Współczynnik prekonsolidacji OCR definiuje się jako stosunek składowej pionowej maksymalnego naprężenia efektywnego występującego w czasiekonsolidacji do aktualnej składowej pionowej naprężenia efektywnego. Obliczenie wartości OCR jest wykonywane z zależności:

OCR = F'p / Fz D

 t.j. ciśnienie prekonsolidacji / naprężenie pionowe pierwotne.

Ciśnienie prekonsolidacji (F'p) określane jest metodami graficznymi z edometrycznej krzywej ściśliwości. Natomiast naprężenie pionowe pierwotne (Fz D) jest wyznaczane z zależności:

Fz D = z D

(iloczyn głębokości pobrania próbki i gęstości objętościowej gruntu). Powinno być przy tym wyznaczane efektywne naprężenie pionowe pierwotne, a więc uwzględniające ciśnienie wody w porach gruntu. W wielu publikacjach dotyczących współczynnika prekonsolidacji  (OCR)  są  analizowane  przede  wszystkim  grunty, które   nie   uległy   zaburzeniom   glacitektonicznym z przeszłości geologicznej i pochodów lądolodów w okresie lodowcowym. W przypadkach obliczania wielkości współczynnika  prekonsolidacji  (OCR)  w  gruntach  zaburzonych glacitektonicznie uwzględnić należy szereg ograniczeń. Ograniczenia te wynikają z faktu, że w każdym przypadku grunty zaburzone glacitektonicznie poprzez okresy zlodowaceń i z tym związanych procesów, nie   znajdują   się   w   swoim   naturalnym   siedlisku.


Rys. 1. Obszar zlodowacenia na półkuli północnej

 


Rys. 2. Zasięgi zlodowaceń w przeszłości geologicznej

 

Deformacje    glacitektoniczne    spowodowały,  m.in. przemieszczenie z pierwotnego położenia i wyniesienie części gruntów o 100–150 metrów w pionie oraz ich przemieszczenie w poziomie o nawet kilkaset km. Osiadania podłoża gruntowego pod lodowcami mogły dochodzić do 20 m. Lądolody europejskie powstawały na Półwyspie Skandynawskim. Na skutek ciągłej dostawy śniegu czasza lodowa ciągle się powiększała, aż w końcu zaczęła „płynąć”, zabierając napotkane na swojej drodze osady takie jak: piasek, żwir, pył, a nawet ogromne fragmenty skał. W  praktyce  podczas  badań nad  wartościami  OCR występuje dualizm form:

  •  w  procesie  transportu  glacitektonicznego  grunty straciły zapisane w ich pamięci wartości σzp, które były  transportowane  glacitektonicznie  w  stanie  plastycznym,
  •  w procesie transportu glacitektonicznego grunt był zamrożony i  naprężenie  pierwotne  pionowe  zostało  w jego  pamięci  zachowane jako niższe.

W historii obciążeń gruntów poprzez oddziaływanie przesuwających się i stagnujących wiele set tysięcy lat lodowców, oznacza że w warunkach in situ grunty te były prekonsolidowane naprężeniami przekraczającymi znacznie dzisiejsze obciążenia od budowli.


Rys. 3. Kształt przesuwającego się lodowca i formy geologiczne wywołane jego przesuwaniem się

 

Ocenia się, że grunty pod lodowcami były poddane naprężeniom 10 – 28 MPa.


Rys. 4. Kształt i wysokość czoła lodowca

 

Można stąd wnioskować, że uzyskana krzywa obliczonych współczynników prekonsolidacji w funkcji głębokości  pobranych  próbek  gruntu  do  badań  powinna  być uzależniona  wyłącznie  od naprężeń powierzchniowych i na określonej głębokości z. Jeżeli  naprężenie  od lądolodu wynosiło, np. σp = 10 MPa, a σzp = 1,6 MPa na głębokości z = 80 m, to wartość współczynnika prekonsolidacji powinna być rzędu OCR = 6.  Natomiast dla z = 20 m jest to odpowiednio OCR = 25. Wynika z powyższego, że im mniejsza jest głębokość pobrania  próbki  gruntu  do  badań  edometrycznych,  tym wyższa powinna być wartość współczynnika prekonsolidacji  (OCR)  —  dla  gruntów  prekonsolidowanych.  Zagadnienie określenia historii naprężenia  w gruntach piaszczystych na podstawie sondowania statycznego CPT(U) jest nadal problemem otwartym.


Fot. 1. Odsłonięty fragment moreny czołowej z układem poszczególnych warstw piaszczystych w przekroju

 

Współczynnik prekonsolidacji OCR można wyznaczyć na podstawie zależności wg Tentatively’ego i Mayne’a, która łączy współczynnik rozporu bocznego Ko ze współczynnikiem OCR :

Ko = 035 ∙ OCR0,65

OCR = 5,04 ∙ Ko1,54

 

Literatura:

  1. Kotowski J., Kraiński A.: Współczynnik prekonsolidacji OCR w gruntach zaburzonych glacitektonicznie Środkowego Nadodrza. Przegląd geologiczny, vol.50, nr 2, 2002,
  2. Lambe T.W., Whitman R.V.: Mechanika gruntów. Wyd. Arkady, Warszawa 1978
  3. Skora Z.: Sondowanie statyczne. Metody i zastosowanie w geoinżynierii. WNT, 2006
  4. Materiały z internetu.