PRÓBNE OBCIĄśANIE GRUNTU ZA POMOCĄ PRESJOMETRU Próbne obciąŝanie jest badaniem terenowym, przeprowadzanym bezpośrednio w miejscu występowania badanego gruntu. Badanie to pozwala ustalić zaleŝność pomiędzy obciąŝeniem i odkształceniem, która z kolei stanowi podstawę do wyznaczenia modułów odkształcenia E 0 i E (E 0 moduł odkształcenie pierwotnego, i E moduł odkształcenia wtórnego). Parametry te są niezbędne do projektowania fundamentów. Badanie ściśliwości gruntu za pomocą presjometru róŝni się od badania płytą sztywną: Płyta sztywna Presjometr obciąŝenie wertykalne, jednoosiowe obciąŝenie poziome, radialne. Badania presjometryczne są szczególnie zalecane przy rozpoznaniu podłoŝa budowlanego: - pod obiekty budowlane, wraŝliwe na nierównomierne osiadanie, lub gdy istnieje konieczność ustalenia stateczności budowli na obrót i zsuw - gdy podłoŝe stanowią grunty mało spoiste (Ip<5), spoiste w stanie plastycznym (I L >0,25), nasypy, zwietrzeliny i podobne utwory, których badanie nastręcza trudności a wynik obarczony jest duŝym błędem, - gdy podłoŝe wielowarstwowe ma złoŝoną budowę i zróŝnicowane cechy mechaniczne, - gdy stawiane są szczególnie duŝe wymagania co do dokładności dokumentowania 1
Budowa presjometru Zasadniczymi elementami presjometru są: Zespół kontrolno-pomiarowy wraz z butlą spręŝonego gazu. Jest to stalowa rura z wyprowadzoną na zewnątrz rurką pokazującą poziom wody wewnątrz zespołu kontrolno-pomiarowego. Do zespołu kontrolno-pomiarowego podłączana jest butla ze spręŝonym dwutlenkiem węgla. Zespół kontrolno-pomiarowy wyposaŝony jest dodatkowo w manometry pokazujące ciśnienie w butli z gazem, ciśnienie wewnątrz zespołu oraz ciśnienie podawane do przewodów łączących z sondą. Sonda presjometryczna. Stalowa rura w podwójnej gumowej osłonie, zamknięta na końcach, zagłębiana do otworu wiertniczego za pomocą Ŝerdzi. Połączona jest z zespołem kontrolno-pomiarowym za pomocą rurek pozwalających na przepływ spręŝonego gazu i wody lub tylko wody. 2
Sposoby zagłębiania presjometru w grunt: - otwór wiercony na sucho bez rur okładzinowych - otwór wiercony z płuczką, bez rur okładzinowych - otwór pilotujący, bez rur okładzinowych, wykonany z dna otworu zamurowanego, - bezpośrednie wbijanie lub wciskanie sondy w grunt. Technika wykonywania badań KaŜdorazowo, przed badaniem lub serią badań (przed wprowadzeniem sondy do otworu) naleŝy uelastycznić osłonę gumową sondy oraz przeprowadzić cechowanie sondy. Uelastycznienie osłony polega na kilkakrotnym ciśnieniowym napełnieniu sondy tak aby osłona gumowa naciągnęła się i skurczyła Cechowanie sondy polega na przeprowadzeniu jej napełniania wodą i gazem pod ciśnieniem w takim samym cyklu jak podczas badania w otworze. Podczas cechowania, sondę ustawia się pionowo na powierzchni terenu. Wartości ciśnień i odpowiadających im objętości sondy naleŝy zanotować tak jak podczas zasadniczego badania w otworze. Bezpośrednio po wykonaniu otworu naleŝy zagłębić w nim sondę presjometru (aby uniknąć odpręŝenia ścian otworu). Początkowe ciśnienie naleŝy przyjmować według instrukcji obsługi presjometru, kolejne ciśnienia naleŝy zwiększać stopniami co 20, 50, lub 100 kpa. Badanie naleŝy uznać za skończone gdy objętość sondy osiągnie 700 cm 3 lub przyrost objętości sondy w danym stopniu obciąŝenia jest 2 do 2,5 razy większy niŝ w poprzednim stopniu obciąŝenia. Zmiany ciśnienia naleŝy wykonywać w równych odstępach czasu: - dla badania powolnego co 3 min grunty średniospoiste w stanie miękkoplastycznym, w gruntach bardzo i zwięzłospoistych w stanie plastycznym i miękkoplastycznym oraz gruntach organicznych - dla badania szybkiego co 1 min pozostałe grunty 3
Podczas badania presjometrem na sondę działa ciśnienie hydrostatyczne słupa wody. Wartość tego ciśnienia nie jest widoczna na manometrze presjometru naleŝy wprowadzić poprawkę redukując odpowiednio ciśnienie gazu. Interpretacja wyników badań Rys. 1 Krzywa presjometryczna. 4
Moduły presjometryczny oblicza się ze wzoru (1): E p dp = K (1) dv K 2 ( r 0 + U ) ( ) = 2π L 1 +ν Wzór uproszczony (2): E p dp = 1420 7 (2) ( + 2, V ) m dv Ep Presjometryczny moduł odkształcenia [kg/cm 2 ] K Parametr wynikający z geometrii i konstrukcji sondy presjometru dp Przyrost napręŝeń dla fazy odkształceń pseudospręŝystych [kg/cm 2 ] dv Przyrost odkształceń dla fazy odkształceń pseudospręŝystych [cm 3 ] Vm Średnia objętość dla fazy odkształceń pseudospręŝystych [cm 3 ] Presjometryczne napręŝenie graniczne p L jest to wartość maksymalnej wytrzymałości gruntu w stanie ogólnego uplastycznienia (granicznego zniszczenia: V/V = 1) NapręŜenie pełzania p f jest to najmniejsze napręŝenie, przy którym odkształcenia gruntu nie są juŝ liniowo proporcjonalne do napręŝenia. Jest to więc napręŝenie na pograniczu fazy odkształceń pseudospręŝystych i fazy odkształceń plastycznych. 5
SPRAWOZDANIE Na podstawie danych naleŝy: 1. Zestawić tabelę danych: Skorygowane Ciśnienie ciśnienie Objętość sondy [cm 3 ] Lp. [kg/cm 2 ] [kg/cm 2 ] 15 sek 30 sek 1 min 0 0 0 0 0 0 1............... 2. Na podstawie danych wykreślić krzywą presjometryczną brutto (dla pomiarów po jednej minucie) oraz wykres cechowania sondy (zgodnie z rys. 1). 3. Na podstawie cechowania naleŝy określić średni współczynnik kierunkowy prostej aproksymującej (y=a*x) a=y/x (dla pomiarów 1 do 6). 4. Po uwzględnieniu wartości z cechowania sondy naleŝy określić wartości skorygowane pomiarów ciśnienia w zasadniczym badaniu (dokładność do 1 miejsca po przecinku) oraz wykreślić skorygowaną krzywą presjometryczną. 5. Dla skorygowanej krzywej presjometryczne naleŝy na wykresie zaznaczyć i opisać fazy: - dopasowania sondy, - odkształceń pseudospręŝystych, - odkształceń plastycznych. 6. NaleŜy określić i podać granice fazy odkształceń pseudospręŝystych w zakresie napręŝeń (dp) i odkształceń (dv). 7. Na podstawie wzoru (2) naleŝy z dokładnością do 2 miejsc po przecinku określić wartość presjometrycznego modułu odkształcenia w kg/cm 2 i przeliczyć na kpa (98,1). 8. Ze skorygowanej krzywej presjometrycznej naleŝy odczytać i podać wartości presjometrycznego napręŝenia granicznego p L oraz napręŝenia pełzania p f. 6