Badania geotechniczne

Badania geotechniczne 1

SPIS TREŚCI 1. WSTĘP 3 1.1 Podstawa i zakres opracowania 3 1.2 Lokalizacja i charakterystyka obiektu badań 3 1.3 Ustalenie kategorii geotechnicznej inwestycji 3 2. METODYKA PRAC 3 2.1 Prace terenowe 3 2.2 Badania laboratoryjne 4 3. WARUNKI GEOLOGICZNE 5 3.1 Morfologia terenu 5 3.2 Budowa geologiczna 5 3.3 Warunki hydrogeologiczne 5 4. CHARAKTERYSTYKA GEOTECHNICZNA 5 5. WNIOSKI 7 6. WYKAZ WYKORZYSTANYCH MATERIAŁÓW 9 ZAŁĄCZNIKI: Mapa lokalizacyjna Mapa geologiczna Mapa dokumentacyjna Przekrój podłużny Przekroje poprzeczne Metryki otworów Wyniki badań laboratoryjnych 2

1. WSTĘP 1.1 Podstawa i zakres opracowania Niniejsze opracowanie wykonane zostało przez NOT Rzeszów na zlecenie Podkarpackiego Zarządu Melioracji i Urządzeń Wodnych w Rzeszowie. Przedmiotem opracowania jest dokumentacja pt. Rozbudowa prawego wału przeciwpowodziowego rzeki Wisłoki na terenie miasta Dębica na działkach Firmy Oponiarskiej Dębica S.A. woj. podkarpackie. Badania geotechniczne. Zakres opracowania: wykonanie badań geotechnicznych, makroskopową analizę próbek podczas wiercenia, badania laboratoryjne pobranych próbek gruntu. 1.2 Lokalizacja i charakterystyka obiektu badań Badany obszar rozciąga się na długości 1.3 km wzdłuż prawego brzegu rzeki Wisłoki w miejscowości Dębica (zał. 1). Badaniami objęte został 1310 metrowy odcinek wału i podłoża w miejscowości Dębica, którego projektowane jest podniesienie (zał. 1, 3). Analizowany obiekt znajduje się na działkach Firmy Oponiarskiej Dębica S.A. 1.3 Ustalenie kategorii geotechnicznej inwestycji Podłoże istniejącego wału stanowią proste warunki. Sugeruje się Projektantowi zgodnie z przepisami [poz. e)] drugą kategorię geotechniczną (w przypadku projektowanego podniesienia wału jest to obiekt istniejący, dla którego warunki posadowienia ustalono na etapie projektowania). 2. METODYKA PRAC 2.1 Prace terenowe W celu oceny parametrów geotechnicznych podłoża pod projektowaną inwestycję w programie badań wykonano wiercenia geologiczne z pobraniem próbek gruntu do badań laboratoryjnych. Lokalizację otworów wiertniczych przedstawiono na mapie (zał. 3). Badania terenowe podłoża i korpusu wykonano w przekrojach poprzecznych zlokalizowanych w charakterystycznych miejscach wskazanych przez projektanta. Również lokalizację, ilość punków oraz ich głębokości przyjęto zgodnie z sugestią projektanta. Rozpoznanie podłoża wierceniami przeprowadzono od 5m do 14m głębokości. W sumie 3

wykonano 21 otworów geotechnicznych. Badania wykonano w 7 przekrojach geotechnicznych. położonych na prawym brzegu rzeki Wisłoki na działkach Firmy Oponiarskiej Dębica S.A. w km 56+000-57+200. Rozpoznanie gruntów przeprowadzono z korony (oś wału), u podstawy skarpy odwodnej oraz od strony skarpy odpowietrznej. W badaniach zastosowano lekką, przewoźną wiertnicę mechaniczną małośrednicową, ze świdrami spiralnymi w gruntach spoistych i okienkowymi w gruntach niespoistych. W czasie wierceń wykonywano makroskopowe badania gruntów i rozpoznawano ich rodzaj oraz stan. Z wytypowanych głębokości pobrano próbki gruntu o naturalnym uziarnieniu (NU) do badań laboratoryjnych składu granulometrycznego W trakcie wierceń prowadzono również obserwacje położenia zwierciadła wody gruntowej. Po zakończeniu prac wszystkie nierurowane otwory zlikwidowano poprzez zasyp wydobytym urobkiem z odtworzeniem nawiercanych warstw. Wykonane badania pozwoliły określić budowę geologiczną i sytuację hydrogeologiczną w podłożu analizowanego obiektu. Wyniki wierceń, łącznie z badaniami laboratoryjnymi, zostały wykorzystane do wydzielenia w podłożu warstw geotechnicznych pokazanych na przekrojach (zał. 4, 5). 2.2 Badania laboratoryjne Rodzaj gruntu określono na podstawie analizy makroskopowej. W trakcie wiercenia pobrano 6 próbek gruntów niespoistych z podłoża oraz z wału o naturalnym uziarnieniu (NU) i 2 próbki gruntu spoistego z nasypu o naturalnej wilgotności (NW). Dla wszystkich prób wykonano pełną (sitową i aerometryczną) analizę uziarnienia gruntów. Dla próbek NW wykonano krzywe zagęszczalności gruntów wg normalnej próby Proctora w celu określenia maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego. Wyniki badań laboratoryjnych zagęszczalności gruntów zestawiono w tabeli 3 w zał. 8, a krzywe zagęszczalności gruntów zamieszczono w zał. 8.1. Badania wykonano zgodnie z procedurami podanymi w normie PN- 88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu. Dla potrzeb niniejszej dokumentacji nie wykonano badań właściwości mechanicznych gruntów. Parametry geotechniczne do obliczeń wyznaczono metodą C (zgodnie z poz. 6). Wartości współczynników filtracji dla gruntów niespoistych wyznaczono na podstawie krzywych uziarnienia, natomiast dla gruntów spoistych przyjęto według poz. 10). 4

3. WARUNKI GEOLOGICZNE 3.1 Morfologia terenu Obszar objęty badaniami zaliczany jest do prowincji Karpaty i Podkarpacie, podprowincji Podkarpacie Północne, makroregionu Kotlina Sandomierska, mezoregionu Dolina Dolnej Wisłoki [11]. Analizowany obszar zlokalizowany jest na tarasie wyższym, którego powierzchnia ma wysokości względne od 13 do 25m. 3.2 Budowa geologiczna W rejonie badań podłoże osadów czwartorzędowych stanowią utwory holocenu oraz plejstocenu Utwory holocenu reprezentowane są głównie przez mady rzeczne oraz lokalnie mułki, piaski i żwiry rzeczne. Poniżej zalegają utworów plejstocenu w postaci mad, mułków, piasków i żwirów rzecznych (ze zlodowacenia południowopolskiego) podścielone gliną zwałową ze zlodowacenia południowopolskiego. Utwory trzeciorzędowe reprezentowane są przez iły krakowieckie i mułowce z piaskami i żwirami (poziom wołyński - warstwy przeworskie i tarnobrzeskie) 3.3 Warunki hydrogeologiczne W rejonie badań występuje poziom wodonośny o zwierciadle zarówno swobodnym jak i napiętym. Zwierciadło swobodne w okresie badawczym leżało na głębokości od 1,1 m p.p.t do 5,3 m p.p.t. natomiast zwierciadło napięte stabilizowało się na głębokości od 2.5 m p.p.t do 6,8 m p.p.t. Poziom wodonośny budują osady rzeczne doliny Wisłoki oraz pradoliny przykarpackiej, wykształcone w postaci żwirów i piasków. Układ zwierciadła wody gruntowej ilustrują metryki otworów (zał. 6) i przekroje (zał. 4 i 5) dołączone do dokumentacji. Poziom wodonośny zasilany jest na drodze infiltracji wód opadowych i roztopowych z powierzchni terenu, lateralny dopływ z wyżej położonych obszarów oraz przez Wisłokę w czasie występowania wysokich stanów rzeki. 4. CHARAKTERYSTYKA GEOTECHNICZNA Analizowany odcinek wału usypany został z lokalnego materiału, jakim są grunty spoiste. Grunty spoiste gliny i gliny pylaste wbudowane w wał są w stanie twardoplastycznym. Budowę wału i podłoża najlepiej ilustrują przekroje dołączone do dokumentacji (zał. 4, 5). 5

Dla potrzeb projektowania w korpusie i podłożu wału przewidzianego do podwyższenia wydzielono następujące warstwy geotechniczne, charakteryzujące się ujednoliconymi parametrami geotechnicznymi. Warstwa Ia. Są to grunty spoiste (gliny i piaski gliniaste) tworzące nasyp. Grunty te znajdują się w stanie plastycznym (I L 0.35). Warstwa Ib. Są to grunty spoiste (gliny i piaski gliniaste) tworzące nasyp. Grunty te znajdują się w stanie twardoplastycznym (I L 0.2). Warstwa IIa. Tworzą ją utwory spoiste podłoża wału - piaski gliniaste w stanie plastycznym (I L 0.3). Warstwa IIb. Są to utwory spoiste podłoża wału (gliny, gliny pylaste i piaski gliniaste) w stanie twardoplastycznym plastycznym (I L 0.15). Warstwa III. Warstwę tą tworzą skonsolidowane morenowe grunty spoiste podłoża wału w postaci glin pylastych w stanie zwartym (I L < 0). Warstwa IV. Są to grunty niespoiste, drobnoziarniste (piaski pylaste) podłoża w stanie średniozagęszczonym (I D 0.4). Warstwa Va. Na warstwę tę składają się piaski średnie podłoża w stanie średniozagęszczonym (I D 0.35). Warstwa Vb. Na warstwę tę składają się piaski grube podłoża w stanie zagęszczonym (I D 0.5). Warstwa VI. Na warstwę tę składają się niespoiste grunty podłoża, pospółki i żwiry w stanie zagęszczonym (I D 0.7). W tabeli 1 zestawiono parametry geotechniczne wydzielonych warstw obliczone w oparciu o parametry wiodące oznaczone w terenie (metoda C wg poz. 6). 6

Tabela I. Zestawienie parametrów geotechnicznych Warstwa Podwarstwa Numer warstwy I L /I D φ [ ] c [kpa] k [m/d] M 0 (n) [MPa] ρ (n) [T/m 3 ] Nasyp Podłoże spoiste Podłoże niespoiste G, Pg, Ia 0.30-0.35 18 8 20 1.85 0.0003-0.0007 G, Gπ, Pg Ib 0.15-0.25 33 9 35 1.90 Pg IIa 0.25-0.35 25 7 15 2.00 G, Gπ, Pg IIb 0.10-0.20 33 8 0.0004 42 2.05 Gπ III <0 25 20 80 2.15 Pπ IV 0.35-0.45 30-5-8 51 1.80 Ps Va 0.30-0.40 32-15-30 78 1.90 Pr Vb 0.45-0.55 33-15-30 98 2.00 Po, Ż VI 0.65-0.75 37-30-50 198 2.10 6. WNIOSKI W oparciu o wykonane prace laboratoryjne i terenowe sporządzono 8 schematycznych przekrojów geotechnicznych (7 poprzecznych i 1 podłużny) ilustrujących budowę wału i podłoża na poszczególnych odcinkach (od km 56+000 do 57+200). W tabeli 1 podano wartości parametrów geotechnicznych poszczególnych warstw. Korpus wału uformowany został z lokalnego materiału, jakim są pylasto-piaszczyste grunty. Grunty spoiste gliny i gliny pylaste wbudowane w wał są w stanie twardoplastycznym. Podłoże wału którego projektowane jest podniesienie stanowią utwory przepuszczalne o dużej miąższości oraz lokalnie utwory słaboprzepuszczalne. W czasie wezbrań dochodzić może do sytuacji podtapiania zawala wodami filtrującymi przez podłoże nawet w sytuacji dobrego stanu technicznego wału. Układ warstw gruntów niespoistych oraz ich ograniczona odporność filtracyjna sprzyja występowaniu zjawisk przebicia hydraulicznego. Największym zagrożeniem dla korpusu i podłoża istniejących wałów jest utrata stateczności miejscowej w postaci odkształceń filtracyjnych, która w skrajnym przypadku może doprowadzić do utraty stateczności ogólnej. W rejonie badań występuje poziom wodonośny o zwierciadle zarówno swobodnym jak i napiętym. Zwierciadło swobodne w okresie badawczym leżało na głębokości od 1,1 m p.p.t do 5,3 m p.p.t. natomiast zwierciadło napięte stabilizowało się na głębokości od 2.5 m p.p.t do 6,8 m p.p.t. Poziom wodonośny zasilany jest na drodze infiltracji wód opadowych i 7

roztopowych z powierzchni terenu, lateralny dopływ z wyżej położonych obszarów oraz przez Wisłokę w czasie występowania wysokich stanów rzeki. Projektowane prace powinny pójść w kierunku uszczelnienia podłoża i zaprojektowania szczelnego korpusu wału oraz wydłużenia drogi filtracji. Wybór sposobu uszczelnienia korpusu i podłoża zależy od projektanta oraz wymogów, które ten analizowane obwałowanie musi spełnić po uwzględnieniu warunków gruntowo-wodnych podłoża. Prace ziemne należy wykonywać pod nadzorem geotechnicznym i na bieżąco kontrolować napotkane warunki gruntowe z dokumentacją. 8

7. WYKAZ WYKORZYSTANYCH MATERIAŁÓW Dla potrzeb niniejszego opracowania wykorzystano następujące materiały archiwalne, dane oraz informacje zawarte w: 1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994r. Prawo budowlane Dz. U. Nr 89, poz. 414, (z późn. zmianami), 2. Ustawa z dnia 4 lutego 1994r. Prawo geologiczne i górnicze Dz. U. Nr 27, poz. 96, (z późn. zmianami), 3. Ustawa z dnia 18 lipca 2001r. Prawo Wodne Dz. U. Nr 115, poz. 1229, 4. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 kwietnia 2007r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane gospodarki wodnej i ich usytuowanie Dz. U. 2007 Nr 86, poz. 579, 5. Rozporządzenie MSWiA z dnia 24 września 1998r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych Dz. U. Nr 126, poz. 839, 6. PN-81/B-03020, Grunty budowlane, Posadowienie bezpośrednie budowli, Obliczenia statyczne i projektowanie, 7. PN-86/B-02480, Grunty budowlane, Określenia, symbole, podział i opis gruntów, 8. Wały przeciwpowodziowe Wytyczne instruktażowe projektowania, 1983, 9. Poradnik projektowania obwałowań rzecznych, Biblioteka Partnerstwa dla Odry, 1999, 10. Budownictwo wodne śródlądowe, Zapory ziemne i skarpy, Dobór parametrów gruntu do obliczeń. CBSiPBW Hydroprojekt oraz Imbir SGGW-AR, 1975, 11. Kondracki J. 2001: Geografia regionalna Polski. Wydawnictwo Naukowe PWN 12. Borys M., Mosiej K., 2003: Wytyczne wykonania oceny stanu technicznego i bezpieczeństwa wałów przeciwpowodziowych. IMUZ Falenty. 13. Borys M., Mosiej K., 2008: Oceny stanu technicznego obwałowań przeciwpowodziowych. 14. Jurkiewicz H., Woiński J.: Mapa geologiczna Polski 1:200 000, arkusz Mielec, 1979 9

ZAŁĄCZNIKI

obszar objęty badaniami Zał. 1 LOKALIZACJA TERENU OBJĘTEGO BADANIAMI Skala 1:50 000

- obszar objęty badaniami Zał. 2 MAPA GEOLOGICZNA TERENU OBJĘTEGO BADANIAMI Skala 1:200 000

Zał. 7 Tabela 2 Obiekt Dębica rzeka Wisłoka wyniki badań laboratoryjnych gruntów z otworów Lokalizacja Wilgotność Zawartość frakcji (%) Rodzaj gruntu (%) f i f π f p f gruntu ż+k Otw.1 gł. 6.0m - - - 57 43 Po Otw.2 gł. 5.0m - - - 91 9 Pr Otw.5 gł. 6.5m - - - 86 14 Po Otw.8 gł. 8.0m - 2 15 66 17 Pog Otw.10 gł. 5.6m - - - 90 10 Pr/Po Otw.20 gł. 5.0m - - - 86 14 Po

Zał. 7.1 Wykresy uziarnienia gruntu z otworu

Zał. 8 Tabela 3 Wyniki badań zagęszczenia gruntu nasypu obiekt wał Dębica-Zakłady Oponiarskie Lokalizacja Otw.P1 gł. 2.1-2.6m Otw.P3 gł. 2.0-2.5m Wilgotność gruntu (%) Gęstość objętościowa ρ [kg/m 3 ] Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρ d [kg/m 3 ] CaCO 3 (%) Zawartość frakcji (%) f i f π f p f ż+k Rodzaj gruntu Parametry gruntu wg normalnej próby Proctora w opt [%] ρ d max [kg/m 3 ] Wskaźnik zagęszczenia gruntu 19.43 2035 1704 brak 20 46 34 - G/Gz 14.30 1752 0.972 10.60 2029 1834 brak 9 26 62 3 Pg 9.10 1912 0.959 I S

Zał. 8.1a

Zał. 8.1b