SPIS TREŚCI:

1. Warunki gruntowe

2. Kategorie geotechniczne obiektu budowlanego

PRACE TERENOWE, BADANIA GRUNTÓW

3. Sondowania dynamiczne

4. Sondowania statyczne

4.1. CPT(SW)

4.2. CPTU

4.3. Sonda cylindryczna SPT

4.4. Sonda obrotowa krzyżakowaFVT(VT)

4.5. Sonda stożkowo-krzyżakowa SLVT

4.6. Sonda wkręcana WST(ST)

5. Badanie presjimetryczne PMT

6. Płyta statyczna VSS

7. Płyta dynamiczna

8. Piezometr (otwór hydrogeologiczny obserwacyjny)

FUNDAMENTOWANIE NA OBSZARACH ZAGROŻONYCH

9. Sposoby posadawiania budynków na terenach pogórniczych

9.1. O czym należy pamiętać budując dom na terenach szkód górniczych (dokonanej płytkiej eksploatacji górniczej)

9.2. Ruszt fundamentowy

9.3. Przepona fundamentowa

9.4. Płyta fundanentowa

UZDATNIANIE GRUNTÓW NA POTRZEBY BUDOWNICTWA

10. Badania geofizyczne-lokalizacja anomalii

10.1. Metoda elektrooporowa

10.2. Metoda georadarowa

10.3. Metoda grawimetryczna

11. Uzdatnianie gruntów oraz sposoby likwidacji szkód górniczych (negatywnych skutków płytkiego kopalnictwa)

11.1. Otwory iniekcyjne (otwory uzdatniające)

11.2. Zastrzyki cementowe

11.3. Wymiana gruntów

11.4. Konsolidacja dynamiczna

11.5. Jet grounting (iniekcja strumieniowa)

11.6. Wibroflotacja

11.7. Mikrowybuchy

11.8. Kolumny żwirowe, mikropale

 

 

1. Warunki gruntowe

Proste

Występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych genetycznie i litologicznie, zalegających poziomo, nieobejmujących mineralnych gruntów słabonośnych, gruntów organicznych i nasypów niekontrolowanych, przy zwierciadle wody poniżej projektowanego poziomu posadowienia oraz braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych

Złożone

Występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych, nieciągłych, zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmujących mineralne grunty słabonośne, grunty organiczne i nasypy niekontrolowane, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie projektowanego posadawiania i powyżej tego poziomu oraz przy braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych

Skomplikowane

Występujące w przypadku warstw gruntów objętych występowaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych, osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, gruntów ekspansywnych i zapadowych, na obszarach szkód górniczych, przy możliwych nieciągłych deformacjach górotworu, w obszarach dolin i delt rzek oraz na obszarach morskich

2. Kategorie geotechniczne obiektu budowlanego

Pierwsza kategoria geotechniczna

która obejmuje posadawianie niewielkich obiektów budowlanych, o statycznie wyznaczalnym schemacie obliczeniowym w prostych warunkach gruntowych, w przypadku których możliwe jest zapewnienie minimalnych wymagań na podstawie doświadczeń i jakościowych badań geotechnicznych, takich jak:

  • 1- lub 2-kondygnacyjne budynki mieszkalne i gospodarcze
  • ściany oporowe i rozparcia wykopów, jeżeli różnica poziomów nie przekracza 2,0 m
  • wykopy do głębokości 1,2 m i nasypy budowlane do wysokości 3,0 m wykonywane w szczególności przy budowie dróg, pracach drenażowych oraz układaniu rurociągów

Druga kategoria geotechniczna

która obejmuje obiekty budowlane posadawiane w prostych i złożonych warunkach gruntowych, wymagające ilościowej i jakościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy, takie jak:

  • fundamenty bezpośrednie lub głębokie
  • ściany oporowe lub inne konstrukcje oporowe, z zastrzeżeniem pkt 1 lit. b, utrzymujące grunt lub wodę
  • wykopy, nasypy budowlane, z zastrzeżeniem pkt 1 lit. c, oraz inne budowle ziemne
  • przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża
  • kotwy gruntowe i inne systemy kotwiące

Trzecia kategoria geotechniczna

która obejmuje:

  • obiekty budowlane posadawiane w skomplikowanych warunkach gruntowych
  • nietypowe obiekty budowlane niezależnie od stopnia skomplikowania warunków gruntowych, których wykonanie lub użytkowanie może stwarzać poważne zagrożenie dla użytkowników, takie jak: obiekty energetyki, rafinerie, zakłady chemiczne, zapory wodne i inne budowle hydrotechniczne o wysokości piętrzenia powyżej 5,0 m, budowle stoczniowe, wyspy morskie i platformy wiertnicze oraz inne skomplikowane budowle morskie, lub których projekty budowlane zawierają nieznajdujące podstaw w przepisach nowe niesprawdzone w krajowej praktyce rozwiązania techniczne
  • obiekty budowlane zaliczane do inwestycji mogących zawsze znacząco oddziaływać na środowisko, określone w rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 9 listopada 2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko (Dz. U. Nr 213, poz. 1397)
  • budynki wysokościowe projektowane w istniejącej zabudowie miejskiej
  • obiekty wysokie, których głębokość posadawiania bezpośredniego przekracza 5,0 m lub które zawierają więcej niż jedną kondygnację zagłębioną w gruncie
  • tunele w twardych i niespękanych skałach, w warunkach niewymagających specjalnej szczelności
  • obiekty infrastruktury krytycznej
  • obiekty zabytkowe i monumentalne

PRACE TERENOWE, BADANIA GRUNTÓW

3.Sondowania dynamiczne

Technologia sondowania dynamicznego polega na wbijaniu sondy wraz z żerdziami zakończonymi końcówką stożkową w podłoże z powierzchni terenu. Wbijanie polega na podnoszeniu młota o określonej masie na stałą wysokość i opuszczaniu go na podbabnik. Parametrem sondowania jest liczba uderzeń N10 na każde 10 cm zagłębienia (sondy DPL, DPM i DPH), lub N20 na każde 20 cm zagłębienia w przypadku sondy DPSH, wartość tę zapisujemy na specjalnym formularzu. Stopień zagęszczenia gruntu - ID odczytujemy korzystając z odpowiedniego wykresu.

sonda lekka DPL(ang. dynamic probing light) - SL

masa młota - 10 kg, maksymalna zalecana głębokość sondowania - 8,0 m

sonda średnia DPM (ang. dynamic probing medium) - SS

masa młota - 30 kg, maksymalna zalecana głębokość sondowania - 20,0 - 25,0 m

sonda ciężka DPH (ang. dynamic probing heavy) - SC

masa młota - 50 kg, maksymalna zalecana głębokość sondowania - 20,0 - 25,0 m

sonda bardzo ciężka DPSH (ang. dynamic probing super heavy ) - SH

masa młota - 63,5 kg, maksymalna zalecana głębokość sondowania - 25,0 m

4. Sondowania statyczne

 

4.1 CPT

Badanie typu CPT polega na powolnym wciskaniu w grunt, pionowo, ze stałą prędkością, kolumny żerdzi zakończonej znormalizowaną końcówką składającą się ze stożka i cylindrycznej pobocznicy. Podczas zagłębiania dokonuje siępomiaru: oporu stożka i oporu tarcia gruntu o powierzchnię boczną tulei tarciowej.

4.2 CPTU

Badanie typu CPTU jest badaniem sondą CPT, uzupełnionym pomiarem ciśnienia wody w porach gruntu podczas zagłębiania, na poziomie podstawy stożka sondy.

4.3 Sonda cylindryczna SPT

Badanie polega na określeniu oporu gruntu przy zagłębianiu końcówki sondy w dnie otworu oraz identyfikacji gruntu na podstawie pobieranych próbek o naruszonej strukturze.

Zasadą tego badania jest wbicie w grunt końcówki przez uderzanie młotem o masie 63,5 kg w kowadło lub podbabnik. Wysokość spadania młota wynosi 760 mm. Liczba uderzeń potrzebna do zagłębienia końcówki w grunt na głębokość 300 mm (po 150 mm zagłębieniu pod wpływem własnego ciężaru i wbicia wstępnego) stanowi opór penetracji (N).

Badanie jest stosowane głównie do określenia wytrzymałości i odkształcalności gruntów niespoistych, ale także do wyznaczania rodzaju gruntu i stanu pozostałych rodzajów gruntów.

4.4 Sonda obrotowa krzyżakowa FVT (VT)

Terenowe badanie sondą krzyżakową jest badaniem „in situ” wykonywanym końcówką krzyżakową składającą się z czterech prostokątnych skrzydełek umocowanych pod kątem 90° względem siebie, zagłębianą na żądaną głębokość w grunt, a następnie obracaną.

Badanie sondą krzyżakową stosuje się w przypadku słabych i bardzo słabych gruntów spoistych oraz gruntów organicznych w celu określenia ich wytrzymałości na ścinanie bez odpływu oraz wrażliwości strukturalnej.

Po wykonaniu, ze stałą prędkością, obrotu końcówką sondy, która powoduje ścięcie gruntu wzdłuż powierzchni poślizgu, można pomierzyć wytrzymałość na ścinanie gruntu w stanie naruszonym, jak również obliczyć jego wrażliwość strukturalną.

4.5 Sonda stożkowo krzyżakowa SLVT

Celem badania jest wydzielenie w podłożu spoistych gruntów słabonośnych oraz ocena ich parametrów wytrzymałościowych. Maksymalna zalecana głębokość sondowania to 6-10 m p.p.t.

Technika badań sondą SLVT stanowi połączenie sondowań sondą dynamiczną DPL z możliwością pomiaru wytrzymałości na ścinanie t fu poprzez rejestrację momentu obrotowego końcówki krzyżakowej wykorzystując klucz dynanometryczny.

4.6 Sonda wkręcana WST (ST)

Zestaw do sondowania składa się z końcówki spiralnej, żerdzi, uchwytu lub urządzenia do obracania żerdzi. Sondowanie polega na wciskaniu w grunt żerdzi zakończonych końcówką (sondowanie statyczne) w gruntach słabych, jeżeli opór zagłębienia jest mniejszy od 1 kN. Kiedy opór przekracza 1 kN, sonda jest obracana (wkręcana) ręcznie lub mechanicznie z rejestracją liczby półobrotów na 0,2 m wpędu końcówki.

Badanie sondą wkręcaną stosuje się do oceny zagęszczenia gruntów niespoistych oraz do oceny wytrzymałości na ścinanie bez odpływu gruntów spoistych.

5. Badanie presjometryczne PMT

Badanie presjometryczne polega na pomiarach w warunkach „in situ” odkształcalności gruntów i słabych skał w wyniku rozszerzania się cylindrycznej sprężystej (gumowej) membrany pod ciśnieniem.

Wyróżnia się cztery różne rodzaje presjometrów:

  • presjometr Menarda MPM,
  • presjometr ze „wstępnym wierceniem” PBP,
  • presjometr „samowwiercający się” SBP,
  • presjometr zagłębiany FDP.

6. Płyta statyczna VSS

służy do badania nośności i zagęszczania podłoża gruntowego za pomocą badań in situ. Pozwala na określenie następujących wartości i parametrów:

  • pierwotnego modułu odkształcenia EV1
  • wtórnego modułu odkształcenia EV2
  • wskaźnika odkształcenia gruntu Io
  • wyznaczania nośności podłoża gruntowego
  • pomiaru osiadania gruntu pod wpływem obciążenia statycznego

7. Płyta dynamiczna

służy do badania zagęszczenia gruntu. Wykonanie tego badania jest bardzo szybkie i proste: ciężar 10 kg spada z wysokości około 70 cm na płytę obciążającą o średnicy 30 cm. Wynikające osiadanie podłoża jest przeliczane przez elektroniczny przyrząd na dynamiczny moduł odkształcenia podłoża (EvD w MN/m2).

8. Piezometr (otwór hydrogeologiczny obserwacyjny)

Jest to otwór będący najczęściej małośrednicowym otworem, służącym do pomiaru głębokości wód gruntowych. Piezometry wykonywane są jako specjalne otwory dla prowadzenia obserwacji podczas pompowań hydrowęzłowych lub dla rozpoznania schematu krążenia i dynamiki wód podziemnych, opróbowania hydrogeo-chemicznego, pomiarów temperatury, badań izotopowych, itp

FUNDAMENTOWANIE NA OBSZARACH ZAGROŻONYCH

9. Sposoby posadawiania budynków na terenach pogórniczych

Wymagania stawiane obiektom budowlanym reguluje Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane Dz. U. 1994 nr 89 poz. 414, natomiast ochronę obiektów budowlanych na terenach górniczych zapewniają głównie postanowienia Prawa geologicznego i górniczego (Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r.)

Obowiązkiem projektanta jest identyfikacja i ocena występujących wpływów eksploatacji górniczej na podstawie wykonanych badań geologicznych, geofizycznych oraz materiałów górniczych. Przy projektowaniu należy posługiwać się zasadami określonymi w normach: Eurokod PN-EN 1990 Podstawy projektowania konstrukcji, gdzie przedstawione są zasady ustalania oddziaływań górniczych oraz kombinacji obciążeń oraz sprawdzania stanów granicznych nośności (SGN) i użytkowalności (SGU) w budynkach poddanych wpływom eksploatacji górniczej.

9.1. O CZYM NALEŻY PAMIĘTAĆ BUDUJĄC DOM NA TERENACH SZKÓD GÓRNICZYCH:

  • Zaleca się stosować posadowienie bezpośrednie
  • Posadowienie w miarę możności płytko (biorąc pod uwagę strefę przemarzania)
  • Zadanie fundamentu - oprócz przeniesienia pionowych obciążeń na grunt musi przejąć skutki oddziaływań
  • Zaleca się posadowienie na jednym poziomie pod całym obiektem, w przeciwnym razie należy stosować przerwy dylatacyjne lub zagłębienie środkowej części budynku
  • Nie należy posadawiać na warstwie o dużej nośności a małej odksztłcalności
  • Należy unikać lokalizacji budynku na stoku

9.2. Ruszt fundamentowy

Technologia wykonania tego fundamentu polega na tym, iż poszczególne fragmenty fundamentów pod oddzielnymi elementami konstrukcji (słupami, ścianami) łączy się w monolitycznie powiązaną całość, tworząc pod budynkiem ruszt fundamentowy. Stanowi on układ wzajemnie przenikających się ław fundamentowych o sztywnych połączeniach. Słupy, które znajdują się na ruszcie, powinny być umiejscowione na skrzyżowaniach ław rusztu (Tauszyński K. 1992).

9.3. Przepona fundamentowa

Przepona fundamentowa przejmuje siły wywołane poziomymi odkształceniami podłoża, ponadto zapewnia geometryczną niezmienność rzutu poziomego budynku, a jednocześnie może spełniać rolę posadzki piwnic. Przepona formowana jest zwykle w postaci płyty żelbetowej zbrojonej krzyżowo na całej powierzchni w połowie grubości. Pod ścianami nośnymi zwykle stosuje się zwiększenie przekroju zbrojenia zakładanego w kierunku równoległym do ścian.

9.4. Płyta fundamentowa

Płyta fundamentowa to najlepsze rozwiązanie w przypadku posadowienia budynków na terenach szkód górniczych, mogą być płaskie lub żebrowane z żebrami wykształconymi na górnej powierzchni. Charakteryzują się one równomiernym naciskiem budynku na podłoże gruntowe, przez co osiadanie całego budynku przebiega jednakowo, co właśnie na terenach szkód górniczych ma niemałe znaczenie. Płyty fundamentowe mają również inne zalety m.in. pozwalają do minimum zmniejszyć ilość prowadzonych prac ziemnych, dzięki czemu czas ich wykonania nie przekracza 7 dni.

UZDATNIANIE GRUNTÓW NA POTRZEBY BUDOWNICTWA

10. Badania geofizyczne - lokalizacja anomalii

10.1. Metoda elektroporowa

Badania elektrooporowe należą do grupy badań geofizycznych nieinwazyjnych czyli takich, których wykonywanie nie powoduje żadnej ingerencji w środowisko naturalne oraz jest możliwe na każdym rodzaju podłoża przewodzącego prąd. Metoda ta polega na wytworzeniu w ośrodku gruntowym lub skalnym sztucznego pola elektrycznego o znanym natężeniu za pomocą generatora prądu stałego poprzez wbite na głębokość 20-30 cm elektrody prądowe nazwane literami A oraz B. Odległość między tymi elektrodami jest jednym z głównych czynników determinujących zasięg głębokościowy metody. Wpuszczając w grunt prąd o znanym stałym natężeniu oraz po zmierzeniu woltomierzem napięcia (różnicy potencjałów) pomiędzy elektrodami pomiarowymi nazwanymi literami M i N można na podstawie prawa Ohma obliczyć oporność pozorną górotworu. Aby stwierdzić jaka oporność występuje w różnych punktach pomiarowych trzeba do Prawa Ohma wliczyć stałą geometryczną K zależną od położenia geometrycznego punktu w lokalnym polu pomiarowym.

Dla potrzeb metody elektrooporowej wykonywane są pomiary różniące się metodyką oraz głównymi zastosowaniami takie jak:

  • profilowanie elektrooporowe PE
  • pionowe sondowanie elektrooporowe PSE
  • inwersyjne obrazowanie oporności z wykorzystaniem tomografii elektrooporowej (Electrical Resistivity Tomography ERT)

Profilowanie elektrooporowe PE

Badanie wykonywane wzdłuż profilu lub na polu pomiarowym (regularna siatka równoległych profili) przy zachowanej geometrii układu między elektrodami prądowymi A i B czyli przy stałym zasięgu głębokościowym. Metoda ta znajduje swoje zastosowanie przy lokalizowaniu pustek, stref spękań i rozluźnień spowodowanych przed eksploatację złóż kopalin stałych (węgiel kamienny, rudy cynku, rudy ołowiu, rudy żelaza itd.) lub powstałych podczas krasowienia skał węglanowych. Stosuje się ją także do śledzenia zmian w poziomie np. w celu wykrycia uskoku tektonicznego oraz strefy uskokowej.

10.2. Metoda georadarowa

 

10.3. Metoda grawimetryczna

 

11.Uzdatnianie gruntów oraz sposoby likwidacji szkód górniczych (negatywnych skutków płytkiego kopalnictwa)

W kopalniach podziemnych węgla kamiennego w górotworze pozostają, różnego rodzaju puste przestrzenie pozostałe po górniczych robotach eksploatacyjnych takie jak pustki „pierwotne” i „wtórne”. Pustki pierwotne stanowią niepodsadzone poziome, ukośne i pionowe wyrobiska górnicze udostępniające złoże (przekopy, pochylnie upadowe, chodniki transportowe, sztolnie, szyby i szybiki oraz wyrobiska eksploatacyjne). Wielkość pustek, zależy od wymiarów wyrobisk i stopnia ich wypełnienia – podsadzenia (puste wybrane wyrobiska górnicze) lub ewentualnie doszczelnienia (w przypadku zrobów zwałowych).  W partiach złóż eksploatowanych bez podsadzki, w górotworze powstają strefy zawałowe z lokalnymi pustkami o charakterze wtórnym. Pustki takie mogą powstawać również w wyniku ugięcia i rozwarstwienia skał stropowych.

Nowe technologie stwarzają bogate możliwości wzmacniania i ulepszania - uzdatniania „słabego górotworu”. Istnieje coraz więcej metod, specjalistycznych zabiegów i wyrobów, o szerokim lub też bardzo ograniczonym, specjalnym przeznaczeniu, takich jak:

11.1. Otwory iniekcyjne (otwory uzdatniające)

Skuteczna likwidacja zagrożenia występującego na terenie płytkiej eksploatacji górniczej wymaga trwałego zablokowania możliwości ruchu materiału w głębsze partie górotworu, efekt ten można osiągnąć poprzez wypełnienie istniejących pustek podziemnych oraz rozluźnień i szczelin samozestalającym się medium wykonując otwory iniekcyjne. Lokalizacja oraz głębokość otworów technologicznych powinna być ustalona w oparciu o materiały geologiczno górnicze oraz o badania geofizyczne.

Poprzez zastosowanie iniekcji otworowej (technologia podsadzkowa) w istotny sposób modyfikuje się właściwości fizyko – mechaniczne górotworu i przy właściwym wykonaniu prac uzyskuje się:

  • zmniejszenie przepuszczalności szczelinowatych lub porowatych skał zwięzłych i sypkich, a więc uszczelnienie masywu skalnego,
  • poprawę właściwości wytrzymałościowych skał górotworu,
  • redukcję osiadania górotworu,
  • zmniejszenie szybkości ruchu wody w szczelinach i przeciwdziałanie możliwości rozwoju sufozji mechanicznej i chemicznej, zlikwidowanie możliwości powstawania nowych dróg filtracji prowadzących do odkształceń górotworu.

11.2. zastrzyki cementowe

Metoda ta stosowana jest głównie w przypadkach, gdy w wyniku eksploatacji górniczej dochodzi do rozgęszczenia warstw gruntów czwartorzędowych oraz do występowanie peryferycznych „pustek". Ideą stabilizacji warstw przypowierzchniowych jest - iniekcyjne dogęszczenie gruntu, metodą płytkiej iniekcji niskociśnieniowej tzw. „zastrzyków cementowych”. Prace te należy projektować w oparciu o badania terenowe takie jak: badania geofizyczne, badania geologiczne, sondy.

11.3. wymiana gruntów

 

11.4. konsolidacja dynamiczna

 

11.5. jet grounting (iniekcja strumieniowa)

 

11.6. wibroflotacja

 

11.7. mikrowybuchy

 

11.8. kolumny np. żwirowe, mikropale

 

Obszary zagrożone powstaniem deformacji

Deformacje ciągłe

Najczęstszym objawem skutków podziemnej eksploatacji górniczej na powierzchni terenu, jest obniżeniowa niecka górnicza, czyli deformacja ciągła, występująca w formie nierównomiernych obniżeń terenu, tzw. niecka obniżeniowa. Przyczyną powstawania niecek obniżeniowych, jest ugięcie warstw przypowierzchniowych nad wybraną przestrzenią, zasięg wpływów eksploatacji na powierzchni jest przybliżony do dwukrotnej głębokości eksploatacji.

Deformacje nieciągłe

Do najniebezpieczniejszych procesów zachodzących na powierzchni terenu, zaliczamy deformacje nieciągłe. Jest to zjawisko bardzo trudno prognozowalne, z uwagi na różnorodność czynników mających na nie wpływ. Niebezpieczeństwo tkwi również, w czasie ich powstania (od kilku minut do kilku godzin). Najczęściej efektem płytkiej eksploatacji górniczej są zapadliska, powstające na powierzchni terenu. Proces ich powstawania zapoczątkowany jest zwykle spękaniem naruszonego górotworu, w którym wraz z upływem czasu dochodzi do rozluźnienia ośrodka skalnego, fragmenty skał opadają na dno starych zrobów tworząc zapadlisko. Powierzchnia stropu pustki migruje ku górze terenu, jednocześnie zmniejszając swoją objętość w związku ze zwiększoną objętością luźnych fragmentów skalnych. Jeżeli grubość - miąższość nadkładu jest znaczna dochodzi do samopodsadzenia pustki, jeżeli natomiast, miąższość nadkładu nie jest wystarczająca na powierzchni terenu powstaje zapadlisko, czyli element deformacji nieciągłej.

Szeroka gama usług, wykwalifikowana kadra

...oraz mnóstwo zrealizowanych projektów

Wybrane projekty

ZAGROŻENIA GÓRNICZE

Czeladź, Śląsk

szczegóły...

ZAPADLISKO SZYBU

Bytom, Śląsk

szczegóły...

Badania geotechniczne

Zawiercie, Śląsk

szczegóły...

Współpraca