Elementy wykazujące usterki należy wymienić. Przeprowadzane kontrole należy prowadzić w przewidzianym do tego dzienniku. 6.1.2 Urządzenia do sondowania Funkcjonalność mechanizmu aut. uwalniania zapadki należy regularnie kontrolować. Kontrola urządzeń pneumatycznych do sondowania polega na każdorazowym pomiarze energii udaru w odniesieniu przekroju końcówki. Wartości te mogą odbiegać do 3 % od wartości teoretycznych wymienionych w tabeli 3. Producent sond pneumatycznych jest zobowiązany wraz z dostawą dostarczyć zaświadczenie zakładowe zg. z DIN 50049. Używający sondę zobowiązany do zlecenia kontroli jej działania.
Tabela 3: energia udaru w odniesieniu do przekroju końcówki sondy poszczególych sond Nr rodzaj sondy 1 2 3 4 DPL DPM DPH SPT energia udaru w odniesieniu do przekroju końcówki kj/m 2 50 150 167 241 W przypadku urządzeń do sondowania z automatyczną rejestracją wyników należy kontrolować prawidłowość ich działania.. W trakcie wykonywania badań należy sprawdzać ilość udarów, wysokość spadku i swobodność spadku baby. Wartości wymienione w tabeli 1, kolumnie 6 stanowia bazę porównawczą. 6.1.3 Standart-Penetration-Test Dodatkowo do zaleceń w punkcie 6.1.2 należy sprawdzić wodoszczelność mechanizmu uderzania. Wysokość spadku baby należy każdorazowo kontrolować. 6.1.4 sondy wciskane Stosowanie sondy mechanicznej z podwójymi żerdziami wymaga sprawdzenia stanu tulei płaszczowej, końcówki i żerdzi wewnętrznej. W przypadku sondy z elektrycznym systemem pomiarowym należy zwracać uwagę na końcówkę sondy, kabel i jego połączenia. Kalibrowanie musi być wykonywane każdorazowo przed stosowaniem. Jeśli jest konieczne stosowanie pomniejszacza tarcia to powinien on być usytuowany min. 1000 mm powyżej końcówki.sollte ein 6.2 montaż urządzenia sondy Urządzenia do sondowania muszą być montowane w pozycji pionowej. Pionowość musi być zachowana w trakcie prowadzenia sondowań. Odchylenie mechanizmu wbijania a także żerdzi nie może przekraczać 2%. W przeciwnym przypadku należy urzadzenie przestawić. Urzadzenia na podwoziu należy tak podbudować ażeby sprężynowanie podbudów nie miało wpływu na sondowanie. W celu eliminacji wpływu na wyniki odstęp od budynków, pali lub otworów musi wynosić min. 2 m. Sondowanie przy pomocy wolnostojących żerdzi np.: w wodzie lub w
otworach wymaga stosowania konstrukcji pomocniczych (minimalizowanie tarcie) zapobiegających przeginaniu w trakcie prowadzenia sondowań lub wciskania tychże. W przypadku Standard Penetration Test średnica otworu nie powinna przekraczać 250 mm. Przed przystąpieniem do sondowania SPT nalezy starannie wyczyścić dno otworu w celu wyklucznia wpływu szlamu lub urobku na wyniki badań. Zwierciadło wody w otworze powinno być utrzymywane powyżej poziomu wód gruntowych. W warunkach napiętych wód gruntowych należy nadwyżkę ciśnienia zrównoważyć dodatkowym słupem wody w otworze. 6.3 szybkość sonowania 6.3.1 ogólne szybkość sondowania powinna być zachowana w trakcie prowadzenia pomiarów dot. całego projektu. Dokładanie żerdzi należy sprawnie bez większych przerw realizować i musi być uwzględnione w protole pomiarów. Przerwy w sondowaniu większe od 2 min. interpretowane są jako przerwy i musza znaleźć odzwierciedlenie w protokole. 6.3.2 sondowanie poprzez wbijanie w trakcie sondowania częstotliwość udarów powinna wynosić od 15 do 30 udarów na min.. W warstwach gruboziarsnistych o większej przepuszczalności wody można częstotliwość udarów zwiększyć do 60 na min.. 6.3.3 sondowanie przez wciskanie Sondy takie powinny być wciskane z prędkością (2 +- 0,5) cm/s. Prękość powinna być sprawdzana przynajmniej raz w trakcie sondowania. 6.4 obracanie żerdzi do sondowania W trakcie sondowania poprzez wbijanie należy zawsze po metrze sondowania obracać żerdzie min. 1,5 obrotu zgodnie ze wskazówkami zegara w celu sprawdzenia ich połączenia i odciążenia połączeń gwintowych. Należy w trakcie obracania żerdzi zwracać uwagę na wpływ tarcia płaszczowego (małe, średnie, duże). Obserwacje te w odniesieniu do głębokości musza się znaleźć w załączniku B do protokołu pomiarów. 6.5 koniec sondowania Osiągniętą głębokość w trakcie sondowania wpisuje się do protokołu i dodiagramu z informacją o planowanym zakończeniu lub z podanie przyczyny przerwania badania. Pomiary głębokości należy dla sprawdzenia porównywać z ilościa wbitych żerdzi i wpisywać doprotokołu.
Przekroczenie gwarantowanego (producent gwarantuje tylko wtedy prawidłowe wyniki) nacisku pojedyńczego lub całkowitego lub odchylenia żerdzi w sondowaniu wciskanym jest podstawa do przerwania badania. 7 pomiary, dokumentacja terenowa i interpretacja 7.1 pomiary 7.1.1 sondowanie przez wbijanie patrz tabela 1, wiersz 1 do 5 należy liczyć każdorazowo ilość udarów na 10 cm wbicia sondy N 10. W gruntach o wyjątkowo małej zwięzłości kiedy jeden udar skutkuje wbicie sondy o więcej aniżeli 10 cm należy rejestrować głębokość wbicia sondy po każdym udarze. 7.1.2 Standard Penetration Test W trakcie Penetration Test (patrz tabela 1, wiersz 6) liczone są 3-razy udary po wbiciu każdorazowo 15 cm od momemntu posadowienia sondy na dnie otworu. Ilość udarów potrzebnych na wbicie sondy od 15 cm do 45 cm N 30 uwzględniana jest w interpretacji badań. W gruntach o wyjątkowo małej zwięzłości kiedy jeden udar skutkuje wbicie sondy o więcej aniżeli 15 cm należy rejestrować głębokość wbicia sondy po każdym udarze. W gruntach o wyjątkowo dużej zwięzłości kiedywbicie 15 cm wymaga więcej aniżeli 50 udarów należy podawać sumaryczną głębokość wbicia sondy po 150 udarach. Poszczególne głębokości wykonywania testów podaje w zaleceniach rzeczoznawca przed wykonaniem wiercenia lub w trakcie jego wykonywania. 7.1.3 sondowanie przez wciskanie Sondowanie tego rodzaju wymaga mierzenia oporu końcówki sondy w trakcie wciskania lub sumarycznego oporu. Do pomiaru miejscowego tarcia płaszczowego konieczna jest specjalny system pomiarowy (tuleja płaszcza, patrz rys. 3). Pomiar taki może być wykonywany tylko sukcesywnie. Odległość od poprzedniego pomiaru nie może być większa od 20 cm. Interwał pomiarowy powinien być dopasowany do spodziewanych wyników pomiarowych. Błąd pomiarowy może wynosić maks.5% pomiaru lub 1% iinterwału stosowanej sondy. Przy elektronicznej metodzie pomiaru w końcówce sondy dotyczy również przsunięciu punktu zerowego po pomiarze. 7.2 rejestracja polowa 7.2.1 strona główna formularza Poszczególne sondowania wymaga wypełnienia strony tytułowej zgodnie z załącznikiem A
7.2.2 Sondowanie przez wbijanie Podczas sondowania należy liczyć każdorazowo ilość udarów na 10 cm wbicia sondy N 10 i wpisywać w protokole sporządzonym zgodnie z załącznikiem B. Dodatkowo może obsługujący nanosić wyniki na wykresie dwuosiowym na osi odciętych N 10 i na osi rzędnych głębokość sondowania. 7.2.3 Standard Penetration Test Wyniki sondowań SPT w otworze w postaci ilości udarów na zdefiniowaną głębokość wbicia sondy wpisywane jest w wykaz zgodnie z DIN 4022 cz.1. 7.2.4 sondowanie przez wciskanie W trakcie sondowania j.w. z końcówką mechaniczną należy pomiary i głębokości wpisywać w protokół sporządzony zg. z załącznikiem C. Przy sondowaniu z końcówką z czujnikiem elekronicznym zgodnie z załącznikiem D. uwaga: dopasowanie diagramów powinno związane jest z urzadzeniem rejestrującym 7.3 przedstawienie wyników 7.3.1 sondowanie przez wbijanie Po rejestracji wyników sondowań zg. z 7.2.2 należy wynik przedstawić w formie diagramu schodowego z ilością udarów N 10 i odpowiadającą głębokością. 7.3.2 Standard Penetration Test Po rejestracji wyników sondowań zg. z 7.2.3 należy wynik przedstawić w formie diagramu belkowego z ilością udarów N 30 i odpowiadającą głębokością. 7.3.3 sondowanie poprzez wciskanie
Po rejestracji wyników sondowań zg. z 7.2.4 należy wynik przedstawić w formie diagramu z wielkością oporu końcówki lub miejscowego tarcia płaszczowego oraz wielkości równej ilorazowi tarcia lokalnego i sumarycznego oporu końcówki. 8 wpływy na wyniki sondowań 8.1 ogólne w trakcie oceny należy uwzględnić wpływy natury geotechnicznej wpływy od strony technicznej urządzenia W celu uniknięcia błędnych interpretacji wyników przeprowadzonych sondowań powinno się dokonać bezpośredniego rozeznania. (wiercenie kluczowe zg. z DIN 4020) 8.2 wpływy natury geotechnicznej 8.2.1 wpływ rodzaju grunty, grupy warstw i własności górotworu 8.2.1.1 grunty gruboziarniste (patrz DIN 18196) w gruntach gruboziarnistych poza wpływem ścisłości zalegania istnieje wpływ struktury i rozkładu uziarnienia, kształtu ziaren i ich chropowatości powierzchni, składu mineralnego, sklejenia oraz naprężeń w górotworze. 8.2.1.2 grunty drobnoziarniste (patrz DIN 18196) jako wpływy geotechniczne to : rodzaj zalegania, plastyczność i strukturalność gruntu. 8.2.1.3 grunty pochodzenia organicznego (patrz DIN 18196) jako wpływy geotechniczne należy wymienić strukturę gruntu geologia powstawania i domieszki innych rodzajów gruntu 8.2.1.4 mieszanka gruntu o różnym uziarnieniu (patrz DIN 18196) jako wpływy geotechniczne należy wymienić udział bloków i kamieni lub udział materiału o grubym uziarnieniu, plastyczność i udział strukturalny uyiarnienia drobnego. 8.2.2 wpływ głębokości granicznej
należy uwzględnić wpływ głębokości granicznej na opór przy wgłębianiu sondy 8.2.3 wpływ wody gruntowej w trakcie sondowania poprzez wbijanie wpływ wody gruntowej jest szczególnie widoczny przy mniejszych oporach gruntu. Przy sondowaniu porzez wciskanie nie stwierdzonu wpływu wód gruntowych na wyniki. 8.3 wpływy zależne od urządzenia jako wpływy zależne od urządzenia należy wymienić:als gerätetechnische Einflüsse auf den Eindringwiderstand sind zu beachten: a) średnica końcówki b) długość żerdzi 9 ocena wyników 9.1 ocena jakościowa do jakościowej interpretacji wyników potrzebne są również dodatkowe infomacje związane z budową geologiczną i hydrogeologiczną tego terenu. a. do oceny równomierności lub różnorodności górotworu lub poszczególnej warstwy b. do rozeznania szczególnie luźnych lub bardzo zwięzłych stref lub warstw np.: obszarów nasypowych lub wypełnień lub rozpoznania stref przejściowych do górotworu twardego c. do oceny stopnia wykonywanych zagęszczeń potrzebne sa wartości sondowania przed i po zagęszczeniu lub informacje w sprawie stawianych wymagań. w przypadku a) i c) muszą być rozpoznane poziomy wód gruntowych odniesionych do usytuowania poszczególnych sondowań 9.2 ocena ilościowa ilościowe zależności pomiędzy wynikami sondowania i parametrami gruntu wynikami sondowań różnymi radzjami sond dla poszczególnych rodzajów gruntu w zakresie zdefiniowanych i obowiazujących kryteriów sprawdzalnych statystycznie ( np. uwzględnianie prób kontrolnych powyżej i poniżej zwierciadła wody gruntowej). Należy uwzględnić wielkości wyjściowe (zmienne niezależne) które przy
definiowaniu stochastycznych zależności poprzez funkcje przybliżeniowe nie mogą uledz zamianie. Przykłady dla ilościowych zależności pomiędzy wynikami sondowań różnych sondowań i parametrami gruntu zestawione są w załączniku 1 do normy DIN 4094.