Mechanika gruntów i geotechnika

Program nauczania przedmiotu obejmuje zakres wiedzy z mechaniki gruntów, niezbędny do wykonywania badań i opracowywania dokumentacji geotechnicznej. Student oprócz umiejętności badawczych, poznaje na tym przedmiocie również stronę teoretyczną, opierającą się na wykorzystaniu praw fizyki w mechanice ośrodków rozdrobnionych. Badania gruntów obejmują zarówno podłoże pod konstrukcjami jak i materiał ziemny do wykonania obiektów budownictwa ziemnego, hydrotechnicznego i ogólnego w różnych warunkach gruntowo - wodnych. Materiały dokumentacyjne wykorzystywane są najczęściej do projektowania konstrukcji budowlanych.

W ramach wykładów studenci zapoznawani są z rodzajami gruntów i historią ich powstawania; z zagadnieniami związanymi z występowaniem i przepływem wody

w gruncie; metodami obliczania naprężeń oraz odkształceń w gruncie; zagadnieniami wytrzymałości gruntów i stateczności skarp. Ponadto przekazywana jest wiedza z zakresu najnowszych technik wzmacniania słabonośnego podłoża i zabezpieczania skarp. Wpływ temperatur na parametry fizyczne i mechaniczne gruntów jest w ramach wykładów również szeroko dyskutowany. Całość zamyka niezbędna wiedza z zakresu przygotowania dokumentacji geologiczno-inżynierskiej dla wybranych obiektów budownictwa.

Ćwiczenia laboratoryjne obejmują problematykę przedstawianą w ramach wykładów i realizowane są w formie laboratoryjnych badań właściwości fizycznych

i mechanicznych gruntów, właściwości związanych z wodoprzepuszczalnością gruntów,

a także badań parametrów geotechnicznych stanowiących podstawy klasyfikacji, wraz

z ich programowaniem i interpretacją wyników. Ponadto ćwiczenia obejmują obliczenia związane z występowaniem i przepływem wody w gruncie, obliczanie nośności podłoża gruntowego.

Wykłady (30 godz.)

1. Podstawowe informacje o mechanice gruntów. Dyscypliny pokrewne związane z przedmiotem, cel i program nauczania. Zastosowanie mechaniki gruntów do rozwiązywania zagadnień inżynierskich: geotechnicznych i konstrukcyjnych. Podstawy geologii inżynierskiej. 2 godz.

2. Geneza gruntów mineralnych i jej wpływ na ich strukturę i właściwości. 2 godz.

3. Budowa gruntu. Powierzchnia graniczna i właściwa gruntu. Tiksotropia i kapilarność jako zjawiska wpływające na właściwości gruntu. 2 godz.

4. Woda w gruncie, przepływ filtracyjny. Prawa rządzące ruchem wody w gruncie. 2 godz.

5. Dynamiczne aspekty oddziaływania wody na grunt. Oddziaływanie filtrującej wody na podłoże i konstrukcję inżynierską. 2 godz.

6. Naprężenia w ośrodku gruntowym. 2 godz.

7. Odkształcenia w ośrodku gruntowym, konsolidacja i osiadanie ośrodka gruntowego. 2 godz.

8. Nośność i wytrzymałość gruntów. Hipoteza wytrzymałościowa Coulomba-Mohra. 2 godz.

9. Parcie i odpór gruntu. 2 godz.

10. Stateczność zboczy i nasypów, metody badania stateczności budowli ziemnych. 2 godz.

11. Metody wzmacniania podłoża gruntowego 2 godz.

12. Metody zabezpieczania skarp. 2 godz.

13. Procesy termiczne zachodzące w gruntach. 2 godz.

14. Badania geotechniczne w terenie, zakres badań geologiczno-inżynierskich dla różnych inwestycji budowlanych. 2 godz.

15. Wprowadzenie do problemu wykorzystania gruntów antropogenicznych. 2 godz.

Ćwiczenia (30 godz.)

1. Wprowadzenie, podział gruntów, nazwy i określenia. Definicje i interpretacja gruntu budowlanego, rodzimego, nasypowego, skalistego, nieskalistego mineralnego. Definicje: średnicy zastępczej, frakcji gruntowej, objaśnienie posługiwania się trójkątem Ferreta. 2 godz.

2. Rodzaje i pobór próbek gruntu, badania makroskopowe gruntów niespoistych i organicznych. 2 godz.

3. Badania makroskopowe gruntów spoistych, oznaczanie wilgotności gruntu i gęstości objętościowej metodą pierścienia tnącego. 2 godz.

4. Określenie gęstości objętościowej szkieletu gruntu, wilgotności całkowitej i stopnia wilgotności. Oznaczanie gęstości właściwej gruntu i jej zakresy. Oznaczanie minimalnej i maksymalnej gęstości objętościowej gruntów niespoistych, stopień zagęszczenia i stany gruntów sypkich. 2 godz.

5. Konsystencje gruntów spoistych. Granice: płynności, plastyczności, skurczalności. Stopień i wskaźnik plastyczności, stany gruntów spoistych, podział gruntów drobnoziarnistych wg wskaźnika plastyczności. 2 godz.

6. Oznaczenie granicy plastyczności (wp) i płynności (wl). 2 godz.

7. Oznaczenie maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego i wilgotności optymalnej, wskaźnik zagęszczenia. Oznaczenie zawartości części organicznych. 2 godz.

8. Zadania 2 godz.

9. Kolokwium z rozdziału właściwości fizyczne. 2 godz.

10. Właściwości mechaniczne gruntów, odkształcalność ośrodków ciągłych i rozdrobnionych, podstawowe cechy mechaniczne gruntów (ściśliwość, kąt tarcia wewnętrznego, kohezja). Oznaczenie modułów ściśliwości w edometrze. 2 godz.

11. Oznaczenie kohezji i kąta tarcia wewnętrznego w aparacie bezpośredniego ścinania i aparacie trójosiowym. 2 godz.

12. Współczynnik ściśliwości gruntu, ściśliwość gruntów makroporowatych, naprężenia jednostkowe - opór obliczeniowy podłoża. 2 godz.

13. Zadania 2 godz.

14. Kolokwium z działu właściwości mechaniczne. 2 godz.

15. Zaliczenie przedmiotu. 2 godz.

1. Wiłun Z. 1982. Zarys geotechniki. Wyd. Komunik. i Łączn., W-wa.

2. Lambe W., Whitman V.R. 1987. Mechanika Gruntów. Arkady, W-wa.

3. Myślińska E. 1992. Laboratoryjne badania gruntów. arkady, W-wa.

4. Pisarczyk S., Rymsza B. 1993. Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa.

5. Pisarczyk S. 2001. Gruntoznawstwo inżynierskie. PWN. Warszawa.

6. Normy gruntowe:

a) PN-86/B-02480. Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów.

b) PN-88/B-04481. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.

c) PN-B-04452:2002. Geotechnika. Badania polowe.

d) PN-B-02481. Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe

i jednostki miar.

e) PN-EN ISO 14688-1. Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część1: Oznaczanie i opis.

f) PN-EN ISO 14688-2. Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 2: Zasady klasyfikowania.