Encyklopedia

Zastosowanie coraz nowszych materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych wymaga dostosowania metod badawczych, zwłaszcza „in situ”, zapewniających nie tylko szybkość, ale i jakość pomiarów, także w geotechnice.

W budownictwie liniowym, gdzie oddziaływanie konstrukcji ma stosunkowo mały zasięg ( 2 ÷ 3 m ppt.), główną cechą badaną bezpośrednio w terenie  jest zagęszczenie gruntu. W tym celu określa się wskaźnik zagęszczenia Is oraz wtórny moduł odkształcenia  E2. Zagęszczenie gruntu można też oceniać na podstawie wskaźnika odkształcenia I0. Najczęściej są stosowane dwie metody pomiarów: statyczna – próbnych obciążeń oraz dynamiczna.

Prawidłowe wbudowanie materiału w nasyp ocenia się poprzez zagęszczenie gruntu, które opisane może być następującymi parametrami mechanicznymi:

Wbudowywany grunt w nasyp powinien być układany warstwami o miąższości dobranymi do projektowanego sprzętu zagęszczającego. Bardzo ważnym i istotnym parametrem przy formowaniu budowli ziemnej jest wilgotność naturalna używanego materiału. Wilgotność wbudowywanego gruntu powinna być zbliżona do jego wilgotności optymalnej tj., wn = wopt ± 2%. Istotnym elementem, przy warstwowej budowie nasypów, jest zgodna ze sztuką inżynierską, konieczność zagęszczenia każdej warstwy nasypu do uzyskania zaprojektowanego parametru mechanicznego. 

1. Znaczenie wilgotności optymalnej.

Najważniejszym czynnikiem wpływającym na zagęszczenie gruntu jest jego wilgotność w czasie zagęszczania. Różnice w zachowaniu się gruntu w czasie jego zagęszczania zależą głównie od wytrzymałości gruntu związanej ściśle z jego wilgotnością.

Przy małej wilgotności grunty mają zwykle dużą wytrzymałość i są „sztywne", a co za tym idzie - trudne do zagęszczania. Przy zwiększającej się wilgotności grunty tracą swą wytrzymałość i łatwiej można je ugniatać. Najbardziej celowe jest wbudowanie w korpus drogowy gruntów o wilgotności optymalnej lub zbliżonej do optymalnej, nie mniejszej jednak od 0,9 wilgotności optymalnej, wtedy bowiem zagęszczenie wykonuje się przy najmniejszym, zużyciu energii. Zagęszczanie gruntów przy wilgotności większej od optymalnej jest nieefektywne, a najczęściej wręcz niemożliwe.

Wilgotność optymalną wyznacza się laboratoryjnie lub praktycznie na budowie. Trzeba jednak pamiętać, że badania laboratoryjne stanowią tylko niewielkie przybliżenie warunków polowych i wyniki tych badań muszą być traktowane jako orientacyjne. Laboratoryjny sposób zagęszczania zwykle nie odpowiada zagęszczaniu na budowie (rzadko na budowie stosuje się ubijanie). Poza tym badania laboratoryjne są wykonywane na materiale drobnym (przechodzącym przez sito 7 mm) i trudno je zastosować np. do żwirów i pospółek. Dlatego decydujące znaczenie dla określenia wilgotności optymalnej mają badania i obserwacje w czasie zagęszczania na budowie. Jak wynika z przeprowadzonych badań wilgotność optymalna gliny zmienia się od 18% przy zagęszczaniu walcami ogumionymi do 12% -.przy zagęszczaniu walcami okołkowanymi. 

Na ogół dostosowuje się maszyny i liczbę ich przejść do wilgotności gruntu dowożonego na nasyp. Ważną rzeczą jest przy tym, aby zagęszczenie następowało od razu po ułożeniu gruntu, nie dopuszczając do jego wysychania.

Należy pamiętać, że grunty sypkie nie wymagają dokładnej kontroli wilgotności i zwiększenie energii nie ma wielkiego wpływu na zmiany stopnia zagęszczenia. Grunty spoiste dają natomiast znaczny przyrost ciężaru objętościowego szkieletu gruntowego przy wzroście energii użytej, do zagęszczania, a zmiany wilgotności mają duży wpływ na zmiany potrzebnej energii. Stąd też wilgotność tych gruntów powinna być dokładnie kontrolowana w czasie zagęszczania. 

Wilgotnością optymalną ( wopt) gruntu nazywamy taką wilgotność, przy której grunt daje się najbardziej zagęścić. Parametrem decydującym o jakości zagęszczenia gruntu jest w tym przypadku gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρd.

Zatem wilgotność optymalna to taka wilgotność, przy której gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρd  jest największa i zależy od uziarnienia gruntu. Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego posłużyć może do wyznaczenia innego bardzo ważnego parametru - wskaźnika zagęszczenia Is , charakteryzującego jakość zagęszczenia gruntu w nasypie. Wskaźnik zagęszczenia Is to stosunek gęstości objętościowej szkieletu gruntowego w nasypie ρd do maksymalnej wartości gęstości objętościowej szkieletu gruntowego  ρds , uzyskanej w warunkach laboratoryjnych.

Porównujemy tutaj zagęszczenie gruntu w nasypie do maksymalnego zagęszczenia tego samego gruntu, uzyskanego w warunkach laboratoryjnych. Wartość Is zbliżona do jedności świadczy o dobrej jakości zagęszczenia nasypu.

Wilgotność optymalną wopt i maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego ρds. oznacza się w apara Pozostało jeszcze 90% tekstu