Terenowe badania sejsmiczne w praktyce geotechnicznej

• Autorzy: Bajda M. , Markowska-Lech K. , Lech M. , Skutnik Z.

Warianty tytułu

EN

Seismic field investigations in geotechnical practice

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W praktyce inżynierskiej rozpoznanie budowy podłoża obiektów budowlanych przeprowadzane jest głównie na podstawie sondowań geotechnicznych uzupełnionych wierceniami oraz badaniami laboratoryjnymi. Główną zaletą badań terenowych jest fakt, że są one wykonywane w rzeczywistych warunkach gruntowych (układ warstw, stan naprężenia), które nie zawsze mogą być w pełni odtworzone w laboratorium. Ponadto rozwój nowoczesnych technik i urządzeń pomiarowych coraz bardziej poszerza możliwość ich stosowania. Nowe zadania stawiane geoinżynierii wymagają nowych technik do oceny warunków gruntowych in situ oraz do monitorowania procesów zachodzących w podłożu. Znaczącą rolę w zaspokojeniu tych potrzeb odgrywają metody geofizyczne zaadoptowane do celów geotechnicznych. Badania geofizyczne stosowane na szeroką skalę w geologii poszukiwawczej oparte są na pomiarach fizycznych właściwości skał i gruntów. Największy postęp zanotowano w dziedzinie badań sejsmicznych, które w zastosowaniach geotechnicznych sprowadzają się do określania prędkości fal akustycznych a następnie skorelowania ich z parametrami mechanicznymi gruntu. Pomiary prędkości fali sejsmicznej w podłożu gruntowym pozwalają na sporządzenie przekrojów i map rozmieszczenia utworów o jednakowych parametrach (właściwościach). Badania te pozwalają również na wstępne rozpoznanie podłoża do celów budowlanych i wskazanie obszarów do szczegółowego rozpoznania np. sondowaniami geotechnicznymi. W badaniach dynamicznych gruntów pracujących w zakresie sprężystym, metody sejsmiczne oparte na propagacji fal, pozwalają z dużą wiarygodnością określić parametry dynamiczne podłoża budowlanego in situ , przez co są najodpowiedniejszymi metodami dokładnego określenia parametrów gruntu dla całego zakresu odkształceń. W artykule przedstawione zostaną metody pomiaru prędkości fal sejsmicznych w ośrodku gruntowym oraz przykładowe wyniki uzyskane na podstawie pomiarów sondą statyczną SCPT, dylatometrem SDMT i metodą wielokanałowej analizy fal sejsmicznych MASW.

EN

In geotechnical engineering practice an investigation of the subsoil conditions is carried out mainly on the basis of geotechnical tests supplemented by boreholes and laboratory tests. The main advantage of in situ tests is that they are carried out in natural soil conditions, which cannot always be fully reconstructed in the laboratory. Furthermore, the development of modern techniques and measuring devices increasingly widens their applicability. New challenges in geotechnical engineering require new techniques to assess the in situ ground conditions and to monitor the processes occurring in the subsoil. Geophysical methods adapted to geotechnical purposes play a significant role in meeting these requirements. Commonly used geophysical tests in geological surveys are based mainly on measurements of rocks and soils physical properties. The greatest progress has been made in the field of seismic surveys, which in geotechnical applications boil down to the determination of the seismic wave velocity and then to the correlation with the mechanical soil parameters. The seismic waves velocity measurements in the subsoil allows the cross-sections and distribution maps of deposits of the same parameters (properties) to be prepared. Such tests also help to initially investigate the subsoil for the construction purposes and to determine the zones for further detailed analyses (geotechnical tests). Another advantage of the geophysical seismic tests based on waves propagation is they allows for the dynamic parameters of the subsoil to be determined. That makes them most suitable methods for determination of the soil parameters over a range of deformations. The article presents the methods of measuring the seismic waves velocity in the subsoil and some of the test results obtained from the SCPT static test, SDMT dilatometer tests and the multi-channel analysis method of the MASW surface waves.

Słowa kluczowe

PL

sondowania geotechniczne; SCPTU; SDMT; badania geofizyczne; fala poprzeczna; moduł ścinania

EN

in situ tests; SDMT; SCPT; geophysical investigation; shear wave; shear modulus

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 93
• Strony: 95--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Bajda M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Markowska-Lech K.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Lech M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Skutnik Z.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

Bibliografia

• [1] Amoroso i in. 2012 – Amoroso, S., Monaco, P. i Marchetti, S. 2012. Use of the Seismic Dilatometer (SDMT) to estimate in situ G-γ decay curves in various soil types. Incontro Annuale dei Ricercatori di Geotecnica 2012 IARG 2012 Padova.
• [2] Bajda, M. i Skutnik, Z. 2010. Ocena modułu ścinania gytii na podstawie geotechnicznych badań terenowych, Inżynieria Morska i Geotechnika r. 31, nr 4, s. 507–511.
• [3] Bihs i in. 2010 – Bihs, A., Long, M., Marchetti, D. i Ward, D. 2010. Interpretation of CPTU and SDMT in organic Irish soil. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing. Huntington Beach, California, USA, 9–10 May 2010, vol. 2, s. 257–264
• [4] Carroll i in. 2012 – Carroll, R., Long, M. i Ward, D. 2012. Use of CPTU and SDMT to characterize silty soil. Geotechnical and Geophysical Site Characterization, vol. I, Porto de Galinhas, Brazil, s. 214–249.
• [5] Cavallarro i in. 2015 – Cavallarro, A., Capilleri, P. i Maugeri, M. 2015. Soil Characterization of Catania Harbour by the Seismic Dilatometer Marchetti Test (SDMT). 3rd International Conference on the Flat Dilatometer. 14–16 June 2015, Rome, Paper No. 93.
• [6] Cavallarro i in. 2006 – Cavallaro, A., Grasso, S. i Maugeri, M. 2006: Clay soil characterization by the New Seismic Dilatometer Marchetti Test (SDMT). 2nd International Conference on the Flat Dilatometer. Washington, 2–5 April 2006, s. 261–268.
• [7] Drevininkas i in. 2012 – Drevininkas, A., Creer, G. i Nkemitag, M. 2012. Comparison of estimated settlements from CPTU and SDMT in organic soils. Geotechnical and Geophysical Site Characterization, vol. II, Porto de Galinhas, Brazil, s. 1839–1846.
• [8] Galas, P. 2013. Wyznaczanie wytrzymałości na ścinanie gruntów spoistych na podstawie badań dylatometrycznych SDMT. Praca doktorska. SGGW, Warszawa (praca doktorska).
• [9] Gołębiewski i in. 2012 – Gołębiewski, T., Tomecka-Suchoń, S. i Farbisz, J. 2012. Zastosowanie kompleksowych metod geofizycznych do nieinwazyjnego badania technicznego stanu wałów przeciwpowodziowych. Sympozjum europejskie – współczesne problemy ochrony przeciwpowodziowej. Paryż-Orlean 28–30 marca 2012, s. 1–8.
• [10] Heisey i in. 1982 – Heisey, J.S., Stokoe, K.H.II , Meyer, A.H. 1982. Moduli of pavement system from spectral analysis of surface waves, Transp. Res. Rec., vol. 852, s. 22–31.
• [11] Krzywiec, P. i Bestyński, Z. 2001. Sejsmika refleksyjna w płytkich badaniach geologicznych – przykłady zastosowań. Konferencja Geofizyka w Inżynierii i Ochronie Środowiska dla Potrzeb Samorządności Lokalnej. Dębe, 15–16 marca 2001. PIG, Kraków, s. 73–84.
• [12] Lunne i in. 1997 – Lunne, T., Robertson, P.K. i Powell, J.J.M. 1997. Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice, Blackie Academic and Professional, London, s. 312.
• [13] Lutz, K. 2005. Dynamics oil properties out of SCPT and Bender element tests with emphasis on material damping. PhD thesis, Ghent University.
• [14] Marchetti, S. 1980. In Situ Tests by Flat Dilatometer. J. Geotech. Eng. Div., ASCE, 106, GT3: 299–321.
• [15] Marchetti i in. 2008a – Marchetti, S., Monaco, P., Totani, G. i Marchetti, D. 2008a. In Situ Tests by Seismic Dilatometer (SDMT). ASCE Geot. Special Publication GSP 170 honoring Dr. J.H. Schmertmann. New Orleans.
• [16] Marchetti i in. 2008b – Marchetti, D., Marchetti, S. Monaco, P. i Totani, G. 2008b. Experience with seismic dilatometer (SDMT) in various soil types. Proceedings of the 3rd International Conference on Site Characterization. Taipei, Taiwan, 1–4 April 2008, s. 1339–1345.
• [17] Markowska-Lech i in. 2007 – Markowska-Lech, K., Lech, M. i Szymanski, A. 2007. Estimation of shear modulus from seismic tests on Pliocene clays. Numerical Models in Geomechanics NUMOG X. Taylor and Francis, Balkema, s. 153–158.
• [18] Młynarek, Z. 2010. Regional Report for East European Countries. 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, Huntington Beach, California, USA, 9–10 may 2010. Vol. 1: Regional Reports, Paper No. RR3
• [19] Młynarek i in. 2012a – Młynarek, Z., Gogolik, S., Gryczmański, M. i Ulniarz, R. 2012a. Settlement analysis of a cylindrical tank based on CPTU and SDMT results. Geotechnical and Geophysical Site Characterization, vol. II, Porto de Galinhas, Brazil, s. 1585–1590.
• [20] Młynarek i in. 2012b – Młynarek, Z., Wierzbicki, J. i Stefaniak, K. 2012b. Deformation characteristics of overcon-solidated subsoil from CPTU and SDMT tests. Geotechnical and Geophysical Site Characterization, vol. II, Porto de Galinhas, Brazil, s. 1189–1593.
• [21] PN-B-04452-2002 Geotechnika. Badania polowe.
• [22] Redpath, B.B. 1973. Technical report E-73-4 Seismic refraction exploration for engineering site investigations. U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Explosive Excavation Research Laboratory, Livermore, California.
• [23] Rix, G.J. i Stokoe, K.H. 1991. Correlation of initial tangent modulus and cone resistance. Proceedings of International Symposium on Calibration Chamber Testing, Elsevier, New York, s. 351–362.
• [24] Robertson i in. 1992 – Robertson, P.K., Woeller, D.J. i Finn, W.D.L. 1992. Seismic cone penetration test for evaluating liquefaction potential under cyclic loading, Canadian Geotechnical Journal, 29, 685–695.
• [25] Senneset i in. 1988 – Sennest, K., Sandvern, R., Lunne, T., By, T. i Amundsen, T. 1988. Piezocone tests in silty soils. Proc. of the Int. Sym. on Penetration Testing, Orlando, 2, s. 955–966.
• [26] Sikora, Z. 2006. Sondowania statyczne-metody i zastosowanie w geoinżynierii. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, s. 348.
• [27] Ślusarczyk, R. 2001. Możliwości zastosowania geofizyki inżynierskiej w problematyce budownictwa lądowego i wodnego. Konferencja Geofizyka w Inżynierii i Ochronie Środowiska dla Potrzeb Samorządności Lokalnej. Dębe, 15–16 marca 2001. PIG. Kraków, s. 109–124.
• [28] Tanaka, H. 1994. Vane shear strength of Japanese marine clays and applicability of Bjerrum’s correction factor. Soils and Foundations, vol.34, s. 39–48.
• [29] Vargas, L.A. i Coto, M. 2012: Experiences in the use of DMT – SDMT in Costa Rica, Central America. Geotechnical and Geophysical Site Characterization, Vol. I, Porto de Galinhas, Brazil, s. 375–382.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.