Expansive soils as the root cause of a historic underground potable water reservoir failure

• Autorzy: Godlewski Tomasz , Mieszkowski Radosław

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2025.155114

Warianty tytułu

PL

Grunty ekspansywne jako praprzyczyna awarii zabytkowego podziemnego zbiornika wody pitnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the root causes of damage to an underground potable water reservoir. It is made of reinforced concrete and consists of two chambers founded on subsoil diversified for its age and origin (folds of glacitectonically disturbed septarian clays and postglacial loams). The documented damage results from subsoil deformation caused by volumetric changes in the ground (shrinkage and swelling) due to the facility’s exposure to various external factors determining the phenomenon’s intensity for over one hundred years. The analysed example presents problems arising from founding the facility on expansive soils. It highlights the hazards resulting from negligence in landscape architecture development and emphasises the role of identifying the subsoil. Comprehensive geotechnical examination and geophysical measurements of the structure and subsoil, making the inventory and evaluating the nature of the damage helped identify the potential factor detrimental to the facility’s technical condition. The conclusions are confirmed by numerical simulations, which include the impact of swelling and cyclic loads resulting from the facility’s function and surroundings.

PL

Artykuł opisuje przyczyny uszkodzeń zabytkowego podziemnego żelbetowego zbiornika wody pitnej, składającego się z dwóch komór, posadowionych na podłożu zróżnicowanym pod względem wieku i genezy (fałd zaburzonych glacitektonicznie iłów septariowych i glin polodowcowych). Udokumentowane uszkodzenia wynikają z deformacji podłoża wywołanego zmianami objętościowymi gruntu (skurcz, pęcznienie), w sytuacji różnych czynników zewnętrznych warunkujących intensywność tego zjawiska na przestrzeni ponad 100 lat użytkowania obiektu. Przeanalizowany przykład przedstawia problemy wynikające z posadowienia obiektu na gruntach ekspansywnych, wskazuje na zagrożenia wynikające z zaniedbań w kształtowaniu architektury krajobrazu oraz podkreśla rolę rozpoznania podłoża gruntowego. Poprzez kompleksowe badania geotechniczne i pomiary geofizyczne w obrębie konstrukcji i podłoża oraz inwentaryzację i ocenę charakteru uszkodzeń, wskazano potencjalne czynniki niekorzystnie oddziaływające na stan techniczny obiektu. Wnioski potwierdzają wykonane symulacje numeryczne obejmujące m.in. wpływ pęcznienia oraz obciążeń cyklicznych wynikających z funkcji obiektu i jego otoczenia.

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 71, nr 3
• Strony: 495--508
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Godlewski Tomasz

• Building Research Institute, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7986-5995

autor

Mieszkowski Radosław

• Warsaw University, Geology Department, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4021-4965

Bibliografia

• [1] F.H. Chen, Foundations on expansive soil. Developments in geotechnical Eng, vol. 12. Elsevier, 1975.
• [2] L.B. Conyers, “Analysis and interpretation of GPR datasets for integrated archaeological mapping”, Journal of Near-Surface Geophysics, vol. 13, no. 6, pp. 645-651, 2015, doi: 10.3997/1873-0604.2015018.
• [3] T. Godlewski, “Clay entrainment as the cause of destruction of the building structure”, presented at XXII Conference “Structural Failures”, Szczecin-Międzyzdroje, 2005 (in Polish).
• [4] T. Godlewski, W. Bogusz, S. Łukasik, K. Jaśkiewicz, M. Wszędyrówny-Nast, M. Witowski, and O. Wesołowska, “Technical expertise in the field of geotechnical conditions for the foundation of a two-chamber drinking water tank. . . in the context of the possibility of further use”. Building Research Institute Warsaw, stage II, February 2022 (own materials, not published, in Polish).
• [5] T. Godlewski, R. Mieszkowski, and M. Maślakowski, “From legend to discovery – historical and geotechnical conditions related to the discovery of tunnels under The Castle Hill in Szczecin”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 1, pp. 453-467, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.144183.
• [6] B. Grabowska-Olszewska, Applied geology. Properties of unsaturated soils. Warsaw: PWN, 1998 (in Polish).
• [7] J. Jeż, Biogeotechnics. Poznan University of Technology Publishing House, 2008 (in Polish).
• [8] Ł. Kaczmarek, R. Mieszkowski, M. Kołpaczyński, and G. Pacanowski, “Application of Electrical Resistivity Tomography (ERT) in the investigation of quaternary landslide zone, based on the selected regions of Płock slope”, Studia Quaternaria, vol. 31, no. 2, pp. 101-107, 2014, doi: 10.2478/squa-2014-0010.
• [9] R. Kaczyński, Geological-engineering conditions in Poland. Warszaw: PIG PIB, 2017 (in Polish).
• [10] M. Kumor, Selected Problems of Identification of Foundation Displacements on Expansive Substrate. Warsaw: ITB, 2004 (in Polish).
• [11] M. Tarnawski, “Failures of buildings founded on clay”, presented at XXVI Conference “Structural Failures”, Szczecin-Międzyzdroje, 2013 (in Polish).
• [12] L. Wysokiński, “Construction of a structure on expansive land”, Statement ITB, no. 296, 1990 (in Polish).