Wprowadzenie. Edyta MALINOWSKA



Podobne dokumenty
Przegląd metod badań przepływu wody w gruntach. Edyta MALINOWSKA, Alojzy SZYMAŃSKI, Wojciech SAS

ANALIZA WPŁYWU RODZAJU OBCIĄŻENIA NA ODKSZTAŁCALNOŚĆ PODŁOŻA SŁABONOŚNEGO

Konsolidacja podłoŝa gruntowego

Wprowadzenie. Marzena LENDO, Zdzisław SKUTNIK

Wprowadzenie. Małgorzata K. WDOWSKA, Mirosław J. LIPIŃSKI

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Departament of Geotechnical Engineering WULS SGGW

Wprowadzenie. Edyta MALINOWSKA, Przemysław DOMAŃSKI

Badania charakterystyk odkształceniowych gruntów słabonośnych Laboratory investigations of deformation characteristics in soft soils

NAPRĘśENIE PIERWOTNE W PODŁOśU GRUNTOWYM

Wpływ niepełnego nasycenia na charakterystyki przepuszczalności gruntów spoistych Influence of not full saturation on permeability of cohesive soils

Parametry odkształceniowe i filtracyjne kredy jeziornej z obszaru Mazur Strain and filtration parameters of lacustrine chalk from Mazury District

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Departament of Geotechnical Engineering WULS SGGW

Badania wpływu ciśnienia ssania na wytrzymałość i sztywność gruntu spoistego i niespoistego

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

WYKORZYSTANIE KONSOLIDOMETRU UPC DO BADAŃ NIENASYCONYCH GRUNTÓW SPOISTYCH

ZMIANY SPOSOBU WZMANIANIA GRUNTÓW SŁABYCH NA OSTROWIE GRABOWSKIM W OPARCIU O BADANIA KONSOLIDACJI TORFÓW

Department of Hydraulic Engineering and Environmental Racultivation WAU 3 Katedra Kształtowania Środowiska

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA PRZEWODNOŚĆ HYDRAULICZNĄ POPIOŁU LOTNEGO

BADANIE PARAMETRÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH PIASKU ŚREDNIEGO W APARACIE TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA Z KONTROLOWANYM CIŚNIENIEM SSANIA

Egzamin z MGIF, I termin, 2006 Imię i nazwisko

Zakres wiadomości na II sprawdzian z mechaniki gruntów:

THE INVESTIGATIONS OF THE COEFFICIENT OF PERMEABILITY OF FAINTLY-PERMEABLE SOILS

Data wykonania ćwiczenia Data oddania sprawozdania Ilość pkt/ocena... Nazwisko Imię:

Zmiana współczynnika filtracji układu piasek. The change in permeability coefficient in medium sand-nonwoven geotextile K 500 system

CHARAKTERYSTYKA ROZKŁADU CIŚNIENIA POROWEGO W BADANIACH KONSOLIDACJI PAST GRUNTOWYCH Z PÓŁNOCNOPOLSKICH GLIN ZWAŁOWYCH

Analiza sztywności gruntów spoistych przy wykorzystaniu kolumny rezonansowej

podstawowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) nieobowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) semestr 5 semestr letni (semestr zimowy / letni)

gruntów Ściśliwość Wytrzymałość na ścinanie

Dobór parametrów odkształceniowych i wytrzymałościowych gruntów organicznych do projektowania posadowienia budowli

ANALIZA ZACHOWANIA SIĘ PODŁOŻA ORGANICZNEGO OBCIĄŻONEGO ETAPOWO BUDOWANYM NASYPEM

PRÓBNE OBCIĄśANIE GRUNTU ZA POMOCĄ PRESJOMETRU

Wskaźnik zmian przepuszczalności gruntów słabonośnych

Zadanie 2. Zadanie 4: Zadanie 5:

Wytrzymałość gruntów organicznych ściśliwych i podmokłych.

ROZKŁAD NAPRĘśEŃ POD FUNDAMENTEM W KOLEJNYCH FAZACH REALIZACJI INWESTYCJI. σ ρ [kpa]

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

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

MASA WŁAŚCIWA NASION ZBÓś W FUNKCJI WILGOTNOŚCI. Wstęp. Materiał i metody

Badania zmian współczynnika filtracji w zależności od wskaźnika porowatości w gruntach słabonośnych

WPŁYW CZASU SKŁADOWANIA POPIOŁÓW NA ICH WŁAŚCIWOŚCI FILTRACYJNE

Materiały do laboratorium Przygotowanie Nowego Wyrobu dotyczące metody elementów skończonych (MES) Opracowała: dr inŝ.

BADANIE CIEPLNE LAMINATÓW EPOKSYDOWO-SZKLANYCH STARZONYCH W WODZIE THERMAL RESERACH OF GLASS/EPOXY LAMINATED AGING IN WATER

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ BADANIE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Ocena stateczności etapowo budowanego nasypu na podłożu organicznym Stability assessment of stage-constructed embankment on organic subsoil

SZACOWANIE WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH

ZASTOSOWANIE BADAŃ GEOTECHNICZNYCH DO ROZPOZNANIA WARUNKÓW LOKALIZACJI OBIEKTÓW GOSPODARKI ODPADAMI

Sondowania statyczne CPTU Sprzęt, interpretacja, jakość

PROGNOZOWANIE CENY OGÓRKA SZKLARNIOWEGO ZA POMOCĄ SIECI NEURONOWYCH

Pracownia specjalistyczna z Geoinżynierii. Studia stacjonarne II stopnia semestr I

Zarys geotechniki. Zenon Wiłun. Spis treści: Przedmowa/10 Do Czytelnika/12

Laboratorium Centrum Wodne, Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Water Center Laboratory, Department of Geotechnical Engineering WULS-SGGW

Wprowadzenie. Łukasz ZAWADZKI, Mariusz LECH. i rejestracji zmian ciśnienia wody w porach gruntu w czasie. Ze względu na ciągły rozwój cywilizacyjny,

WYKORZYSTANIE ETAPOWEJ BUDOWY Z PRZECIĄŻENIEM DO WZMOCNIENIA PODŁOŻA ORGANICZNEGO NASYPU DROGI EKSPRESOWEJ

OCENA WPŁYWU PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ ŚLIMAKA MIESZAJĄCEGO Z PIONOWYM ELEMENTEM ROBOCZYM NA STOPIEŃ ZMIESZANIA KOMPONENTÓW PASZY

Edyta Malinowska, Bart omiej Bursa, Piotr Chmielnicki, Wojciech Dziuba

METODA OKREŚLANIA CZASÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ PRÓBEK ZIARNA NA PRZYKŁADZIE PROSA Zbigniew Oszczak, Marian Panasiewicz

Nasyp przyrost osiadania w czasie (konsolidacja)

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Department of Geotechnical Engineering WULS SGGW

Wstępne badania parametrów wytrzymałościowych torfu z rejonu Mielca z wykorzystaniem sondy PZO-1

ANALIZA WŁAŚCIWOŚCI TRAKCYJNYCH DARNI W ZMIENNYCH WARUNKACH GRUNTOWYCH

ŚCIŚLIWOŚĆ NASYCONEGO POPIOŁU LOTNEGO

Katedra Geoinżynierii SGGW w Warszawie Department of Geotechnical Engineering Warsaw University of Life Sciences SGGW

PRĘDKOŚĆ WZNOSZENIA KAPILARNEGO W GRUNTACH NIESPOISTYCH

Wprowadzenie. Małgorzata KLENIEWSKA. nawet już przy stosunkowo niewielkim stężeniu tego gazu w powietrzu atmosferycznym.

Czynniki warunkujące zmienność modułu odkształcenia gruntów spoistych Factors subjecting variability of Young s modulus of cohesive soils

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

UWARUNKOWANIA DOBORU METODY OKREŚLANIA WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI W GRUNTACH SPOISTYCH

Zagęszczanie gruntów niespoistych i kontrola zagęszczenia w budownictwie drogowym

Drenaż pionowy VD. Drenaż pionowy VD. Opis

WPŁYW METOD INTERPRETACJI BADAŃ KONSOLIDACYJNYCH TYPU IL

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

Załącznik 10. Tytuł: Wyniki badań w aparacie trójosiowego ściskania

NOWE METODY BADANIA KONSYSTENCJI MIESZANKI BETONOWEJ

Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska SGGW Department of Hydraulic Engineering and Environmental Recultivation WULS

WYKORZYSTANIE ANALIZY WSKAŹNIKÓW ZDOLNOŚCI DO OPTYMALIZACJI PROCESU WYTWARZANIA MASY FORMIERSKIEJ

Konsolidacja torfów z wykorzystaniem przeciążenia warstwą popiołów

PROGNOZA OSIADANIA PRZYPORY CHRONI CEJ STABILNOÚÃ SK ADOWISKA POPIO ÓW ELEKTROWNI POMORZANY

DOBÓR ŚRODKÓW TRANSPORTOWYCH DLA GOSPODARSTWA PRZY POMOCY PROGRAMU AGREGAT - 2

Wyniki badań laboratoryjnych wybranych parametrów geotechnicznych dla gruntów spoistych z tematu:

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

WŁAŚCIWOŚCI PIASKÓW HYDROFOBIZOWANYCH EMULSJAMI ALKOKSYSILANOWYMI USTALONE W BADANIACH WSTĘPNYCH

Rozkłady prędkości przepływu wody w korytach z roślinnością wodną Distributions of water velocities in open-channels with aquatic vegetation

Określenie wpływu dodatku bentonitu na polepszenie właściwości geotechnicznych osadów dennych Zbiornika Rzeszowskiego.

WYZNACZENIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCINANIE BEZ ODPŁYWU W CYLINDRYCZNYM APARACIE SKRĘTNYM

Instrukcja. Laboratorium

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Torfy. Piotr Jermołowicz Inżynieria Środowiska Szczecin

Dobór technologii wzmocnienia podłoża

Rozkład prędkości statków na torze wodnym Szczecin - Świnoujście

OCENA MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA HODOWLI ŚWIŃ RASY ZŁOTNICKIEJ

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ

BADANIA DYNAMICZNEGO OBCIĄŻENIA NORMALNEGO KÓŁ NAPĘDOWYCH CIĄGNIKA

ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI GLEBY W WARSTWIE ORNEJ POD WPŁYWEM NACISKÓW KÓŁ AGREGATÓW CIĄGNIKOWYCH

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

P R Z E D S IĘBIORSTWO G E O L O G I C Z N E

PROJEKT METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Indywidualne projektowanie konstrukcji nawierzchni dzięki metodzie mechanistyczno - empirycznej Dawid Siemieński Pracownia InŜynierska KLOTOIDA

WYMIANA CIEPŁA W PROCESIE TERMICZNEGO EKSPANDOWANIA NASION PROSA W STRUMIENIU GORĄCEGO POWIETRZA

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

Transkrypt:

Edyta MALINOWSKA Katedra GeoinŜynierii SGGW Department of Geotechnical Engineering WAU Badania zmian współczynnika filtracji na potrzeby oceny odkształceń konsolidacyjnych gruntów słabonośnych * Investigation of permeability coefficient and its variability in consolidation of soft soils Słowa kluczowe: współczynnik filtracji, konsolidacja gruntu, grunt słabonośny, technika badania flow-pump Key words: permeability coefficient, consolidation, organic soil, flow-pump technique Wprowadzenie Posadawianie budowli inŝynierskich na słabonośnych gruntach organicznych stwarza istotne problemy inŝynierskie z uwagi na ich małą wytrzymałość i duŝą ściśliwość. Włókniste grunty organiczne charakteryzują się takŝe duŝą wilgotnością i anizotropią strukturalną, co wpływa na zmianę wartości współczynnika filtracji pionowej i poziomej w zaleŝności od stanu napręŝenia gruntu poddanemu obciąŝeniu. Analiza wyników badań wskazuje, Ŝe najczęściej poszczególne fazy odkształceń, tj. natychmiastowe, konsoli- Praca naukowa sfinansowana ze środków budŝetowych na naukę w 2005 roku jako projekt badawczy 2P 06F 028 28. dacyjne i wtórne, nakładają się na siebie i przebiegają równocześnie (Koda 1990, Szymański 1991). Zasadniczą część osiadań podłoŝa stanowią odkształcenia konsolidacyjne, które zaleŝą głównie od przyrostu napręŝenia efektywnego w podłoŝu, czyli od prędkości rozpraszania nadwyŝki ciśnienia porowego. Prawa ruchu fazy ciekłej uwzględnia teoria konsolidacji. Dlatego określenie charakteru i udziału efektów filtracyjnych w procesie odkształceń konsolidacyjnych jest niezmiernie waŝne. Znaczne róŝnice pomiędzy współczynnikami filtracji gruntów mineralnych i organicznych wymagają stosowania innych metod i innej aparatury badawczej. Stąd teŝ nie zawsze moŝna ściśle stosować metody badań określone normami geotechnicznymi, lecz trzeba je dostosowywać do specyfiki gruntów organicznych. Z uwagi na fakt, Ŝe włóknista struktura gruntów organicznych, szczególnie torfów, moŝe zostać uszkodzona przy zadawaniu zbyt duŝego napręŝenia lub Badania zmian współczynnika filtracji na potrzeby oceny odkształceń 45

ciśnienia wody w porach, w niniejszej pracy zostanie przedstawiona metodyka badania nowoczesną techniką stałego, wymuszonego przepływu, tzw. flow- -pump. Charakterystyka metody badań współczynnika filtracji z wykorzystaniem techniki flow-pump W metodzie badania techniką kontrolowanego przepływu wymusza się stałą prędkość przepływającej przez próbkę wody. Dla danego badania mierzy się napór hydrauliczny ( H) na wlocie i na wylocie próbki, aŝ do osiągnięcia momentu, gdy przepływ stanie się ustalony i wówczas moŝna obliczyć współczynnik filtracji ze wzoru: Q l Q k = = F t h F t i (1) System wykorzystujący technikę stałego kontrolowanego przepływu (rys. 1) składa się z pompki infuzyjnej o ruchu posuwisto-zwrotnym (1), czujnika róŝnicowego ciśnienia (2), panelu sterującego (3), systemu rejestrującego (4), a takŝe komory trójosiowej (6) z czujnikami: ciśnienia w komorze, z systemem zapisu (5), ciśnienia wody w porach oraz przemieszczeń. Jest to metoda, która daje moŝliwość generowania stałego przepływu przez próbkę gruntu poprzez uŝycie pompki oraz pomiaru róŝnicy ciśnień wytwarzanej przez czujnik róŝnicowy. Technika ta została zaakceptowana przez ASTM Standard Test Method for Measurement of Hydraulic Conductivity of Saturated Porous Materials Using Flexible Wall Permeameter (D5084-90) w 1990 roku. W badaniach laboratoryjnych naleŝy w miarę moŝliwości wyeliminować błędy, które w zaleŝności od swojej wagi mają wpływ na przepływ cieczy przez próbkę gruntu. Sharma i Lewis (1994) przedstawili źródła błędów w badaniach laboratoryjnych przepuszczalności hydraulicznej, z których wynika, Ŝe największy wpływ na zmianę wartości przepuszczalności ma rozwój mikroorganizmów przy długotrwałych badaniach. Podstawową korzyścią tej techniki w porównaniu z metodą stało- lub zmienno-gradientową jest to, Ŝe przepływ hydrauliczny moŝe być otrzymywany duŝo szybciej ze znacznie mniejszym gradientem hydraulicznym (Olsen i in. 1985, 1988, 1991, Aiban i Znidarcic 1989). Z uwagi na zasadnicze zalety badań w aparacie z moŝliwością odkształceń bocznych próbek gruntu, które są niezmiernie waŝne w analizie przebiegu procesu konsolidacji (tj. z pomiarem i kontrolą stanu napręŝenia gruntu, ciśnienia wody w próbce i w komorze, zmiana przemieszczeń i odcieku) w pracy zastosowano komorę trójosiową. W 1994 roku Olsen i inni uzyskali wyniki, które wskazują, Ŝe technika flow-pump z zastosowaniem komory trójosiowej pozwala mierzyć przepływ w bardzo krótkim czasie, tj. dla k > 10 8 m/s czas pomiaru wynosi kilka minut, dla 10 10 k 10 11 m/s czas pomiaru wynosi kilka godzin, a dla 10 12 k 10 13 m/s czas pomiaru wynosi kilka dni. 46 E. Malinowska

4 3 5 6 1 2 RYSUNEK 1. Schemat stanowiska do badania przepływu techniką flow-pump: 1 pompka infuzyjna, 2 czujnik róŝnicowy ciśnienia, 3 panel sterujący, 4 system rejestracji, 5 system zapisu, 6 komora trójosiowa FIGURE 1. Scheme of apparatus for permeability test by flow pump technique: 1 infusion pump, 2 pressure demodulator, 3 steering panel, 4 registration system, 5 recording system, 6 triaxial cell Badanie współczynnika filtracji techniką kontrolowanego przepływu z zastosowaniem komory trójosiowej umoŝliwia pomiar w przypadku bardzo sztywnych gruntów lub gruntów o nieregularnej strukturze (np. z występowaniem włókien), ciągłą rejestrację i zapis pionowego napręŝenia efektywnego, kontrolę i zapis ścieŝki odkształcenia, pomiar przy róŝnym stopniu nasączenia próbki lub teŝ w przypadku gruntów nienasączonych, ale o współczynniku filtracji nie mniejszym niŝ 10 10 cm/s. Metoda stałej prędkości przepływu unika bezpośredniego pomiaru prędkości przepływu i związanych z tym błędów pomiarowych występujących w innych metodach. Zakres i wyniki przeprowadzonych badań Badania współczynnika filtracji przeprowadzono na próbkach gruntu organicznego pobranych z podnóŝa skarpy ursynowskiej, na terenie Kampusu SGGW. Badanie kaŝdej próbki poprzedzono oznaczeniem jej właściwości fizycznych, podanymi w tabeli 1. Otrzymane z badań laboratoryjnych wyniki zestawiono w tabelach, a następnie stworzono graficzną postać zaleŝności współczynnika filtracji od napręŝenia konsolidacyjnego i współczynnika filtracji od wskaźnika porowatości. Z uwagi na to, Ŝe większość gruntów organicznych nie ma znaczącej Badania zmian współczynnika filtracji na potrzeby oceny odkształceń 47

TABELA 1. Właściwości fizyczne torfów warszawskich z podnóŝa skarpy ursynowskiej TABLE 1. Phisical properties of Warsaw pea Właściwości / Properties Symbol Symbol Jednostka Unit Torf/ Peat Wilgotność / Water content w % 390 410 Gęstość właściwa / Particle density density ρ s g/cm 3 1,58 Gęstość objętościowa / Bulk density ρ g/cm 3 1,00 1,40 Gęstość objętościowa szkieletu / Dry density ρ d g/cm 3 0,20 0,35 Zawartość części organicznych / Organic content I OM % 60 80 Stopień rozkładu / Degree of humification R % 65 70 historii obciąŝenia napręŝenie efektywne in situ jest stosunkowo małe ze względu na duŝy poziom wody gruntowej i niewielką gęstość gruntów organicznych. Badania zostały przeprowadzone w zakresie zmian napręŝenia efektywnego od 10 do 200 kpa. ZaleŜności przedstawione na rysunkach 2 i 3 zostały wyznaczone z badania techniką flow- -pump przy stałym przepływie wody równym 2,78 10 11 m/s. ZaleŜności przedstawione na rysunkach 4 i 5 wskazują na zmianę wartości współczynnika filtracji w zaleŝności od wielkości zadanego przepływu wody przez ośrodek gruntowy w zakresie od Q = 2,78 10 10 m 3 /s do Q = 2,78 10 12 m 3 /s. Współczynnik filtracji słabonośnych gruntów organicznych zmienia się w zakresie od 2,50 10 10 m/s do 8,5 10 9 m/s w zaleŝności od efektywnego napręŝenia konsolidacyjnego. Przy określaniu współczynnika filtracji techniką flow-pump moŝliwy jest takŝe pomiar parametrów niezbędnych do określenia wskaźnika porowatości, którego wartość zmieniała się w zakresie od 2,0 do 5,5. Wyniki badań zostały wstępnie zweryfikowane statystycznie. Analizując je pod kątem najmniejszego błędu średniego oraz najwyŝszego współczynnika korelacji, wybrano typ funkcji potęgowej dla dwóch zmiennych o R 2 > 97% i MRE 35%. Wykonane w laboratorium Geoin- Ŝynierii SGGW w Warszawie badania współczynnika filtracji wody przez wybrany grunt organiczny pozwoliły zaobserwować jego silną zmienność w zaleŝności od zastosowanego obcią- Ŝenia. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, iŝ wszystkie badania potwierdzają nieliniową zaleŝność współczynnika filtracji od napręŝenia i od wskaźnika porowatości. Podobne zaleŝności przedstawiali Mesri i Godlewski (1977), Tavenas i in. (1979), Szymański (1982), jednakŝe ich badania były wykonane mniej precyzyjną i wolniejszą techniką badań. Wnioski Zastosowany do badań współczynnika filtracji system flow-pump pozwala na przeprowadzenie badań w stosunkowo krótkim czasie przy pełnym nasyceniu gruntu oraz bardzo niewielkich 48 E. Malinowska

3,0E-08 współczynnik filtracji, k [m/s] Współczynnik coefficient filtracji of permeability k [m/s] 2,5E-08 2,0E-08 1,5E-08 1,0E-08 5,0E-09 0,5 0,0E+00 0 50 100 150 200 250 NapręŜenie napręŝenie, σ σ' [kpa] vertical stress RYSUNEK 2. Zmiana współczynnika filtracji w zaleŝności od napręŝenia dla badań wykonanych techniką kontrolowanego przepływu FIGURE 2. Relationship between coefficient of permeability and vertical stress by flow-pump test 2,5E-08 2,5 współczynnik filtracji, k [m/s] coefficient of permeability Współczynnik filtracji k [m/s] 2,0E-08 1,5E-08 1,0E-08 5,0E-09 0,5 0,0E+00 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 wskaźnik Wskaźnik porowatości, porowatości e [ ] e [-] void ratio RYSUNEK 3. Zmiana współczynnika filtracji w zaleŝności od wskaźnika porowatości dla badań wykonanych techniką kontrolowanego przepływu FIGURE 3. Relationship between coefficient of permeability and void ratio by flow-pump test Badania zmian współczynnika filtracji na potrzeby oceny odkształceń 49

współczynnik filtracji, k [m/s] Współczynnik coefficient filtracji of permeability k [m/s] 9,0E-08 9,0 8,0E-08 7,0E-08 6,0E-08 5,0E-08 4,0E-08 3,0E-08 3,0 2,0E-08 2,0 1,0E-08 1,0 Q = 2.78 10-10 m 3 /s Q = 2.78 10-11 m 3 /s Q = 2.78 10-12 m 3 /s 0,0 0,0E+00 0 50 100 150 200 250 napręŝenie, NapręŜenie σ [kpa] σ' [kpa] vertical stress RYSUNEK 4. Zmiana współczynnika filtracji w zaleŝności od napręŝenia dla badań wykonanych techniką kontrolowanego przepływu FIGURE 4. Relationship between coefficient of permeability and stress by flow-pump test współczynnik filtracji, k [m/s] Współczynnik coefficient filtracji of permeability k [m/s] 6,0E-08 5,0E-08 5,0 4,0E-08 3,0E-08 2,0E-08 2,0 1,0E-08 1,0 Q = 2.78 10-10 m 3 /s Q = 2.78 10-11 m 3 /s Q = 2.78 10-12 m 3 /s 0,0E+00 0,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 wskaźnik Wskaźnik porowatości, e [ ] e [-] void ratio RYSUNEK 5. Zmiana współczynnika filtracji w zaleŝności od napręŝenia dla badań wykonanych techniką kontrolowanego przepływu FIGURE 5. Relationship between coefficient of permeability and stress by flow-pump test 50 E. Malinowska

prędkościach przepływu i małych gradientach występujących zwykle w terenie. Pane i inni (1983) oraz Olsen i inni (1985) uwaŝają, Ŝe w badaniach laboratoryjnych powinny być uŝyte bardzo małe gradienty hydrauliczne ze względu na zminimalizowanie błędów pojawiających się przy przepływie wywołującym konsolidację. Ponadto nowoczesna technika przedstawiona w niniejszym artykule pozwala na jednoczesne kontrolowanie w zamkniętym systemie przemieszczeń, odcieku, odkształceń, zmian objętości, ciśnienia wyrównawczego i ciśnienia w komorze podczas badania. Z uwagi na fakt, Ŝe zjawisko konsolidacji przebiega w czasie, następuje zagęszczenie układu szkieletu gruntowego w sprzęŝeniu z ruchem cieczy i gazu w przestrzeni porowej (Terzaghi 1924, Florin 1937, Kisiel i 1967). Określenie charakteru odkształceń i przepływu cieczy w badaniach laboratoryjnych jest szczególnie waŝne przy prognozowaniu prędkości osiadań ośrodka gruntowego pod obciąŝeniem. Poprawność prognozy odkształceń zaleŝy więc przede wszystkim od prawidłowej oceny prędkości przepływu cieczy w procesie konsolidacji. Ocena taka jest najbardziej miarodajna poprzez wykonanie i odpowiednią interpretację badań laboratoryjnych metodą bezpośrednią, do której naleŝy m.in. technika flow-pump. Przeprowadzone badania współczynnika filtracji gruntów słabonośnych na przykładzie torfów potwierdzają ograniczenia w stosowaniu prawa Darcy ego. Wyraźnie widoczna jest nieliniowość zaleŝności pomiędzy współczynnikiem filtracji a efektywnym napręŝeniem pionowym oraz współczynnikiem filtracji a wskaźnikiem porowatości. Literatura AIBAN S.A., ZNIDARCIC D. 1989: Evaluation of the flow-pump and constant head techniques for permeabiłity measurements, Geotechnique 39, 4: 655 666. FLORIN V.A. 1937: On the problem of hydronamics stresses in soil masses. Hydroenergoproject, G.O.N.T.1. KISIEL I. 1967: Zastosowanie modelu relogicznego ciała M/V w mechanice gruntów. PAN, Warszawa. KODA E. 1990: Wpływ drenaŝu pionowego na przyśpieszenie konsolidacji gruntów organicznych. Rozprawa doktorska. SGGW, Warszawa. MESRI G., GODLEWSKI P.M. 1977: Time and stress compressibility interrelation. Journ. of the Geot. Eng. Div. 5. OLSEN R.S., MALONE P.G. 1988: Soil classification and site Characterization using the cone penetrometer test. Proc. of the Int. Sym. on Penetration Testing, Orlando. OLSEN H.W., NICHOLS R.W., RICET L. 1985: Low gradient permeability measurements in triaxial system. Geotechnique 35, 2: 145 157. OLSEN H.W., GILL J.D., WILLDEN A.T., NELSON K.R. 1991: Innovations In Hydraulic Conductivity Measurements. Geotechnical Engineering 1991, Transportation Research Record 1309, Transportation Research Board, National Research Council. OLSEN H.W., WILLDEN A.T., KIUSALAAS N.J., NELSON K.R., POETER E.P. 1994: Volume Controlled Hydrologic Property Measurements in Triaxial Systems. Hydraulic Conductivity and Waste Contaminant Transport in Soil, ASTM STP 1142, Philadelphia. PANE V., CROCE P., ZNIDARCIC D., KO H.Y., OLSEN H.W., SCHIFFMAN R.L, 1983: Effects of consolidation on permeability measurement for soft clay. Geotechnique 33, 1: 89. SHARMA H.D., LEWIS S.P. 1994: Waste Containment Systems. Waste Stabilization and Landfills. Design and Evaluation. John Wiley and Sons. Inc. Badania zmian współczynnika filtracji na potrzeby oceny odkształceń 51

SZYMAŃSKI A. 1982: Charakterystyki procesu odkształcenia pod obciąŝeniem wybranych rodzajów torfów. Praca doktorska. SGGW- -AR, Warszawa. SZYMAŃSKI A. 1991: Czynniki warunkujące analizę odkształcenia gruntów organicznych obciąŝonych nasypem. Rozprawa habilitacyjna. SGGW, Warszawa. TAVENAS F., MIEUSSENS C., BOURRGES F. 1979: Lateral displacements in clay foundations under embankments. Canadian Geotechnical Journal 16. TERZAGHI K. 1924: Die theorie der hydrodynamistischen spanugserschein-ungen und ihr erbautechnisches answendungsgebeit. Proc. of the 1st Int. Conf. of App. Mech., 1. Dełft Netherłands. Summary Investigation of permeability coefficient and its variability in consolidation of soft soils. This paper presents the method of permeability coefficient evaluation based on laboratory tests. In laboratory investiga- tions the flow-pump technique has been chosen. In this method the constant discharge capacity of water flow in the soil was applied. The results obtained from flow-pump investigation performed on peat samples indicates non linear relationships between permeability coefficient and vertical stress as well as void ratio. This characteristic should be taken into consideration in analysis of consolidation course in soft soils. Author s address: Edyta Malinowska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego Katedra GeoinŜynierii ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa malinowskae@alpha.sggw.waw.pl Poland 52 E. Malinowska