Analiza oceny rodzaju gruntu ustalonego na podstawie badań CPTU dr inż Irena Bagińska Politechnika Wrocławska W celu określenia rodzaju gruntu poddano analizie rzeczywisty pomiar badania sondą statyczną z końcówką elektryczną CPTU Wyniki analizy odniesiono do profi lu geologicznego ustalonego na podstawie odwiertu wykonanego w odległości 5 m od miejsca sondowania Zmierzone podczas badań sondą statyczną CPTU wielkości q c, f s mogą posłużyć wyznaczaniu wielu parametrów geotechnicznych, min ustaleniu rodzaju gruntu rodzimego, czyli profilu gruntowego W literaturze można odnaleźć wiele metod klasyfikacyjnych ustalających rodzaj gruntu Generalnie metody te można podzielić na dwie grupy Pierwszą będą stanowiły metody opracowane na podstawie pomiarów sondami statycznymi z końcówką mechaniczną, a drugą metody opracowane na podstawie pomiarów sondami statycznymi z końcówką elektryczną Do pierwszej grupy, jako najstarszą, można zaliczyć klasyfikację Begemanna z 1965 r [2] Określa ona rodzaj gruntu bezpośrednio za pomocą mierzonych wielkości q c i f s W Polsce najbardziej rozpowszechnioną z tej grupy metod jest klasyfikacja Marra z 1981 r W 1997 r została ona zaadaptowana do polskiego nazewnictwa gruntu [3] i zamieszczona w Normie Polskiej PN-B 04452 [4] W klasyfikacji pojawił się dodatkowy parametr mający wpływ na określaną nazwę gruntu R f, będący ilorazem wartości f s i q c Obecnie, z uwagi na duży rozwój techniki sondowań statycznych z końcówką elektryczną, powszechniejsze i częściej stosowane są metody klasyfikacyjne z grupy drugiej Pozwalają one określać rodzaj gruntu na podstawie odpowiedników zmierzonych bezpośrednio podczas badania wartości q c i f s Znormalizowane parametry q t, B q, R f i inne w swych wartościach uwzględniają wpływ na mierzone wartości q c i f s ciśnienia porowego gruntu oraz naprężeń pierwotnych w gruncie W niniejszej pracy do określenia rodzaju gruntu wykorzystano trzy klasyfikacje interpretacyjne wywodzące się z grupy drugiej: Robertsona i in z 1986 r [8], normową z PN-B 04452:2002 [4] oraz Robertsona z 1990 r [11] Uzyskane rozpoznania porównano oraz odniesiono do propozycji literaturowych ustalenia rodzaju gruntu na podstawie wskaźnika klasyfikacyjnego I C [1, 2, 9, 10] Ustalenie parametrów znormalizowanych Parametry znormalizowane są wielkościami pochodnymi wielkości rejestrowanych bezpośrednio podczas pomiaru in-situ q c, f s W referacie poddano analizie rzeczywisty pomiar badania sondą statyczną z końcówką elektryczną CPTU (rys 1 b) Wyniki analizy odniesiono do profilu geologicznego ustalonego na podstawie odwiertu wykonanego w odległości 5 m od miejsca sondowania (rys 1 a) Rys 1 (a) Profi l geologiczny odwiertu, analiza makroskopowa, (b) Profi l zarejestrowanych wartości q c, f s 20
Teren badań był zlokalizowany pod względem morfologicznym na obszarze Wzgórz Twardogórskich, które stanowią część Wału Trzebnickiego Jest to teren pofałdowany, stanowiący wysoczyznę morenową, poprzecinaną licznymi dolinkami Geologicznie to fragment Monokliny Przedsudeckiej zbudowanej w podłożu z miąższego kompleksu skał mezozoicznych, które przykrywają naprzemiennie mocno zaburzone glacitektonicznie utwory trzecio- i czwartorzędowe Chcąc określić rodzaj gruntu na podstawie klasyfikacji Robertsona i in z 1986 r [8], klasyfikacji normowej z PN-B 04452:2002 [4] oraz klasyfikacji Robertsona z 1990 r [11], określono wielkości znormalizowane [2, 13] Skorygowany całkowity opór na stożku q t poprawiony o wpływ ciśnienia wody w porach gruntu, (1) gdzie: q c zmierzony opór wciskania stożka; u 2 zmierzone ciśnienie wody w porach gruntu filtrem umieszczonym za tipem stożka Jego wskazania stanowią sumę rzeczywistego ciśnienia u 0 oraz przyrostu u związanego z wpędem stożka sondy w grunt; a - współczynnik powierzchni stożka wynikający z jego budowy Jego wartość jest standardowo podana przez producenta, a określa w przybliżeniu stosunek pola przekroju trzpienia tipu stożka do całkowitego pola przekroju tipu stożka Współczynnik tarcia R f określa stosunek tarcia do oporu wyrażony w procentach: = 100%, (2) gdzie f t to znormalizowany opór tarcia na tulei ciernej poprawiony o wpływ ciśnienia wody w porach gruntu Możliwy jest do ustalenia dla stożków posiadających pomiar ciśnienia porowego w położeniu nad (u 3 ) i pod (u 2 ) tuleją cierną W przypadku stałej grubości tulei ciernej i pomiaru ciśnienia jedynie pod tuleją cierną (u 2 ) wartości ft przyjmuje się równe pomierzonym f s Znormalizowany opór na stożku Q t określa się wzorem: =, (3) gdzie: q t skorygowany opór stożka; 0 składowa pionowa naprężenia pierwotnego; ' składowa pionowa efektywnego naprężenia pierwotnego ' u 0 0 0 Znormalizowany współczynnik tarcia F r = (4) Znormalizowany współczynnik ciśnienia wody w porach gruntu B q = = (5) Rozpatrywane klasyfi kacje oceny rodzaju gruntu Klasyfi kacja Robertsona i in z 1986 r [8] W klasyfikacji Robertsona z 1986 r [8] ustalenie rodzaju gruntu odbywa się na podstawie skorygowanych parametrów q t i R f Rys 2 Nomogram klasyfi kacji Robertsona i in z 1986 r [8, 2] Nomogram klasyfikacyjny przedstawia wykres zależności skorygowanego oporu na stożku q t i wskaźnika R f (rys 2) Obszary wykresu reprezentujące konkretne rodzaje gruntu wydzielone zostały liniami funkcji ustalonych w sposób empiryczny na podstawie porównania wskazań CPTU z odwiertami geologicznymi Autorzy wydzielili 12 obszarów (Soil Behaviour Type) Do każdego z obszarów przyporządkowane zostały grupy gruntów, bez bliższego uszczegółowienia Obszar 1 Robertsona i in 1986 (wersja oryginalna) [2] Sensitive fi ne grained Robertsona i in 1986 (wersja polska) [13] Wrażliwy drobnoziarnisty Rodzaj gruntu zgodnie z PN EN ISO [6] 2 Organic material Organiczny Or 3 ay Iły 4 Silty clay to clay Iły pylaste do iłów si 5 6 7 ayey silt to silty clay Sandy silt to clayey silt Silty sand to sandy silt 8 Sand to silty sand Pyły ilaste do iłów pylastych Pyły piaszczyste do pyłów ilastych Piaski pylaste do pyłów piaszczystych Piaski do piasków pylastych Robertsona z roku 1986 nie uwzględnia, powstającego podczas badania wraz z głębokością wzrostu, oporu wciskania q c spowodowanego rosnącym pionowym naprężeniem pierwotnym Uwzględniony został jedynie wpływ na mierzone wielkości ciśnienia porowego wody Klasyfi kacja normowa PN B-04452:2002 [4] normowa PN B-04452:2002 jest adaptacją na clsi si sasi clsi Sa sisa 9 Sand Piaski Sa 10 11* 12* Gravelly sand to sand Very stiff fi ne grained* Sand to clayey sand* Piaski żwirowe do piasków Bardzo zwięzłe drobnoziarniste* Piaski do piasków ilastych* grsa Sa Sa clsa * prekonsolidowane lub scementowane Tab 1 Klasyfi kacja Robertsona i in z 1986 r Zestawienie obszarów oraz odpowiadających im rodzajów gruntu 21
Obszar normowa PN-B 04452:2002 1 Wrażliwe drobnoziarniste 2 Grunty organiczne 3 Iły 4 Gliny pylaste do iłów pylastych, iły 5 Gliny pylaste zwarte do iłów pylastych 6 Gliny piaszczyste do glin pylastych 7 Piaski średnie do piasków pylastych 8 Pospółki, piaski drobne 9 Żwiry, piaski grube 10 Półzwarte drobnoziarniste (mało spoiste) Rys 3 Nomogram klasyfi kacji normowej PN-B-04452:2002 [4] Polskę nomogramu Robertsona i in z 1986 r przez Młynarka i in z 1997 r [3] Nazwy poszczególnych obszarów reprezentujących różne rodzaje gruntu dostosowane zostały do terminologii polskiej Najistotniejszą zmianą jest wydzielenie iłów i iłów pylastych od glin pylastych i piaszczystych Nomogram klasyfikacyjny przedstawia wykres zależności skorygowanego oporu na stożku q t i wskaźnika R f (rys 3) Obszary wykresu reprezentujące różne rodzaje gruntu wydzielone zostały na bazie nomogramu Robertsona i innych z 1986 r [8], a ponadto przy jego budowie sugerowano się diagramem Marra z 1981 r oraz jego adaptacją [4] Podobnie jak klasyfikacja Robertsona 1986, klasyfikacja normowa nie uwzględnia powstającego w trakcie badania z głębokością wzrostu oporu wciskania q c spowodowanego rosnącym pionowym naprężeniem pierwotnym Uwzględniony został jedynie wpływ na mierzone wielkości ciśnienia porowego wody Klasyfi kacja Robertsona z roku 1990 [11] Robertsona z 1990 r [11] bazuje na dwóch nomogramach i ustalenie rodzaju gruntu odbywa się dwutorowo (rys 4) Pierwszy nomogram pozwala na określenie rodzaju gruntu na podstawie znormalizowanych parametrów Q t i F r Drugi nomogram pozwala na określenie rodzaju gruntu na podstawie znormalizowanych Q t i B q Rys 4 Nomogram klasyfi kacji Robertsona z roku 1990 [11, 2] Na obu nomogramach wydzielono 9 obszarów n (normalized ), które reprezentują różne grupy rodzajów gruntu (tab 2) Korzystanie równocześnie z obu nomogramów jest rodzajem weryfikacji na etapie interpretacji Oczekiwanym rozwiązaniem jest określenie, z obu nomogramów, identycznego rodzaju gruntu Interpretator zyskuje pewność właściwego rozpoznania Możliwe jest otrzymanie z obu klasyfikacji innej odpowiedzi, czyli określenie dwóch różnych rodzajów gruntu Ostateczną decyzję interpretator może podjąć sugerując się wynikami wierceń, jeśli tylko posiada do nich dostęp W innym przypadku pomocny może być pomiar rozpraszania się na danych głębokościach ciśnienia porowego u 2 do rzeczywistej wartości ciśnienia porowego u 0 Jeśli dyssypacja u 2 do wartości u 0 będzie bardzo wolna, grunt określony zostaje jako Tab 2 Klasyfi kacja Robertsona z 1990 r Zestawienie obszarów n oraz odpowiadających im rodzajów gruntu Obszar n 1 Robertsona 1990/ wersja oryginalna/[11] Sensitive fi ne grained Robertsona 1990/ wersja polska/ [13] Wrażliwy drobnoziarnisty Rodzaj gruntu zgodnie z PN EN ISO [4] 2 Organic material Organiczny Or 3 ay to silty clay 4 5 ayey silt to silty clay Silty sand to sandy silt 6 Sand to silty sand 7 8* 9* Sand to gravelly sand Very stiff sand to clayey sand* Very stiff fi negrained* * prekonsolidowane lub scementowane Iły do iłów pylastych Pyły ilaste do iłów pylastych Piaski pylaste do pyłów piaszczystych Piaski do piasków pylastych Piaski do piasków żwirowych Bardzo zagęszczone piaski do piasków ilastych* Bardzo zwięzłe drobnoziarniste* clsi si Sa sisa Sa grsa Sa clsa Obszar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [kn/m 3 ] 17,5 12,5 17,5 18,0 18,0 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 19,0 Tab 3 Przyporządkowanie ciężarów objętościowych gruntu obszarom [2] 22
ił, a jeśli 50% dyssypacji rozproszy się w ciągu 4 do 6 minut grunt powinien zostać określony jako pył ilasty [2] Ważnym punktem interpretacji jest właściwe przyjęcie ciężaru objętościowego gruntu do wyznaczenia pionowego naprężenia pierwotnego 0 Robertson zaproponował przyjęcie ciężaru objętościowego poszczególnych warstw na podstawie wstępnej interpretacji klasyfikacją Robertsona 1986 Ciężar gruntu przyjmowany jest zgodnie z tab 3 [2], gdzie numeracja obszarów jest zgodna z rys 2 i tab 1 Klasyfi kacja na podstawie wartości wskaźnika klasyfi kacji CPT / assifi cation index I C W przypadkach wątpliwych, kiedy np z obu nomogramów klasyfikacyjnych Robertsona z 1990 r (rys 4) otrzymane zostają dwa różne rodzaje gruntu (n), określenie rodzaju gruntu można uściślić, korzystając z wartości wskaźnika klasyfikacyjnego I C Równanie ustalające jego wartość (6) zostało zaproponowane i wyprowadzone na podstawie korelacji badań CPT z SPT w odniesieniu do średnicy miarodajnej d 50 badanego gruntu przez Jefferiesa i Daviesa [1] Wartość wskaźnika rośnie wraz ze zmniejszającą się średnicą frakcji dominującej w gruncie I w ten oto sposób, ustalając wartość wskaźnika klasyfikacji I *, pośrednio można ustalić rodzaj gruntu n C (tab 4) Metoda nie obejmuje gruntów z obszarów klasyfikacji Robertsona z 1990 r n nr 1, 8 i 9 (rys 4) [1] W ten sposób po uwzględnieniu wartości granicznych I C (tab 4) równanie (7) można odwzorować na nomogramie klasyfikacyjnym Robertsona z 1990 r (rys 4 i 6) Będą to wycinki okręgów współśrodkowych, które w znacznym stopniu pokrywają się z granicami obszarów n Na rys 6 funkcje te zostały przedstawione za pomocą przerywanych czarnych linii z podanymi wartościami granicznymi I C Zarówno I C jak i I * zostały nazwane znormalizowanymi wskaźnikami klasyfikacji, ponieważ zostają ustalane na C podstawie wartości znormalizowanych Robertson proponuje, aby ustalając rodzaj gruntu na ich podstawie podawać rodzaj gruntu zgodnie z numeracją obszarów n, pomijając obszary n nr 1, 8 i 9 (rys 4, 6) [10] Dodatkowo w 2010 r Robertson [10] zaproponował wprowadzenie równania na wskaźnik klasyfikacyjny wyznaczany bezpośrednio z q c nazywając go I = (8) We wzorze (8) p a odpowiada ciśnieniu atmosferycznemu (1 bar = 100 kpa = 0,1 MPa) Jeśli klasyfikacja Robertsona 1990 zostanie przedstawiona na nomogramie w zależności od nieznormalizowanej wartości q c i R f w układzie log-log to funkcja (8), przy ustalonej wartości I, da wycinki okręgów współśrodkowych pokrywających się z granicami obszarów n Ocena rodzaju gruntu Ocenę rodzaju gruntu przeprowadzono czterema sposobami, korzystając z trzech zaprezentowanych klasyfikacji: Robertsona i in z 1986 r [8], normowej PN-B-04452:2002 [4], Robertsona z 1990 r osobno dla obu nomogramów (rys 4) [11] = + 1,5 + 1,3( (6) W literaturze można również odnaleźć zmodyfikowaną przez Robertsona i Wride a [12, 9] definicję wskaźnika I C uzależnioną od wartości Q t i F r (7) = ( ) + ( +1,22) (7) Obszar Robertsona i in 1986 Obszar n Robertsona 1990 I * C I C I 1 1 2 2 I * > 3,22 C I > 3,60 C I > 3,60 3 3 2,82 < I * < 3,22 C 2,95 < I < 3,60 C 2,95 < I < 3,60 4 i 5 4 2,54 < I * < 2,82 C 2,60 < I < 2,95 C 2,60 < I < 2,95 6 i 7 5 1,90 < I * < 2,54 C 2,05 < I < 2,60 C 2,05 < I > 2,60 8 6 1,25 < I * < 1,90 C 1,31 < I < 2,05 C 1,31 < I < 2,05 9 i 10 7 I * > 1,25 C I > 1,31 C I < 1,31 12* 8* 11* 9* * prekonsolidowane lub scementowane Tab 4 Klasyfi kacja Robertsona 1986 i 1990 na podstawie wskaźnika klasyfi kacji I * C, I C, I STB [1, 9, 10] Wyniki pokazano tworząc profile geologiczne otworów badawczych (rys 5, 6, 7) Z uwagi na pojawiające się nieścisłości interpretacyjne dodatkowo wyniki badań zaprezentowano również w postaci wykresów wykonanych na bazie nomogramów poszczególnych klasyfikacji (rys 5, 6, 8) Pojedynczy punkt naniesiony na nomogramy to obraz pojedynczego pomiaru (q c, f s ), który jest wykonywany w trakcie wpędu sondy co każde 2 cm Z analizowanego otworu badawczego o głębokości około 15 m uzyskano, po odrzuceniu skrajnych wartości, 665 reprezentatywnych punktów pomiarowych Na podstawie zarejestrowanych wielkości q c, f s (rys 1) wyznaczono wartości znormalizowane pochodne q t, R f, Q t, F r, B q, które są podstawowymi wielkościami klasyfikacyjnymi Wykresy przedstawiają więc nomogramy klasyfikacyjne z naniesionymi wyprowadzonymi wartościami znormalizowanymi (rys 5, 6, 8) Ocena rodzaju gruntu wg klasyfi kacji Robertsona i innych z roku 1986 Według klasyfikacji Robertsona i in z 1986 r w otworze badawczym od głębokości 2,5 m w podłożu gruntowym zalega ił ( 3) Widoczne jest to na zamieszczonym profilu, ale również na wykresie klasyfikacyjnym Klasyczny nomogram klasyfikacji Robertsona i in z 1986 r jako skrajną wartość współczynnika tarcia podaje R f równe 8% (rys 2) [8, 2] Z uwagi na ograniczone możliwości interpretacyjne zaproponowano poszerzenie nomogramu do wartości R f równej 15%, ponieważ aż 483 ze wszystkich 665 (co stanowi 72,6%) punktów pomiarowych przekroczyło wielkość R f równą 8% W ten sposób wszystkie wartości punktów pomiarowych mogły zostać zinterpretowane Grubą przerywaną pionową linią zaznaczono granicę pomiędzy obszarem nomogramu Robert- 23
5 Rys 5 Ocena rodzaju gruntu wg klasyfikacji Robertsona i in z roku 1986 Rys 6 Ocena rodzaju gruntu wg klasyfikacji normowej PN-B-04452:2002 6 sona i in z 1986 r, a jego poszerzeniem W obszarze poszerzenia wydłużono linie rozgraniczające poszczególne obszary interpretacyjne oraz przewidziano zmianę ich charakteru Uznano, iż nowo określone obszary są kontynuacją obszaru 2, 3 i 11 Ocena rodzaju gruntu wg klasyfikacji normowej PN B-04452:2002 gramu klasyfikacyjnego PN-B-04452, bowiem jako skrajną wartość współczynnika tarcia podaje on Rf równe 10%, natomiast całkowitego oporu na stożku około 50 MPa (rys 3) [3, 4] Niestety wiele z punktów pomiarowych przekroczyło Rf równe 10%, więc poszerzono nomogram do wartości Rf równej 15%, tak by pełna liczba punktów pomiarowych mogła zostać zinterpretowana Poza klasycznym obszarem pomiarowym (Rf = 10%) znalazło się 138 punktów pomiarowych ze wszystkich 665 (co stanowi 20,7%) Grubą przerywaną linią zaznaczono granicę pomiędzy obszarem nomogramu klasyfikacji normowej PN-B-04452 a jego poszerzeniami W obszarze poszerzenia zaproponowano poziome linie rozgraniczające poszczególne obszary interpretacyjne Uznano, iż nowo określone obszary są kontynuacją obszarów 2, 3 i 10 Według klasyfikacji normowej PN-B-04452 w otworze od głębokości 2,5 m przewagę stanowi ił, który jest przewarstwiony iłem pylastym do iłu Widoczne jest to na zamieszczonym profilu oraz nomogramie klasyfikacyjnym W tym przypadku również konieczne było poszerzenie nomo- Dla klasyfikacji Robertsona 1990 (Qt, Fr) oraz Robertsona 1990(b) (Qt, Bq) przeprowadzono osobne rozpoznanie profilów geologicznych, co ukazano na rys 7 24 Ocena rodzaju gruntu wg klasyfikacji Robertsona z roku 1990
7 8 Według klasyfikacji Robertsona 1990 (Qt, Fr) w otworze określono przewagę iłów do iłów pylastych (n 3) Widoczne jest to na zamieszczonym profilu (rys 7) i poniższym nomogramie klasyfikacyjnym (rys 8) Zupełnie inne rozpoznanie uzyskano z klasyfikacji Robertsona 1990 (b) (Qt, Bq), która wykazała przewagę piasków pylastych do pyłów piaszczystych (n 5) przewarstwionych pyłami ilastymi do iłów pylastych (n 4) oraz piaskami do piasków pylastych (n 6) Widoczne jest to na profilu geologicznym (rys 7) oraz poniższym nomogramie (rys 8) Ze względu na duże zróżnicowanie interpretacyjne z klasyfikacji Robertsona 1990 oraz Robertsona 1990 (b) oba nomogramy zestawiono na sąsiednich wykresach dla szybkiego porównania Na obu nomogramach numeracja poszczególnych obszarów (n) dotyczy tych samych grup rodzajów gruntu (tab 2) W stosunku do klasycznego nomogramu Robertsona 1990 w tym przypadku również poszerzono skrajną wartość znormalizowanego współczynnika tarcia z Fr równego 10 do Fr równego 20 Poza wartością graniczną Fr równą 10 znalazło się bowiem 219 ze wszystkich 665 punktów badawczych (co stanowi 32,9%) Grubą przerywaną linią zaznaczono granicę pomiędzy obszarem nomogramu Robertsona 1990 a jego poszerzeniem W obszarze poszerzenia wydłużono linie rozgraniczające poszczególne obszary interpretacyjne poziomo Uznano, iż nowo określone obszary są kontynuacją obszarów 2, 3 i 9 9 Ocena rodzaju gruntu wg wartości wskaźnika klasyfikacyjnego Dla całego otworu pomiarowego wyznaczono zmienność wartości wskaźnika klasyfikacyjnego I *C, IC, I Rozkład tych wartości wraz z głębokością przedstawiono na rys 9 We wszystkich przypadkach wartości I *C były większe od IC, a IC większe od I Porównując ich wartości z granicznymi dla poszczególnych obszarów i n ustalono rodzaj gruntu poniżej 3 m rozpa Rys 7 Ocena rodzaju gruntu wg klasyfikacji Robertsona 1990 (Qt, Fr) oraz Robertsona 1990(b) (Qt, Bq) Rys 8 Ocena rodzaju gruntu wg klasyfikacji Robertsona z roku 1990 Rys 9 Przebieg zmienności wraz z głębokością I *C, IC, I 25
trywanego profilu jako ił (n 3) Niewielkie różnice wprowadza jedynie zmienność I *C, którego granica pomiędzy obszarem n 3 i 2 ma ustaloną wartość na znacznie niższym poziomie niż pozostałe dwa wskaźniki (3,22 < 3,60) Obliczenia potwierdziły, że wartości IC, I uzyskują zbliżone wartości w strefie, gdzie efektywne naprężenia pionowe wynoszą od około 50 kpa do około 150 kpa [10] Analiza porównawcza i wnioski końcowe Korzystając z trzech klasyfikacji interpretacyjnych oceny rodzaju gruntu na podstawie badań sondą statyczną CPTU określono różne profile geologiczne Wykazano rozmaitą terminologię nazewnictwa w poszczególnych klasyfikacjach (tab 5) Rozbieżności mogą wynikać z różnic językowych oraz lokalnych terminologii W obliczu Eurokodów wskazane jest zaakceptowanie nowych oznaczeń klasyfikacyjnych zgodnych z [6] Tym bardziej że norma [4] została już wycofana Pozwoli to na bezpośrednie ujednolicenie nazewnictwa rodzajów gruntu bezpośrednio z nazwami proponowanymi przez autorów klasyfikacji (tab 1 i 2) W tab 5 zamieszczono szczegółowe zestawienie ocenionych Głębokość Robertsona i in z 1986 r (rys 5) normowa PN B-04452:2002 (rys 6) Robertsona z 1990 r (rys 7, 8) Robertsona z 1990 r (b) (rys 7, 8) I *C Wskaźnik klasyfikacyjny (rys 9) IC I Ocena makroskopowa (rys 1 a) rodzajów gruntu różnymi klasyfikacjami dla pomiarów z czterech głębokości W dużej mierze oszacowane rodzaje gruntu pokrywają się Wykazano, że w analizowanym otworze najsilniej determinującą nazwę gruntu frakcją będzie ił (), dodatkowo zaznacza swój wpływ pył (si) oraz piasek (sa) Żadna z klasyfikacji nie wykazała zalegania czystego pyłu, jaki został określony analizą makroskopową podczas odwiertu Być może były to drobne przewarstwienia, których sondowanie mogło nie wykryć W znacznej mierze odbiegające rozpoznanie uzyskano klasyfikacją Robertsona z 1990 r (b) określającą nazwą na podstawie Qt i Bq Jest to wynik braku pomiaru dyssypacji w trakcie badania CPTU Ocena została przedstawiona w artykule dla podkreślenia konieczności dopełnienia wszystkich warunków pomiaru, aby poprawnie określić rodzaj gruntu Podczas wyznaczania wartości Bq (5) konieczna jest bowiem znajomość ciśnienia porowego u0 Stosowanie klasyfikacji Robertsona 1990 (b) jest możliwe na podstawie znajomości ustabilizowanego ciśnienia porowego wody gruntowej u0 W innym przypadku może dochodzić do błędów interpretacyjnych Określając rodzaju gruntu nomogramami: Robertsona i in z 1986 r, normowym PN-B-04452 oraz Robertsona z 1990 r wykazano konieczność poszerzenia zakresów wielkości interpretacyjnych nomogramów Są one bowiem zbyt małe w stosunku do pomierzonych Konieczne jest przeprowadzenie dodatkowej weryfikacji i zbadanie podziału nowych poszerzonych obszarów Dokonując interpretacji klasyfikacją Robertsona z 1990 r za pomocą programów interpretacyjnych warto stosować ograniczone zaufanie do wyznaczanego poza naszym udziałem naprężenia pierwotnego zgodnie z przytoczoną tab 3 Poprawne określenie rodzaju gruntu w znacznym stopniu zależy od założonych ciężarów objętościowych klasyfikowanych gruntów Warto zweryfikować te dane bądź na podstawie bezpośrednich badań polowych i laboratoryjnych, bądź oszacować je, sugerując się stanem gruntu i danymi zawartymi w literaturze [7] 6m 7m 8m 10 m I /obszar 3/ G P / I / I /obszar 4/ GP /I /I /obszar 4/ I /obszar 3/ /n 5/ 3,09 2,97 2,86 /n 5/ 3,10 3,02 2,87 /n 5/ 3,39 /n 2/ 3,22 2,99 G / / G I /n 5/ 3,19 3,04 2,97 G / Tab 5 Zestawienie oszacowanego rodzaju gruntu wszystkimi metodami 26
Do oceny rodzaju gruntu zastosowano również wartości wskaźników klasyfikacyjnych I *C, IC, I Stosowanie ich jest bardzo szybkie i skuteczne Można bowiem za pomocą znajomości pojedynczej wartości skutecznie oszacować rodzaj gruntu Wstępne oszacowanie można uzyskać bezpośrednio z wartości qc, fs i u2, obliczając wartość I (8) Zdaniem Robertsona [9] właściwsze jest jednak korzystanie z parametrów znormalizowanych i określanie wskaźnika IC dla oszacowania n Zawsze jednak trzeba pamiętać, że metoda ta nie obejmuje gruntów z obszarów n o numerach 1, 8 i 9 Dodatkowo korzystając z parametrów znormalizowanych konieczne jest określenie ciężarów objętościowych gruntu podobnie jak w klasyfikacji Robertsona z roku 1990 Nie należy zapominać, że przedstawione wyniki sondowań statycznych CPTU mogą posłużyć wyznaczeniu parametrów wytrzymałościowych i odkształceniowych zgodnie z [5] oraz zostać użyte bezpośrednio do metod obliczeniowych, np nośności pali Jest to bardzo ważny kierunek rozwoju metod interpretacyjnych sondowania CPTU Pozwala bezpośrednio korzystać z pomierzonych wartości qc, fs, u2, pomijając wielokrotne i wielostopniowe generowanie błędów interpretacyjnych Referat został wygłoszony w trakcie XXXV Zimowej Szkoły Mechaniki Górotworu i Geoinżynierii w Wiśle Literatura [1] Jefferies M G, Davies M P: Use of CPTu to Estimate Equivalent SPT N60 Geotechnical Testing Journal, 16(4), 1993, 458-468 [2] Lunne T, Robertson PK, Powell JJM: Cone Penetration Te- sting in Geotechnical Practice, 1997 [3] Młynarek Z, Tschuschke W, Wierzbicki J: gruntów podłoża budowlanego metodą statycznego sondowania XI Krajowa Konferencja Mechaniki Gruntów i Fundamentowania Geotechnika w budownictwie i transporcie 25-27 czerwca 1997 [4] PN-B-04452:2002 Geotechnika Badania polowe [5] PN EN 1997-2:2009 Eurokod 7 Projektowanie geotechniczne Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego [6] PN EN ISO 14688-2:2006 Badania geotechniczne Oznaczenie i klasyfikowanie gruntów Część 2: Zasady klasyfikowania [7] PN 81 / B 03020 Posadowienie bezpośrednie budowli Obliczenia statyczne i projektowanie [8] Robertson P K, Campanella R, Gillespie D, Grieg J: Use of piezometr cone data IN-SITU 86, ASCE Specialty Conference, Blacksburg, USA, 1986 [9] Robertson P K: Estimating in situ soil permeability from CPT & CPTU 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, USA, 9-11 may 2010 [10] Robertson P K: Soil behaviour type from the CPT: an update 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, USA, 9-11 may 2010 [11] Robertson P K, Soil classification using the cone penetration test Canadian Geotech Journ 27(1), 1990: 151-158 [12] Robertson P K, Wride C E: Evaluating Cyclic Liquefaction Potential Using the Cone Penetration Test Canadian Geotechnical Journal 35(3), 1998 444-459 [13] Sikora Z Sondowanie statyczne metody i zastosowanie w geotechnice Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa, 2006 27