Wiertnice

WIERTNICA GEOLOGICZNA H35SM

Uniwersalna wiertnica geologiczna H35S.M służy do wykonywania pionowych otworów metodą obrotową z użyciem płuczki (prawy obieg) oraz do wiercenia rdzeniówkami. Wiercenia geologiczne      prowadzić można również metodą okrętną za pomocą świdra rurowego lub ślimakowego na sucho z zastosowaniem rur okładzinowych oraz przy wierceniu metodą udarową wyciągać urobek  szlamówką za pomocą szarpaka. Wiertnica zamontowana jest na podwoziu samochodu MAN TGS 26.320 (Fot., Rys. 1) i napędzana jest niezależnym silnikiem spalinowym Mobil 5-W40 o mocy 105 kW. Maksymalny zasięg geologicznego wiercenia rdzeniowego metodą wrzutową o średnicy Ø146 mm to 150 m, natomiast rurowanego metodą udarowo-obrotową o średnicy Ø298 mm – 50 m. Zakup tego sprzętu został dofinansowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodniopomorskiego na lata 2007 – 2013 nr konkursu RPOWZ/1.1.2/2008/2.

Fot. Wiertnica geologiczna H35S.M w położeniu roboczym

 

Charakterystykę techniczną sprzętu podano w poniższej tabeli:

 

WIERTNICA
masa wiertnicy	9000 kg
dł/szer/wys (w transporcie)	10050/2550/3900 mm
wysokość masztu	9700 mm
Gwar. Poziom mocy akustycznej LWA	105 Db
GŁOWICA OBROTOWA
moment obrotowy	60 – 600 daNm
Prędkość obrotowa	700 – 60obr/min
Wrzeciono pływające	45 mm
głowica płuczkowa typ H30G-14.00	rozmiar DN45
skok roboczy	5400 mm
siła docisku	50 kN
siła wyrywania	80 kN
PRZESUW PROWADNICY
skok	1300 mm
siła docisku	250 kN
siła wyrywania	380 kN
zakres średnic żerdzi	45 – 195 mm
max średnica rur okładzinowych	298 mmm (11 ¾ „)
POMPY HYDRAULICZNE
bieg	I	II		III		IV
wydajność (l/min)	0 – 130	45		0 – 130		45
Ciśnienie max (MPa)	21	25		22		25
WYCIĄGARKA
siła max w linie	44 kN
Średnica/długość liny	14mm/250m
OLEJ HYDRAULICZNY L-HV46
poj. zbiornika	610 dm3
Nominalna dokładność filtracji	10 mm
Klasa czystości wgISO4406	22/17/14
max temperatura	65 °C
	ciśnienie max		wydajność max		ciecz robocza
POMPA PŁUCZKOWA-ŚRUBOWA „BELLIN” NG 1200L2/PC5	2,4 MPa		500 dm3/min		woda, polimerowe płuczki wiertnicze, zawiesiny cementowe i bentonitowe
POMPA PŁUCZKOWA-TŁOKOWA TRIPLEX TRX200	4,5 MPa		200 dm3/min

 

<
Rys. 1 Wiertnica geologiczna H35S.M w położeniu roboczym

 

Geologiczne wiercenia rdzeniowe wykonywane są metodą wrzutową GBS-146 lub SK6L-146 w rurach płuczkowych o średnicy O140 mm przy pomocy koronki zwiercającej o średnicy O146 mm (Rys. 2). Na dnie otworu umieszcza się rdzeniówkę o średnicy wewnętrznej Ø102 mm i przelocie 1500 lub 3000 mm, która w trakcie postępu wiercenia wypełnienia się urobkiem (pobór rdzenia). Pełną rdzeniówkę wyciąga się przy użyciu wyciągarki i po złożeniu próbki (rdzenia) do skrzyni ponownie „wrzuca” na dno otworu. Wiercenie wykonywane jest z zastosowaniem płuczki bentonitowej, której parametry są dobierane odpowiednio do zwiercanego gruntu. Płuczka zatłaczana jest na dno otworu w sposób ciągły całą objętością rury płuczkowej skąd wynosi urobek (zwierciny) przestrzenią między rurami a ścianami otworu jednocześnie zabezpieczając ściany otworu. Na powierzchni terenu płuczka jest ujmowana do odstojnika, gdzie następuje rozdzielenie (sedymentacja) urobku od płuczki, która jest ponownie wykorzystywana w procesie wiercenia. Zakup tego sprzętu został dofinansowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodniopomorskiego na lata 2007 – 2013nr konkursu RPOWZ/1.1.2/2009/1.

 

 

Schemat aparatu rdzeniowego (Rys. GEOD)

 

Wiertnicę wyposażyć można także w inne systemy do wierceń rdzeniowych.

 

 

WIERTNICA HYDROGEOLOGICZNA H30S

Wiertnica hydrogeologiczna H-30S (Fot., Rys.) przeznaczona jest do wykonywania otworów pionowych o średnicy max Ø300 mm. Wiercenie geologiczne realizowane może być metodami:

• okrętną przy pomocy świdra rurowego (szapy) opuszczanego na żerdzi i wyciąganego po napełnieniu urobkiem lub ciągłym świdrem ślimakowym (sznekami),
• udarową z użyciem wyciągarki szarpakowej i łyżki (szlamówki) zawieszonej na linie,

 

Wiercenie sznekami odbywa się bez rurowania, natomiast przy użyciu świdra rurowego bądź szlamówki z zastosowaniem skręcanych rur okładzinowych. Maksymalny zasięg wiercenia wynosi 50 m.

Wiertnica zamontowana jest na podwoziu samochodu STAR 266 i napędzana niezależnym silnikiem wysokoprężnym URSUS-PERKINS 3250A o mocy 34 kW.

 

Fot. Wiertnica hydrogeologiczna H30S w trakcie wiercenia rurowanego

 

Rys. Wiertnica hydrogeologiczna H30S

 

Charakterystykę techniczną sprzętu podano w poniższej tabeli:

 

DANE PODSTAWOWE
masa wiertnicy	5150 kg
dł/szer/wys (w transporcie)	8800/3800/3500 mm
wysokość masztu	9000mm
WIERTARKA HYDRAULICZNA
bieg	I		II
moment obrotowy (daNm)	500	250
prędkość obrotowa (obr/min)	n1 10 n2 35 n3 45	n4 20 n5 70 n6 90
WYCIĄGARKA HYDRAULICZNA 2,5 T
max siła w linie	25 kN
prędkość nawijania	0,8 m/s
SZARPAK
mimośród	300/225
skok	850/510
częstość udaru	40 1/min
MECHANIZM DOCISKU NARZĘDZIA DO DNA OTWORU
max siła docisku	22kN
max siła wyrywania	45 kN
skok mechanizmu	4400 mm

 

Wiercenie geologiczne otworu rurowanego wiertnicą geologiczną H-30S rozpoczyna się świdrem rurowym („szapą”) o średnicy Ø225 mm. Rury osłonowe Ø203 mm opuszczane są do otworu po przewierceniu minimum 1 m lub po napotkaniu wody gruntowej, a następnie kontynuowane jest wiercenie świdrem o mniejszej średnicy, a rury wciskane są hydraulicznie wraz z postępem wiercenia. W przypadku nawiercenia na większych głębokościach kolejnej warstwy wodonośnej może zostać zastosowana druga kolumna rur Ø152 mm.

Rodzaj narzędzi wiertniczych dobierany jest odpowiednio do rodzaju gruntu. Suche piaski i grunty spoiste zwiercane są świdrem rurowym, natomiast grunty niespoiste nawodnione – szlamówką. Wiercenie ciągłym świdrem ślimakowym stosuje się w prostych warunkach gruntowych, realizując wiercenia poszukiwawcze za kruszywem oraz w przypadkach, gdy decydującymi czynnikami są (krótki) czas i (niski) koszt wierceń.

 

WIERTNICA SAMOCHODOWA ŁBU

Wiertnica ŁBU przeznaczona jest do wykonywania otworów pionowych o średnicy max Ø200 mm. Wiercenie geologiczne realizowane jest ciągłym świdrem ślimakowym (sznekami) bez rurowania. Urządzenie to stosuje się w prostych warunkach gruntowych, realizując wiercenia poszukiwawcze za kruszywem oraz w przypadkach, gdy decydującymi czynnikami są (krótki) czas i (niski) koszt wierceń.

Wiertnica zamontowana jest na podwoziu samochodu ZIŁ, co pozwala poruszać się również w trudnym terenie i napędzana jest niezależnym silnikiem wysokoprężnym. Maksymalny zasięg wiercenia wynosi 50 m.
Wiertnica ta stosowana jest obecnie rzadko do geologicznych wierceń samodzielnych z uwagi na ograniczone możliwości, jednak z powodzeniem stosuje się ją np. w celu potwierdzenia profilu litologicznego podłoża rozpoznanego sondowaniami CPT lub DPSH, co pozwala na znaczne ograniczenie kosztów wierceń i czasu trwania prac polowych.

 

Wiertnica ŁBU w trakcie wiercenia

 

WIERTNICA BIRDIE

Hydrauliczna wiertnica na gąsienicach BIRDIE 200 to samobieżne urządzenie używane do wiercenia otworów w gruncie o różnej konsystencji, twardych skałach i betonie. Osprzęt wiertniczy zamontowany jest na podwoziu gąsienicowym o zmiennej szerokości toru, na którym umieszczono także zespół silnikowy, zasilający ruch i działanie silników. Silnik typu Diesel (czterosuwowy, pionowy, chłodzony wodą) dostarcza moc pompom hydraulicznym zespołu silnikowego. Wiercenie geologiczne może być realizowane przy użyciu świdra ślimakowego (szneków) lub jako wiercenie płuczkowe. Maksymalny zasięg wiercenia nierurowanego (lub pod badania presjometryczne) o średnicy max. Ø76 mm  to 30 m.

 

Wiertnica BIRDIE 200

 

Charakterystykę techniczną sprzętu podano w poniżej:

 

Wymiary ogólne (patrz rys poniżej)

 

 

PRÓBNIK PRZELOTOWY RKS

Próbnik przelotowy RKS produkcji niemieckiej firmy Nordmeyer służy do pobierania prób gruntu metodą udarową. Próbnik ten wbijany jest w grunt przy użyciu młota spalinowego lub elektrycznego. Metoda ta pozwala na wykonanie otworów nierurowanych z ciągłym opróbowaniem o średnicy do Ø100 mm. Typowa możliwa głębokość penetracji to około 10 m, w sprzyjających warunkach także więcej.

 

Próbnik przelotowy podczas pracy (fot. Nordmeyer)

 

TRÓJNOGI L-30 i GEO-15

Będące w posiadaniu Geprojektu Szczecin częściowo zmechanizowane trójnogi wiertnicze przeznaczone są do wykonywania otworów pionowych o średnicy max Φ 200 mm. Wiercenie geologiczne realizowane może być metodami:

1. okrętną przy pomocy świdra rurowego (szapy) opuszczanego na żerdzi i wyciąganego po napełnieniu urobkiem,
2. udarową z użyciem wyciągarki szarpakowej i łyżki (szlamówki) zawieszonej na linie,

 

Trójnogi wiertnicze wykorzystywane są głównie do prac w trudno dostępnym terenie, gdzie konieczne jest wykonanie wierceń rurowanych, w tym również do wierceń realizowanych na wodzie.

Schemat wiercenia przy pomocy trójnogu wiertniczego (A. Wyra, G. Poloczek Stosowanie maszyn i urządzeń wiertniczych. Poradnik dla ucznia)

Wiercenie otworu rurowanego rozpoczyna się świdrem rurowym („szapą”) o średnicy Φ 225 mm. Rury osłonowe Φ 203 mm opuszczane są do otworu po przewierceniu minimum 1 m lub po napotkaniu wody gruntowej, a następnie kontynuowane jest wiercenie świdrem o mniejszej średnicy, a rury wciskane są ręcznie wraz z postępem wiercenia.

Rodzaj narzędzi wiertniczych dobierany jest odpowiednio do rodzaju gruntu. Suche piaski i grunty spoiste zwiercane są świdrem rurowym, natomiast grunty niespoiste nawodnione – szlamówką.

 

PRÓBNIK BPE 130

Próbnik BPE 130 produkcji niemieckiej firmy Nordmeyer służy do pobierania prób gruntu metodą udarową. Próbnik ten wbijany jest w grunt przy użyciu 70 kg obciążnika opuszczanego z wysokości 400 mm. Przy pomocy tego urządzenia uzyskuje się próbki klasy A o średnicy Ø 100 mm i wysokiej jakości. Metoda ta pozwala na wykonanie otworów rurowanych z ciągłym opróbowaniem, a ponieważ rdzenie pobierane są do rur PCV także ich bezpieczny transport i przechowywanie.

 

Fot. Nordmeyer

 

Fot. Nordmeyer

Sondy

SONDA STATYCZNA PENETROMETR 200kN/TR GEOMIL

Penetrometr 200 kN/TR wyprodukowany przez holenderską firmę GEOMIL (Fot.) służy do wykonywania geotechnicznych sondowań statycznych (penetracji podłoża). Badanie sondą statyczną CPTU polega na pionowym wciskaniu w grunt ze stałą prędkością wynoszącą 2,0 cm/s ± 5mm/s żerdzi zakończonych specjalną końcówką stożkową. Sonda wraz z osprzętem zamontowana jest na przyczepie jednoosiowej. Napęd stanowi silnik wysokoprężny typu 1D 81 C. Sprzęt kotwiony jest do podłoża za pomocą świdrów talerzowych. Sonda zaopatrzona jest w urządzenie pomiarowo – rejestrujące typ GME500 IP65 zapisujące parametry mierzone w trakcie badania. Należy podkreślić, że opisany sprzęt jest nowy, wyprodukowany w 2009 r. Zakup tego sprzętu został dofinansowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodniopomorskiego na lata 2007 – 2013 nr konkursu RPOWZ/1.1.2/2008/2.

Najważniejsze charakterystyczne parametry sondy CPTU zamieszczono w tabeli poniżej.

Charakterystyczne parametry sondy CPTU

stożek o kącie wierzchołkowym 60
pow. podstawy stożka	1 000 mm2
wys. części cylindrycznej stożka	7,0 – 10,0 mm
wys. stożka	24,0 – 31,2 mm
podstawy stożka	34,8 – 36,0 mm
pole pow. tulei bocznej	150 cm2
dł. tulei bocznej	133,7 mm
tulei bocznej	35,7 mm

 

 

W trakcie badania układ czujników umieszczonych w stożku (ogniwa obciążenia tulei i stożka oraz czujnik mierzący ciśnienie wody i czujnik odchylenia od pionu) połączonych z urządzeniem rejestrującym typu GME500 IP65 realizuje zapis wartości:

• oporu stożka qc
• jednostkowego oporu tarcia tulei fs
• wzbudzonego ciśnienia wody w porach u
• kąta odchylenia od pionu (inklinacja) I

Nowe urządzenie pomiarowe posiada atest producenta natomiast zgodnie z zaleceniami normy PN-B-04452:2002 co każde 3 000 m sondowania i nie rzadziej niż co sześć miesięcy przekazywane jest do ponownego cechowania. Każdorazowo przed badaniem sprawdzany jest stan i prawidłowe wymiary stożka i tulei bocznej (patrz Tabela). Filtr i wolne przestrzenie przed badaniem są odpowietrzone i wypełnione płynem (np. olejem hydraulicznym). Przed rozpoczęciem zagłębiania stożka w podłoże urządzenie rejestrujące automatycznie wykonuje kalibracje i wyznacza „zero” sprzętu pomiarowego. Identyczną procedurę powtarza się po zakończeniu sondowania. Pomiary te pozwalają na wyznaczenie błędu pomiaru, który nie powinien przekraczać 5%. W trakcie sondowania odchylenie żerdzi od pionu jest kontrolowane i nie powinno być większe niż 2%.

Rejestrację badania oraz prezentację graficzną wyników badań umożliwia program CPTask firmy GEOMIL. Natomiast interpretację badań wykonuje się zgodnie z obowiązującymi normami przy pomocy nowego oprogramowania do interpretacji sondowań statycznych CPT-STAR opracowanego przez firmę Soft-Projekt. Program ten umożliwia sprawne opracowywanie wyników sondowań, obliczenia parametrów gruntu jak i edycję graficzną karty sondowania. Oba programy umożliwiają również eksport danych do programu Excel.

 

SONDA DYNAMICZNA BORRO

Bardzo ciężka sonda dynamiczna DPSH wyprodukowana przez szwedzką firmę  BORRO AB (Fot.) służy do wykonywania sondowań dynamicznych(penetracji podłoża) głownie w celu ustalenia stopnia zagęszczenia ID gruntów niespoistych. Badanie polega na pomiarze oporu jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu (wbijaniu) końcówki sondy, którą stanowi  „gubiony” stożek. Napęd zapewniony jest przez silnik spalinowy typ HONDA.

Zgodnie z normą PN-B-04452:2002 zależność pomiędzy liczbą uderzeń na 20 cm zagłębienia sondy (N_K), a stopniem zagęszczenia (I_D) dla piasków o wskaźniku różnoziarnistości U>3 wyraża się wzorem:

I_D = 0,441 log N₂₀ + 0,196.

Fot. Sonda DPSH BORRO

 

Charakterystyczne parametry sondy DPSH przedstawiono w poniższej tabeli:

masa młota	63,5±0,5 kg
wysokość spadania	750±20 mm
Energia uderzenia młota	238 kJ/m3
stożek o kącie wierzchołkowym 90°
pow. podstawy	20 mm
Ø podstawy	51±0,5 mm
długość części walcowej	51±2 mm
wysokość ostrza stożka	25,3±0,4 mm

 

Parametry takie jak masa młota i wysokość spadania odpowiadają najstarszej, znormalizowanej sondzie jaką stosuje się do badania gruntu, czyli sondzie cylindrycznej  (ang. Standard Penetration Test). Wysokość spadania należy skontrolować przed przy-stąpieniem do badania, gdyż sprzęt można przestawiać na tzw. standard szwedzki (50 cm.). Żerdzie wraz ze stożkiem zagłębiane są pionowo w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń utrzymywana jest w granicach 15 do 30 uderzeń/min. (20 wg instrukcji producenta). W celu zmniejszenia tarcia powierzchniowego na żerdziach po każdym zagłębieniu sondy o 1 m wykonuje się 1,5 obrotu żerdzi wokół osi.

 

SONDA DYNAMICZNA DPL/DPM

Sonda dynamiczna DPL/DPM wyprodukowana przez firmę Nordmeyer służy do wykonywania pionowych sondowań dynamicznych w celu ustalenia stopnia zagęszczenia ID gruntów niespoistych. Badanie polega na pomiarze oporu jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu (wbijaniu) końcówki sondy. Sondowanie DPM wykonywane jest przy pomocy tego samego urządzenia co sondowanie DPL po dodaniu obciążnika o masie
20 kg i zmianie żerdzi.

Zgodnie z normą PN-B-04452:2002 zależność pomiędzy liczbą uderzeń na 10 cm zagłębienia sondy (N_K), a stopniem zagęszczenia (I_D) dla piasków o wskaźniku różnoziarnistości U>3 wyraża się wzorem:

dla sondy DPL I_D = 0,429 log N₁₀ + 0,071

dla sondy DPM I_D = 0,431 log N₁₀ + 0,176

Charakterystyczne parametry sond DPL i DPM przedstawiono w poniższej tabeli.

 

Charakterystyczne parametry sond DPL i DPM

Oprzyrządowanie	DPL	DPM
masa młota [kg]	10±0,1	30±0,3
wysokość spadania [mm]	500±10	500±10
Energia uderzenia młota [kJ/m3]	50	150
stożek o kącie wierzchołkowym 90°
pow. podstawy [cm2]	10	10
Ø podstawy [mm]	35,7±0,3	35,7±0,3
długość części walcowej [mm]	35,7±1	35,7±1
wysokość ostrza stożka [mm]	17,9±0,1	17,9±0,1

W trakcie sondowania żerdzie oraz stożek zagłębiane są pionowo w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń utrzymywana jest w granicach 15 do 30 uderzeń/min. (20 wg instrukcji producenta). W celu zmniejszenia tarcia powierzchniowego na żerdziach po każdym zagłębieniu sondy o 1 m wykonuje się 1,5 obrotu żerdzi wokół osi.

SONDA UDAROWO-OBROTOWA SLVT

Sonda udarowo-obrotowa SLVT (Rys 1) służy do wykonywania sondowań (penetracji podłoża), głównie celem zbadania gruntów słabonośnych, takich jak plastyczne i miękkoplastyczne grunty spoiste, czy grunty organiczne i ustalenia ich cech wytrzymałościowych. Badanie stanowi połączenie sondowań dynamicznych sondą dynamiczną DPL z możliwością pomiaru wytrzymałości na ścinanie bez opływu ?fu poprzez rejestrację momentu obrotowego końcówki krzyżakowej (Rys 2) wykorzystując klucz dynamometryczny.

<

Rys 1. Lekka sonda udarowo-obrotowa typu SLVT

 

Rys 2. Szkic końcówki sondy krzyżakowej

 

Firma dysponuje również starym modelem sondy udarowo – obrotowej typu ITB-ZW.

 

SONDA SPT

Badanie polega na określeniu oporu gruntu przy zagłębianiu końcówki sondy w dnie otworu oraz badaniu gruntu na podstawie pobieranych próbek gruntu.

Zasadą badania jest wbicie w grunt końcówki poprzez uderzenie młotem o masie 63,5 kg w podbabnik lub w kowadło. Wysokość spadania młota wynosi 760 mm. Liczba uderzeń niezbędna  do zagłębienia końcówki w grunt na głębokość 300 mm (po 150 mm zagłębieniu pod wpływem własnego ciężaru i wbicia wstępnego) stanowi opór penetracji (N).
Sonda może być zakończona nożem z przelotem co umożliwia pobór próby gruntu podczas sondowania lub ostrzem pełnym (stożkiem) zapewniającym wiarygodne wyniki przy badaniach gruntów gruboziarnistych. Sondy SPT starszego typu wprowadzane były do otworu na żerdziach z kowadłem na górnym końcu.

Współcześnie (wersja BDP zakupiona przez „Geoprojekt Szczecin” w 2010 r.) sonda opuszczana jest wraz z młotem na dno otworu na linie, co znacznie ogranicza całkowity ciężar zestawu, gdyż nie stosuje się żerdzi wiertniczych. Zastosowanie wodoszczelnej obudowy obciążnika i mechanizmu zwalniającego udar, a przy większym słupie wody (>20m) montowane dodatkowo obciążniki neutralizujące siłę wyporu zapewniają poprawność badania poniżej zwierciadła wody gruntowej.

<

Fot. Nordmeyer

 

Sonda LMSR-SPT Vk

LABORATORIUM

SPRZĘT LABORATORYJNY

 

Na wyposażenie laboratorium gruntowo–chemicznego Geoprojekt-Szczecin składają się:

• aparat trójosiowego ściskania z możliwością pomiaru ciśnienia porowego
• aparat skrzynkowy do oznaczenia cs i φs metodą bezpośredniego ścinania
• edometry (12 sztuk) z możliwością obciążenia próbki do 400 kPa
• mechaniczny aparat Proctora do pomiaru wilgotności optymalnej i maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego
• aparat Cassagrande`a do oznaczania granicy płynności
• dwie wstrząsarki z kompletami sit o średnicy 200 i 300 mm
• rurka Kamieńskiego oraz aparat K605-A do oznaczania współczynnika filtracji
• aparat Corfielda do oznaczania stopnia zagrożenia korozyjnego gruntu
• przyrządy kieszonkowe:
• ścinarka obrotowa TV do oznaczania wytrzymałości gruntu na ścinanie τf
• penetrometr tłoczkowy PP do oznaczania spójności gruntu cu

 

A także podstawowy sprzęt laboratoryjny jak suszarka laboratoryjna, płyty grzewcze, wagi  laboratoryjne oraz piec do wyprażania próbek w temp. 800°C. W razie jakichkolwiek pytań odnośnie badań laboratoryjnych zapraszamy do kontaktu z naszą firmą.

 

 

Badania płytą VSS

Nasza firma wykonuje badania gruntu płytą statyczną VSS, które pozwalają na określenie zagęszczenia warstwy nasypu, nośności i zagęszczenia podłoża, a także niektórych typów podbudów. Badanie pozwala na ustalenie odkształceniowych właściwości podłoża gruntowego in situ. W wyniku badania uzyskiwana jest wartość modułu odkształcenia pierwotnego E₁, wtórnego E₂ oraz wskaźnika odkształcenia I₀. Jest to sprzęt używany podczas badania gruntu, pozwalający na stosunkowo szybkie zbadanie strefy do głębokości 30-50 cm poniżej płyty, przez co jest szeroko wykorzystywany przy inwestycjach liniowych, w szczególności w drogownictwie.

 

Badanie polega na pomiarze osiadania gruntu pod płytą przy stopniowym obciążaniu go przy pomocy przeciwwagi.

Płyta VSS (zdjęcie www.szkurlat.com.pl)

Przykładowy wykres próbnego obciążania płytą VSS wraz z interpretacją wyników

 

Badania presjometrem – nasz sprzęt

Presjometr

Presjometr Ménarda składa się z sondy BX Ø 58 mm połączonej przewodem koncentrycznym ze skrzynkowym urządzeniem zasilająco – pomiarowym.  Geoprojekt Szczecin posiada najnowszy model presjometru z elektroniczną aparaturą rejestrującą GEOSPAD (Rys. 1). Zakup sprzętu został dofinansowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodnio-pomorskiego na lata 2007 – 2013 nr konkursu RPOWZ/1.1.2/2009/1.

 

 

 

Rys. 1 Presjometr typu GCz sondą i aparaturą rejestrującą GEOSPAD (Fot: Apageo)

 

Cylindryczna sonda posiada trzy rozszerzalne komory. Poprzez doprowadzenie wody do komory pomiarowej i gazu do dwóch komór ochronnych sonda w trakcie badania gruntu wywiera równomierny nacisk na ściany otworu wiertniczego.

 

Tabela nr 1 Charakterystyczne wymiary sondy presjometrycznej BX

średnica zew. sondy [mm]	długość [mm]				objętość komory pomiarowej [mm3]	średnica otworu
	całkowita	komory pomiarowej	komory ochronnej	łącznie części pomiarowej		min. [mm]	max. [mm]
58±2	550	210±5	120±15	450	535	60	66

 

Sonda umieszczana jest w podłożu na żądanej głębokości we wcześniej odwierconym otworze o średnicy nie przekraczającej 15% średnicy sondy, czyli dla sondy BX jest to 60 – 66 mm. Wiercenie wykonuje się „na sucho” powyżej zwierciadła wody gruntowej, a poniżej z użyciem płuczki bentonitowej, której gęstość dopasowuje się do przewiercanego gruntu.
Użycie płuczki zabezpiecza ściany otworu przed powstawaniem kawern i utrzymuje stałą średnicę wiercenia. W żwirach bądź nasypach gruzowych niekiedy konieczne jest zarurowanie, aby zapobiec zasypywaniu otworu. Geoprojekt Szczecin wykonuje wiercenia mechaniczną wiertnicą BIRDIE.

Badanie poprzedza wyzerowanie manometrów, napełnieniu układu i wykonaniu pomiarów sztywności własnej układu, czyli ustalenie poprawek związanych z reakcją sprzętu na zadawane ciśnienie, które służą do skorygowania wyników badań.

Niektóre elementy wykazują pewną elastyczność np. przewód łączący sondę z zespołem pomiarowym. Pomiar tych odkształceń to cechowanie na straty objętości, które wykonuje się w rurze kalibracyjnej zwiększając ciśnienie po 0,1 MPa aż do uzyskania szczelnego kontaktu z rurą, a następnie przyrosty ciśnienia zwiększa się do 0,25 lub 0,5 MPa. Ze stosunku przyrostu objętości (ΔV) mierzonego objętością płynu wtłoczonego do sondy do przyrostu ciśnienia (Δp), uzyskujemy wartość poprawki a =ΔV/Δp (Rys. 2).

 

Rys. 2. Wykres cechowania na straty objętości w rurze kalibracyjnej (z normy AFNOR NF P 94-110-1-N)

 

Osłony sondy posiadają sztywność własną, którą ustala się przeprowadzając cechowanie na straty ciśnienia. Cechowanie to wykonuje się umieszczając sondę na powierzchni terenu i zadając ciśnienie skokami po 0,01, 0,02 lub 0,025 MPa utrzymywane przez 60 s, po którym to czasie notuje się objętość komory. Ciśnienie zwiększa się do wartości granicznej sztywności własnej przyjmowanej umownie jako p_el = 700 cm³ (Rys. 3).

Rys. 3. Wykres cechowania na straty ciśnienia (z normy AFNOR NFP 94-110-1-N)

 

Po przeprowadzeniu cechowań, których wyniki uwzględnia się przy interpretacji badań, sondę umieszcza się w otworze na żądanej głębokości i przez przewód ciśnieniowy łączący zespół kontrolno pomiarowy z sondą podawane są media. Stosownie do rodzaju badanego gruntu najczęściej są to następujące skoki ciśnienia 0,2; 0,5; 1,0 lub 2,0 at. Liczba przyrostów mieści się między 7 a 16. Po każdym stopniu ciśnienia mierzone są zmiany objętości sondy. Dane te pozwalają na sporządzenie tzw. krzywej presjometrycznej obrazującej trzy etapy badania:

1. faza dopasowania się sondy do ścianek otworu charakteryzująca się szybkim wzrostem objętości, jest to część nieinterpretowana;
2. faza odkształceń pseudosprężystych to odcinek zbliżony do prostej;
3. faza pełzania i deformacji plastycznych gruntu, którą cechuje ponowny szybki wzrost objętości komory.

Kształt i zasięg poszczególnych odcinków krzywej zależy od rodzaju badanego gruntu. Po skorygowaniu wyników czyli uwzględnieniu cechowań sprzętu wyniki badań interpretowane są zgodnie z francuską normą NF P 94-110-1-N i przy wykorzystaniu programu PRESJOMETR 2.0. (Rys. 4a, 4b). Interpretowane parametry to moduł presjometryczny E_M , presjometryczne naprężenie graniczne p_l i naprężenie pełzania p_f.

 

Rys. 4a. karta otworu presjometrycznego

 

Rys. 4b. Wynik pojedynczego badania presjometrycznego (program PRESJOMETR 2.0)

 

Presjometr służy do uzyskiwania zarówno podstawowych parametrów gruntu jak i parametrów wykorzystywanych bezpośrednio przy projektowaniu. Wynik badania presjometrycznego pozwala odnieść się do dwóch najważniejszych dla projektanta cech gruntu: jego wytrzymałości (nośności) i ściśliwości. Badania te pozwalają na oszacowanie wartości nośności granicznej i dopuszczalnej, a także osiadań.

 

Cytowana norma:

AFNOR 1999-10-07 NF P 94-110-1-N Norme française. Sols: reconnaissance et essais.

Essai pressiométrique Ménard. Essai sans cycle

(Norma francuska. Grunty: rozpoznanie i badania. Badania presjometryczne Ménarda.

Badania bez cykli obciążenie – odciążenie.)