ROZPOZNANIE GEOLOGICZNO-INŻYNIERSKIE w JUSZKOWIE Obiekt: Lokalizacja: Droga Juszkowo Autor opracowania: dr Janusz Czarnecki Branża: Geologia Data: Wrzesień 2012 Egz. 3
ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA Część tekstowa. 1. Wstęp. 2. Zakres opracowania. 3. Budowa geologiczna. 4. Parametry geotechniczne podłoża. 5. Obliczenie nośności podłoża. 6. Wnioski i zalecenia. Część rysunkowa. Rys.1. Rys.2. Rys.3. Rys.4. Rys.5. Mapa dokumentacyjna. Objaśnienia do kart i przekrojów. Profile wierceń i sondowań. Przekrój geologiczno-inżynierski. Tabela parametrów geotechnicznych.
1. Wstęp. Niniejsze opracowanie dotyczy wyników rozpoznania budowy geologicznej podłoża pod planowaną budowę ulicy lokalnej wzdłuż Obwodnicy Trójmiejskiej w Juszkowie. Opracowanie zawiera opis makroskopowy litologiczno-stratygraficzny gruntów podłoża oraz wyniki badań geotechnicznych podstawowych parametrów na podstawie normy PN-81/03020. Dokumentację poniższą wykonano na podstawie prac nie będących robotami geologicznymi w świetle art. 6 ust. 3 Ustawy z dnia 04 lutego 1994r. - Prawo geologiczne i górnicze, Dz. U. nr 27 poz. 96 i niniejsze opracowanie nie podlega rygorom w/w ustawy i odpowiada wymaganiom Rozporządzenia Ministerstwa Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 r w sprawie ustalenia geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych - Dz. U. nr 126 poz. 839. 2. Zakres opracowania. W ramach prac do poniższego sprawozdania przeprowadzono szereg niezbędnych prac terenowych i kameralnych. Z uwagi na zadania, jakie stawiał Projektant skupiono się przede wszystkim na scharakteryzowaniu gruntów występujących do głębokości wpływu obciążenia na podłoże tj. do max. 3 m poniżej poziomu terenu. W czasie wykonywania prac terenowych w dniu 16-tego wrześnie 2012 roku wykonano 4 wiercenia geologiczne do głębokości 3,0 m poniżej poziomu terenu. Podczas wierceń przeprowadzano makroskopową analizę urobku bez pobierania próbek do badań laboratoryjnych. Badania terenowe przeprowadzono pod nadzorem dr inż. Janusza Czarneckiego. Do wyników badań dołączono jeden profil archiwalny z 2011 roku. 3. Budowa geologiczna podłoża. Obszar badań położony jest wzdłuż obwodnicy trójmiejskiej w północnej części Juszkowa znajduje się na morenowej wysoczyźnie glacjalnej stanowiącej wschodnie obrzeżenie Pojezierza Kaszubskiego. Teren o wysokości od ok. 35 do 46 m npm stanowi rozległe wzgórze na wierzchowinie wysoczyzny. Podłoże terenu ma prostą budowę geologiczną i w całości zbudowane jest z glacjalnych osadów kemowych powstałych w czasie regresji fazy pomorskiej zlodowacenia bałtyckiego i wykształconych z fluwioglacjalnych piasków kemowych podścielonych piaskami gliniastymi i glinami, a jego powierzchnię zaściełają gleby i nasypy. Wszystkie skały występujące na badanym terenie wieku plejstoceńskiego i holoceńskiego. Obszar objęty badaniami tworzą trzy pakiety gruntów: stropowy gleb i nasypów; środkowy piasków kemowych i koluwialnych oraz spągowy piasków gliniastych i glin. Stropowa warstwa antropogeniczna to szare gleby na podłożu piaszczystym lub gliniastym oraz nasypy piaszczystopospółkowe będące podbudową drogi. Warstwa ta ma miąższość w lokalnych nieckach nawet do 0,6 m (gleby w otw. 3) ale przeważnie ok. 0,3 m, jest luźna (jedynie podbudowa drogi jest zagęszczona ruchem kołowym), oraz sucha.
Drugą warstwę stanowią piaski fluwioglacjalne okrywające wzgórze. Piaski te są przeważnie zwałowe i drobnoziarniste przechodzące lokalnie w różnoziarniste, barwy przeważnie żółtobrązowej i średnio zagęszczone, tworząc w zachodniej części terenu prawie jednolitą warstwę. Warstwa ta w stropie jest ciemniejsza, a ku spągowi jest jaśniejsza z uwagi na przemycie jej wodami infiltrującymi w głąb podłoża, co wyraźnie zaznacza poziom iluwialny i eluwialny. W nieckach (otwór 1 i 4) warstwę tę tworzą piaski koluwialne, warstwowane, z podkreśleniem laminacją barwną, przeważnie drobnoziarniste i pylaste, barwy brązowej i szarej (w otworze 4 siwej) powstałe ze zmycia wierzchnich warstw i osadzenia materiały w podmokłych zagłębieniach. Piaski te są wyraźnie wilgotniejsze niż otoczenie i zawierają znaczne ilości humusu oraz domieszek żelazistych. Spągowa warstwę, rdzeń wzgórza tworzą brązowe piaski gliniaste przechodzące facjalnie w gliny piaszczyste, stanowiące praktycznie jednolitą formację. Utwory te są mało wilgotne i przeważnie plastyczne i zalegają w podłożu do głębokości wierceń, a wychodzą spod piasków, okrywających jedynie na kulminacji wzgórza (otw. 2). W czasie prac polowych nie natrafiono na wody podziemne na całym obszarze. Suchy okres poprzedzający badania oraz znaczne deniwelacje terenu ułatwiające powierzchniowy odpływ wody z terenu spowodowały przesuszenie podłoża do głębokości wierceń. 4. Parametry geotechniczne podłoża. Oznaczenia parametrów geotechnicznych dokonano według metody B opisanej w Polskiej Normie PN-81/03020. Ze względu na mała różnorodność litologiczną oraz zmienność stopnia zagęszczenia grunty podzielono w zależności od wyznaczonych dla poszczególnych warstw stopni zagęszczenia na 6 uśrednionych warstw geotechnicznych porównywalnie do podziału z otworu archiwalnego i wyznaczono dla nich następujące charakterystyczne parametry geotechniczne: piaski grubo- i różnoziarniste średnio zagęszczone warstwa 1 warstwa 2 piaski drobnoziarniste średnio zagęszczone stopień zagęszczenia I D1= 0,45 I D2 = 0,35 kąt tarcia wewnętrznego ϕ u1 = 32,7, ϕ u2 = 31,9, gęstość objętościowa ρ 1 = 1,85 t/m 3, ρ 2 = 1,8 t/m 3, moduł ściśliwości M 01 = 86 MPa, M 02 = 75,5 MPa, warstwa 3 piaski różnoziarniste luźne warstwa 4 piaski średnioziarniste i gleby luźne I D3 = 0,25 I D4 = 0,1 φ u3 = 32,4, ϕ u4 = 30,2, ρ 3 = 1,8 t/m 3, ρ 4 = 1,7 t/m 3, M 03 = 95 MPa, M 04 = 43 MPa, warstwa 5 gliny i piaski gliniaste plastyczne warstwa 6 piaski gliniaste miękkoplastyczne stopień plastyczności I L5 = 0,5 I L6 = 0,6 ϕ u5 = 12,6, ϕ u6 = 10,8, spójność c u5 = 21,9 kpa, c u6 = 19,1 kpa, ρ 5 = 2 t/m 3, ρ 6 = 1,95 t/m 3, M 05 = 19,8 MPa, M 06 = 15 MPa, Parametry geotechniczne przyjęto jako średnie wartości i przyjęto z normy zalecany współczynnik materiałowy γ = 0,9. 5. Obliczenie nośności gruntu. Obliczenia nośności określonych powyżej parametrów geotechnicznych dokonano z normy PN-81/03020 (wg pktu 1-2). Obliczano nośność fundamentów obciążonych równomiernie osiowo wg wzoru. Obliczeń dokonano wg. wzoru:
q fnb = [(1+0,3 * B/L) *N C* c u* i C +(1+1,5 * B/L) *N D* r D* g * D min* i D +(1-0,25 * B/L) *N B* r B* g * B * i B ] gdzie : q fnb - jednostkowa nośność fundamentu B - szerokość fundamentu, przyjęto szerokość jednostkową B = 1 m, L - długość fundamentu; przyjęto długość jednostkową L = 1 m, D min - zagłębienie fundamentu poniżej terenu, przyjęto D min = 1 m, c u - spójność obliczeniowa gruntu pod fundamentem, ρ D, ρ B - gęstości obliczeniowe gruntu obok i pod fundamentem, N C, N D, N B - współczynniki obliczeniowe z normy lub ze wzorów zależne od kąta tarcia wewnętrznego, i C, i D, i B - współczynniki obliczeniowe z normy zależne od mimośrodowości obciążenia, przy braku mimośrodu i C = i D = i B = 1, N D = e πtgφ * tg 2 (π/4+φ/2); N C = (N D - 1) * ctg φ N B = 0,75 * (N D - 1) * tg φ gdzie: φ - kąt tarcia wewnętrznego g - przyspieszenie ziemskie; g = 9,81 m/s 2 Schemat fundamentu z ukazaniem charakterystycznych wielkości użytych we wzorach pokazano na rysunku powyżej. Do obliczeń użyto jednostkowych rozmiarów fundamentów: długość L = szerokość B = zagłębienie minimalne D min = 1 m. Wartości obliczeniowe parametrów gruntowych przyjęto jak dla gruntów suchych bez uwzględnienia wyporu wody i uzyskano mnożąc wielkości charakterystyczne przez współczynnik materiałowy γ = 0,9. Obliczone nośności jednostkowe dla poszczególnych warstw geotechnicznych wraz z parametrami pomocniczymi przedstawiono w poniższej tabeli: Parametr warstwa 1 warstwa 2 warstwa 3 warstwa 4 warstwa 5 warstwa 6 Miano Kąt tarcia wewnętrznego φ 32,7 31,9 32,4 30,2 12,6 10,8 o Spójność c 0 0 0 0 21,85 19,1 kn/m 2 Gęstość objętościowa gruntu ρ 1,85 1,8 1,8 1,7 2 1,95 kn/m 3 Współczynnik nośności gęstościowej Nd 16,391 15,201 15,903 12,786 2,433 2,289 Współczynnik nośności spójności Nc 24,554 23,292 24,039 20,658 7,037 6,771 Współczynnik nośności szerokości Nb 5,861 5,260 5,613 4,085 0,177 0,149 Nośność jednostkowa qf 701,12 666,63 698,74 525,76 289,65 211,74 kn/m 2 D B r r B D min B W przypadku nawodnienia nośność może spaść nawet o 40 %. 6. Wnioski. 1. Badania w terenie wykonano w dniu 16-go wrześnie 2012 roku. Wierceń dokonywano standardowym sprzętem do wierceń ręcznych. 2. Obszar badań położony jest wzdłuż obwodnicy trójmiejskiej pomiędzy Straszynem i Juszkowem znajduje się na morenowej wysoczyźnie glacjalnej stanowiącej wschodnie obrzeżenie Pojezierza Kaszubskiego. Teren o wysokości od ok. 45 do 35 m npm stanowi rozległe wzgórze na wierzchowinie wysoczyzny. 3. Podłoże terenu ma prostą budowę geologiczną i w całości zbudowane jest z glacjalnych osadów kemowych nałożonych na zwałowe piaski gliniaste powstałe w czasie regresji fazy pomorskiej zlodowacenia bałtyckiego oraz gleb i nasypów. 4. Grunty znajdujące się w podłożu charakteryzują się dobrymi parametrami geotechnicznymi. Ich nośność w stanie suchym jest większa niż 200 kpa. 5. W czasie prac polowych nie natrafiono na wody podziemne na całym obszarze badań. Suchy okres poprzedzający badania oraz znaczne deniwelacje terenu ułatwiają powierzchniowy odpływ wody.
Rys. 5. Tabela wartości parametrów geotechnicznych. WASTWA 1 2 3 4 5 6 RODZAJ GRUNTU piaski grubo- i różnoziarniste średnio zagęszczone piaski różnoziarniste średnio zagęszczone piaski różnoziarniste luźne piaski drobnoziarniste i gleby luźne gliny i piaski gliniaste plastyczne piaski gliniaste miękkoplastyczne STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA KĄT TARCIA WEWNĘTRZNEGO MODUŁ ŚCIŚLIWOŚCI NOŚNOŚĆ GRUNTU I d ρ t/m 3 ) φ(ο) M 0 (MPa) kpa 0,45 32,7-1,85 86 0,35 31,9-1,8 75,5 0,25 32,4-1,8 95 0,10 30,2-1,7 43 0,50 12,6 21,8 2 19,75 0,60 10,8 19,1 1,95 15