Analysis of the behaviour of the high and steep slope of a road made through waste under the influence of rainfall

• Autorzy: Pilecka Elżbieta , Zięba Jakub , Szwarkowski Dariusz

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2021.137169

Warianty tytułu

PL

Analiza zachowania wysokiej i stromej skarpy zbudowanej z gruntów odpadowych w inwestycji transportowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investments in made ground are a big problem. The present investigation concerns ground derived from limestone treatment waste from SOLVAY soda plants. This waste is deposited in the southern area of Krakow in a reservoir called ‘White Seas’ in an area of approximately 15 ha. Currently, part of the route and tram investment, ‘The Łagiewniki Route’ Currently through the ‘White Seas’ area. The article presents an analysis of a section of this route by a high and steep slope made from made ground. The first stage of the in-situ measurements was to scan the shape of the high slope with the RIEGL VZ-400 terrestrial laser scanner. It was necessary to obtain the shape of the slope for numerical modelling using the FEM method. The point cloud perfectly reflected the shape of the slope with an accuracy of 5 mm. Soil samples (limestone waste) were also collected in the area of the slope for laboratory tests. In order to determine the effective strength parameters of the made ground of the embankment, a series of tests was carried out using triaxial compression apparatus. All triaxial tests were performed in accordance with British Standard 1337 Part 8. Modelling was performed using an FEM finite element method in MIDAS. The analyses also included the variant of irrigation of made ground. The conducted research shows that the high and steep slope made from calcareous waste indicates stability. The irrigated land did not make the high escarpment unstable.

PL

W artykule przedstawiono interesujący problem geotechniczny jaki wystąpił w trakcie realizowania inwestycji na gruntach odpadowych. Inwestycja wymagała wykonania głębokiego wykopu w gruntach odpadowych. Powstała wysoka skarpa 20 metrowa. Z uwagi na ciekawy problem geotechniczny podjęto prace badawcze in-situ i laboratoryjne w celu określenia parametrów geotechnicznych tych odpadów i analizy stateczności wysokiej skarpy. Grunty odpadowe są z reguły mają skomplikowane, różnorodne właściwości i mogą być trudne dla budownictwa. Aktualnie w realizowanych inwestycjach można spotkać się z taką sytuację, że konieczne jest budowanie na takich gruntach. Taka sytuacja zaistniała na Trasie Łagiewnickiej. Trasa Łagiewnicka to obecnie budowana od 2018 roku południowa obwodnica Krakowa. Projektowana trasa o łącznej długości 3,5 km, przeprowadzona zostanie na odcinku 2 km w tunelach. Najdłuższy odcinek tunelu wybudowany zostanie w rejonie tzw. Białych Mórz, zbiornika odpadów z przeróbki wapnienia w zakładach sodowych SOLVEY. W celu utworzenia rzeczywistego modelu wysokiej skarpy zastosowano nowoczesną metodę teledetekcji naziemnym skanerem laserowym RIEGL VZ-400. Pomiar tym urządzeniem polega na wykonaniu poligonu badawczego obejmującego zasięgiem obszar badań. Otrzymanym rezultatem jest „chmura” punktów odzwierciedlająca rzeczywistą geometrię wysokiej skarpy z dokładnością do 5mm. Taki model został zastosowany do modelowania FEM.

Słowa kluczowe

EN

geotechnical investigation; triaxial test; slope stability; finite element method; FEM; made ground; waste soil

PL

badanie geotechniczne; aparat trójosiowego ściskania; stateczność skarpy; metoda elementów skończonych; MES; grunt odpadowy

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 67, nr 2
• Strony: 293--307
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Pilecka Elżbieta

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1536-4291

autor

Zięba Jakub

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9252-296X

autor

Szwarkowski Dariusz

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8925-778X

Bibliografia

• [1] M.T. Van Genuchten, “A close-from equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils”, Soil Science Society of America Journal, vol. 44, issue 5, pp. 892-898, Sep. 1980. https://doi.org/10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x
• [2] J. Kogut, E. Pilecka, D. Szwarkowski, "Analysis of landslide effects along a road located in the Carpathian flysch”, Open Geosciences, vol. 10, issue 1, pp.517-531, Sep. 2018. https://doi.org/10.1515/geo-2018-0041
• [3] BS EN 1337-8:2007 Structural bearings. Guide bearings and restraint bearings.
• [4] EN ISO 17892 Geotechnical investigation and testing - Laboratory testing of soil.
• [5] W. Sroczyński, “Geological condition of revitalization and land development the “Białe Morza” on the terrain safter former “Solvay” Krakow Soda Works, GEOLOGIA, Urząd Miasta Krakowa, vol. 34, issue 4, pp. 701-709, 2008.
• [6] U. Smoltczyk, “Geotechnical Engineering Handbook”, Ernst & Sohn Verlag, 2002.
• [7] L.D. Wesley, “Geotechnical Engineering in Residual Soils”, John Wiley & Sons, Inc., 2010.
• [8] B. Wrana, “Lectures on soil mechanics, Wydawnictwo PK, Kraków, 2014.
• [9] MIDAS GTS NX, “Manual specifications”, 2019.
• [10] I. Kupiec, P. Mleczko, "Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego obszaru „Białe Morza” prognoza oddziaływania na środowisko. Urząd miasta Krakowa biuro planowania przestrzennego pracownia branżowa, Kraków, 2012.
• [11] C. Rossi, J.R. Nimmo, “Modeling of soil water retention from saturation to oven dryness”, Water Resources Research, vol. 30, no. 3, pp. 701-708, March 1994. https://doi.org/10.1029/93WR03238
• [12] RIEGL LMS, “Oprogramowanie Systemowe i Przetwarzania Danych RiSCAN PRO dla skanerów laserowych 3D firmy RIEGL LMS”, Austria, 2009.
• [13] Polska Norma PN-EN-1997-2 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego.
• [14] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U. 1999 nr 43 poz. 430).
• [15] F.J. Leij, R. Haverkamp, C. Fuentes, F. Zatarain, P.J. Ross, “Soil Water Retention”, Soil Science Society of America Journal, vol. 69, issue 6, pp. 1891-1901, Nov. 2005. https://doi.org/10.2136/sssaj2004.0226
• [16] P. V. Lade, “Triaxial Testing of Soils”, Wiley Blackwell International Commission of Large Dams, Oxford, 2016.
• [17] www.trasalagiewnicka.krakow.pl.
• [18] M. Cała et all, „Wytyczne do oceny stateczności skarp nasypów i wykopów w szczególnych warunkach geologiczno-inżynierskich, a także przy wykonywaniu budowli drogowych na terenach górniczych”, AGH, Kraków 2018.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).