Projektowanie konstrukcji budowlanych, nasypów, murów oporowych oraz stromych skarp posadawianych na słabonośnych podłożach wiąże się z modyfikacją właściwości tych gruntów. W dzisiejszych warunkach intensywnej urbanizacji i z tym związanej ograniczonej lokalizacji, często projektanci stają przed trudnym zadaniem posadowienia obiektu inżynierskiego na podłożu zbudowanym z utworów czwartorzędowych wieku holoceńskiego reprezentowanych w stropowych partiach przez torfy, pod którymi mogą występować dodatkowo jeszcze namuły, kredy i gytie. Szczególnie wyraźnie występuje to zjawisko przy budowie tras komunikacyjnych, które z racji swego optymalnego zarysu często prowadzą przez organogeniczne tereny. Grunty organiczne charakteryzują się stosunkowo niską nośnością i dużą odkształcalnością. Posiadają dużą wilgotność 200 ÷ 1200 %, małą wytrzymałość na ścinanie (ф = 2 ÷l0° i c = 4 ÷ 25kPa ) oraz niskie wartości modułów (Mo = 200 ÷ 2000 kPa ). Z punktu widzenia praktyki budowlanej, szczególnie mając już dość duże doświadczenia poszczególnych środowisk projektantów i wykonawców, określanie nośności podłoża gruntowego w danych warunkach obciążenia ułatwiają obecnie dostępne na rynku specjalistyczne programy komputerowe. Znalazły one szerokie zastosowanie w budownictwie między innymi w drogownictwie i kolejnictwie. Umożliwiają projektowanie prostych i złożonych nasypów posadawianych np. na gruntach słabonośnych, wysokich skarp, zabezpieczeń skarp „płynących" o małej stateczności oraz zagospodarowanie osuwisk. W sposób istotny pomagają rozwiązać problemy związane między innymi z określaniem poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania, określaniem wielkości deformacji w fazie sprężystej wraz z osiadaniem i konsolidacją podłoża, określaniem stateczności lokalnej i ogólnej konstrukcji nasypu lub skarpy i przede wszystkim sposobu wzmocnienia podłoża o złożonych warunkach gruntowo - wodnych.
1. Sposoby modelowania układów i ich współoddziaływanie: konstrukcja – ośrodek gruntowy.
W większości przypadków mamy do czynienia z procedurami opartymi na MES z elementami membranowymi ( geotkaniny, geosiatki i geomembrany ) oraz modelami sztywno -plastycznymi i sprężysto - plastycznymi ośrodków gruntowych. Przy określaniu nośności granicznej zgodnie z normą posadowień bezpośrednich, używa się modelu sztywno - plastycznego z powierzchnią C - M → f ( c, Ø ) lub sprężysto - plastycznego z powierzchnią D-P→ f(E,ν). Przedstawione w nawiasach właściwości fizyko -mechaniczne gruntów są przedmiotem normalizacji. Przy określaniu deformacji podłoża gruntowego zbudowanego szczególnie z gruntów słabonośnych, stosuje się modele ze wzmocnieniem. W każdym przypadku, podejmując decyzję o wykorzystaniu programów komputerowych projektant jest zobligowany do zapoznania się z algorytmem modelowania numerycznego i poprawności doboru stosowanych modeli do rozpatrywanego problemu geotechnicznego. W większości przypadków, analizując dotychczasowe znane zaprojektowane i zrealizowane obiekty liniowe na gruntach organicznych ze wzmocnieniem geosyntetykami i drenażem pionowym, należy się liczyć z koniecznością przeprowadzania dodatkowych badań polowych i laboratoryjnych. Dokładne określenie parametrów fizyko - mechanicznych gruntów podłoża, szczególnie na próbkach NNS, wykonanych z pełną świadomością celu okazuje się nieodzowne w momencie przystępowania do modelowania i określania poszczególnych stanów granicznych nośności i użytkowania (osiadania, konsolidacji ). Dla gruntów organicznych, gdy dochodzi dodatkowo reologia i konsolidacja ( przyspieszenie drenażem pionowym ), należy wykonać badania:
kąta tarcia wewnętrznego i kohezji, wilgotności naturalnej, modułów odkształcenia, współczynników konsolidacji Cv i Ch, parametrów ciśnienia wody porowej i współczynników Ψ, ν
2. Geosyntetyki i ich funkcje w konstrukcjach inżynierskich.
Do wykonania zbrojenia, stosowanego w robotach ziemnych, fundamentowych i w konstrukcjach oporowych stosuje się geosyntetyki na bazie następujących polimerów:
polietylen (PE ), polipropylen (PP), poliamid (PA), poliester (PTE → PES), aramid (AR), polivinyloalkohol (PVA)Jako warstwy ochronne włókien lub taśm stosuje się również polichlorek winylu (PCV). W celu zapewnienia odpowiednich właściwości wyrobom dodaje się również do ich wykonania rozmaite stabilizatory.
Rys. 1 Wykres wytrzymałości poszczególnych rodzajów włókien polimerowych w układzie ich wydłużenia.[10]
Geosyntetyki stosowane w konstrukcjach inżynierskich można podzielić na :
przepuszczalne: geotkaniny, geowłókniny, geosiatki, geokraty, georuszty, geokomórki i geokompozyty, nieprzepuszczalne: geomembrany, bentomaty i geomembrany bentonitowe.Pozostało jeszcze 90% tekstu