Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stability analysis of heavy machinery moving on weak subsoil. 3D FEM model vs. analytical models

Urbański Aleksander, Richter Mateusz

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

649--665

EN

In this paper, the authors present an extension of the scope of the previously conducted research to the full three-dimensional computer simulation (using the finite element method), which takes into account the interaction between: heavy caterpillar tracks system – working platform – weak subsoil. The article presents a computer model considering two caterpillars, resting on elastic-plastic sub-soil, with standard Mohr-Coulomb yield conditions, allowing for computer simulation of the behavior of the system up to achievement of ultimate limit state. The results of the above model are treated as the reference for a simplified Analytical Models of estimating the limit state, which might be used in design procedures. In turn, these Analytical Models are enhancements of previously presented one. The most important results concluding form the Analytical Model are simple interaction formulas, in the space of moments acting on the machine-subsoil system, limiting a domain of safety in given soil conditions.

PL

W artykule autorzy przedstawiają rozszerzenie zakresu dotychczas przeprowadzonych badan o pełną trójwymiarową symulację komputerową (metodą elementów skończonych), która uwzględnia interakcję między: gąsienicowym układem jezdnym – platformą roboczą – podłożem gruntowym. W artykule przedstawiono model komputerowy uwzgledniający układ jezdny dwóch gąsienic maszyny budowlanej znajdujących się na podłożu gruntowym, sprężysto-plastycznym, przy warunkach plastyczności Mohra-Coulomba, pozwalający na komputerową symulację zachowania się układu aż do osiągniecia stanu granicznego nośności. Wyniki powyższego modelu komputerowego traktuje się jako odniesienie dla uproszczonych Modeli Analitycznych szacowania stanu granicznego, które mogą być wykorzystane w procedurach projektowych. Najważniejszymi wynikami wynikającymi z Modelu Analitycznego są proste krzywe interakcji, w przestrzeni momentów działających na układ gąsienicowa maszyna budowlana – podłoże gruntowe, ograniczające zakres działania przy danych parametrach podłoża gruntowego.

2

Wpływ technologii wymiany dynamicznej na kształt kolumn w warunkach laboratoryjnych

Kwiecień Sławomir, Ihnatov Siergey

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 10

32--38

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących wpływu technologii formowania kolumn wymiany dynamicznej, tj. głębokości wykonania krateru początkowego, wysokości jego zasypu oraz energii uderzenia na kształt kolumn i ich długość. Badania przeprowadzono na stanowisku umożliwiającym obserwację procesu wbijania. Wyniki badań wskazują na możliwość wykonywania najdłuższych kolumn o optymalnym kształcie z zastosowaniem niewielkiej energii przy częściowym zasypie krateru początkowego równego wysokości ubijaka.

EN

The paper presents the results of laboratory tests on the influence of the dynamic replacement column formation technology, i.e. the depth of the initial crater, the height of its filling and the impact energy on the shape of the columns and their length. The tests were carried out at a stand enabling the observation of the driving process. The test results indicate the possibility of making the longest columns of optimal shape with the use of less energy with partial filling of the initial crater equal to the height of the pounder.

3

Optimization of innovative design solutions in geotechnical engineering

Frydrych Mateusz

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

329--342

EN

The demands placed on industry today are increasingly challenging and demanding. To meet these challenges, designers, contractors, and technology managers are constantly looking for effective solutions. Industry has always thrived on new technologies and innovations to achieve better results, so it is critical to undertake new developmental research to simulate and test new technological proposals. In this paper, the author describes a new direction in civil engineering technology that interdisciplinary couples solutions known to the bridge industry with geotechnical aspects in the technology space and the possibility of implementation in the construction industry. The author proposes the application of prestressing together with technological aspects of this solution to diaphragm walls, which are not only a temporary housing but also the foundations of a new investment. Thanks to this solution it is possible, among other things, to resign from one level of diaphragm expansion of diaphragm walls, which translates into cost optimization. It is an innovative approach to designing and most of all constructing the load-bearing structure, which directly influences the technological optimization of selected issues of completing the underground parts of the investment. Additionally, the presented solution contributes to the balanced execution of the investment by reducing the use of materials and construction equipment. The author discusses technological, execution and implementation problems related to the application of innovative solutions in construction companies together with examples of cost optimization. The author presents the results of conducted research with application of the proposed solution in the implementation of the underground commercial investment.

PL

Wymagania stawiane dziś przez przemysł są coraz bardziej ambitne i wyśrubowane. Aby wyjść naprzeciw tym wyzwaniom, projektanci, wykonawcy oraz zarządzający technologiami, nieustanie szukają efektywnych rozwiązań. Od zawsze przemysł rozwija się dzięki nowym technologiom i innowacjom, które pozwalają osiągać lepsze wyniki, zatem niezwykle istotne jest podejmowanie nowych badań rozwojowych, które pozwolą symulować i sprawdzać nowe propozycje technologiczne. W niniejszym artykule autor opisuje nowy kierunek rozwoju technologii w zakresie inżynierii lądowej, który interdyscyplinarnie sprzęża rozwiązania znane mostownictwu z aspektami geotechnicznymi w przestrzeni technologii i możliwości wdrożenia w przemyśle budowlanym. Postawione zagadnienie dotyczy zasadniczo dwóch obszarów realizacji, czyli projektowania i wykonawstwa podziemnych części inwestycji. Część projektowa z pewnością związana jest z zagadnieniami geotechnicznymi, lecz część wykonawcza oprócz wymagań dotyczących konkretnie geotechniki, sprowadza się do zwinnego zarządzania dostawami materiałów, koordynacji prac wykonawczych, optymalnego wykorzystania sprzętu oraz kontroli prowadzonych procesów. Autor proponuje zastosowanie sprężenia wraz z aspektami technologicznymi tego rozwiązania do ścian szczelinowych, stanowiących nie tylko tymczasową obudowę, ale także fundamenty nowej inwestycji. Dzięki temu rozwiązaniu możliwe jest m.in. zrezygnowanie z jednego poziomu rozparcia ścian szczelinowych, co przekłada się na optymalizację kosztów.

4

Influence of soft layer thickness on the aggregate displacement in the backfill material of dynamic replacement columns - results of laboratory model tests

Kwiecień Sławomir, Ihnatov Siergey, Kowalska Magdalena

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

253--268

EN

The dynamic replacement columns are formed by driving a coarse-grained material into a soft soil by means of repeatable drops of a pounder. The final shapes of the columns are non-cylindrical and depend on the subsoil conditions. This paper presents results of the laboratory study on influence of the thickness of the soft soil on the displacements of the backfill aggregate during the driving process. A test box with one acrylic-glass wall was prepared, in which, over a load-bearing sand layer, a soft soil of various thicknesses (Hs = 0.3, 0.4 or 0.5 m) was modelled using a semi-transparent acrylic polymer. The displacements of the backfill gravel particles were tracked by means of a high-speed camera. The material was driven by dropping a 0.2 m high (Hp) pounder. The results revealed that the distance between the bottom of the first crater and the top of the sand layer played an important role in directing the particles. At Hs/Hp = 2.5 pear-shaped floating columns were formed as the grains in the side zones were less affected by the pounder drops and their paths deviated from the vertical axis by not more than 50°. In case of Hs/Hp = 2.0 and 1.5, the column bases reached the bearing layer and the impact energy caused much larger vertical and horizontal displacements of the backfill material in the side zones - the observed largest angles were equal to 64° and even 90°, respectively. Eventually, the final column shapes resembled a non-symmetrical barrel and a truncated cone.

PL

Wymiana dynamiczna jest jedną z metod wzmacniania słabego podłoża stosowaną na świecie od blisko 50 lat, polegającą na formowaniu w podłożu kolumn z materiału gruboziarnistego i/lub bardzo gruboziarnistego. Kolumny wykonuje się ubijakami o masach od 5 do 20 ton, zrzucanymi z wysokości 15-25 m. W pierwszej kolejności, na skutek zrzutu ubijaka, w słabym podłożu powstaje krater, do którego wsypywany jest materiał okruchowy o frakcjach od piaszczystej, przez żwirową aż do, najczęściej, kamiennej. Jest on poddawany kolejnym zrzutom ubijaka i następującym po nim zasypom. Materiał ten zostaje wtłoczony w podłoże. W trakcie tego procesu, oprócz przemieszczeń pionowych, dochodzi do przemieszczania się ziaren w poziomie. Przeprowadzone przez jednego z autorów inwentaryzacje kolumn w warunkach in situ wykazały wpływ warunków gruntowo-wodnych, w tym w szczególności miąższości słabego gruntu, na kształty końcowe kolumn. Skłoniło to autorów do podjęcia badań laboratoryjnych dotyczących procesu przemieszczania się kruszywa w trakcie jego wbijania w warstwie słabej o różnej miąższości (Hs) równej 1,5, 2,0 i 2,5 krotności wysokości stosowanego ubijaka (Hp).

5

Dynamic replacement: the influence of pounder diameter and ground conditions on shape and diameter of the columns

Kwiecień Sławomir, Kowalska Magdalena

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 1

71--84

EN

Dynamic replacement (DR) is a ground improvement technique that has been used now for almost 50 years. During the formation of a DR column a crater is created which is then filled with a coarse material and compacted again. The length, diameter and shape of such a column cannot be observed directly, which makes the design and execution more troublesome. In the article presented are the dimensions and shapes of 18 columns from eight different test fields. They were formed by means of pounders of various masses (9 or 11.5 Mg) and dimensions (1.00 or 1.05 m in diameter, 1.8 or 2.0 m in height). Based on the observations and measurements, it was concluded that the shape and diameter of a DR column is influenced by the parameters of the soft soil that is supposed to be improved (its thickness, physical state and location in the profile), as well as by the diameter of the pounder. It was revealed that, as the length of the columns increased, the column shapes changed from: a cylinder, through a truncated cone, a barrel to an asymmetric barrel. The diameters of all of the columns were 1.4–2.8 times larger than the diameters of the used pounders and the largest values were noted along the depth of the weakest layer. The presented results may be useful to the profession. When the thickness of the weak soil, its type and state are known and the technological parameters are similar to the ones presented in this paper, it is possible to predict the shape and diameter of the columns depending on the diameter of the pounder.

6

Geological and geotechnical assessment of aggregates used in nagar parker district tharparkar sindh pakistan

Kalwar Muzafar A.

Acta Mechanica et Automatica

|

2023

|

Vol. 17, no. 2

160--165

EN

This study aims to determine the geology of granite and evaluate the engineering properties of the samples to make recommendations for the construction industry. The study area is situated in the Nagar Parker complex in Pakistan, which is located in the extreme south-east of the Thar District and the desert of the Sindh Province, near the Run of Kutch (24 15–35 30 N, 70 40–58 07 E), and it covers ca. 500–1,000 km2. In this region, several Quaternary deposits, subordinate and dispersed Jurassic–Tertiary sandstones and clays are overlying the Nagar Igneous Complex basement. According to international standards, there are various possible aggregate sources. However, only a few of them have been reviewed for suitability reasons. Six quarries in Nagar Parker, Pakistan, were selected for evaluation as coarse aggregate in concrete construction and civil engineering works in this research. Although the aggregates from the six quarries are specified and already widely used in the Sindh Province, there is a lack of studies on their geological properties. The results of the presented research revealed that samples from Dhedvero, Karai, Nagarparkar, Mokrio, Dinsi and Wadlai meet all of the international standard requirements for aggregates. Geotechnical, petrographic and geochemistry laboratory tests were conducted in this research and included bulk density, water absorption, specific gravity test, index of flakiness and elongation, soundness aggregate test, crushing value aggregate, impact value aggregate and abrasion value of Los Angeles. Furthermore, chemical alkali-silica reaction potential test and petrographic examination were tested. As a result, we evaluated the properties of granite, which is a crystalline igneous rock with a visibly crystalline structure and texture, made up of feldspar, i.e., potash feldspar and oligoclase. The evaluated minerals are compatible with the standards of civil engineering works and can be used as a concrete aggregate. The evaluated three types of minerals included Dhedvero simple intrusion, Nagar pink granite and grey granite.

7

Sustainable soil stabilization: the use of waste materials to improve the engineering properties of soft soils

Chmielewska Iwona, Gosk Wojciech

Inżynieria Bezpieczeństwa Obiektów Antropogenicznych

|

2022

|

Nr 3

34--41

EN

One of the biggest challenges of recent civil engineering is the need to make it sustainable by implementing environmentally friendly and cost-effective solutions. The search for new materials and technologies is an important and current issue also in the strengthening of soft soils. In the soft soil stabilization process, conventional materials (cement and lime) are being replaced by waste materials, such as stone slurry waste, spent coffee grounds, rice husk ash, crushed waste concrete and glass, natural fibers, sawdust, waste tire rubber and plastic waste materials. Appropriate waste admixture content contributes to soil reinforcement by reducing compressibility and increasing maximum density and shear strength. The application of waste as an admixture is an economically and ecologically beneficial method of soil improvement. It eliminates the cost of materials and helps to reduce the problem of waste disposal, which is sometimes very expensive and problematic. The study aims to analyze the effect of waste materials on improving the physical and mechanical properties of soils based on the research results presented in the literature.

8

Soil contamination from heavy metals and persistent organic pollutants (PAH, PCB and HCB) in the coastal area of Västernorrland, Sweden

Lindh Per, Lemenkova Polina

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 2

147--168

EN

This paper presents an experimental study on the leaching of heavy metals, toxic chemicals and persistent organic pollutants (POPs) – PAH, PCB and HCB – from soil dredged from the coastal area of Västernorrland in northern Sweden. The soil was stabilized with cement/slag. Samples were subjected to modified surface leaching and shake tests using technical standards of the Swedish Geotechnical Institute (SGI). The experiments were performed using different blends of binding agents (30/70, 50/50, 70/30) and binder quantities (120 and 150 kg/m3) to analyze their effects on leaching. Soil properties, tools, and workflow are described. Binders included Portland cement and ground granulated blast furnace slag (GGBFS). Samples were tested to evaluate the min/max contents of pollutants (μg/l) for heavy metals (As, Ba, Pb, Cd, Co, Cu, Cr, Hg, Mn, Mo, Ni, S, V, Zn) and the hydrocarbon fraction index in the excess water. The leaching of heavy metals and POPs was assessed in sediments after the addition of the binder. The comparison was made against the two mixes (cement/slag in 30/70% and high/low binder with low/high water ratio). The results showed that 70% slag decreases the leaching of heavy metals and POPs. The equilibrium concentrations of DOC and heavy metals at L/S 10 (μg/l) were measured during the shake experiments to compare their levels in the groundwater that was used as a leachate. The leached content was assessed at L/S 10 in the upscaling experiments using four samples for PAH, PCB and various fractions of hydrocarbons: C10–C40, C10–C12, C12–C16 and C35–C40. The shake test showed a decrease in the leaching of heavy metals and POP substances from the soil subjected to stabilization by a higher amount of slag added as a binder. A binder blend with 30% cement and 70% of GGBFS showed the best performance.

PL

Niniejszy artykuł przedstawia eksperymentalne badania dotyczące wymywania metali ciężkich, toksycznych chemikaliów i trwałych zanieczyszczeń organicznych (TZO): WWA, PCB i HCB z pobranej gleby na obszarze przybrzeżnym Västernorrland w północnej Szwecji. Gleba była stabilizowana cementem/żużlem. Próbki poddano zmodyfikowanym próbom wypłukiwania powierzchniowego i wstrząsom z zastosowaniem standardów technicznych Szwedzkiego Instytutu Geotechnicznego (SGI). Eksperymenty przeprowadzono przy użyciu różnych mieszanek środków wiążących (30/70, 50/50, 70/30) i ilości środka wiążącego (120 i 150 kg/m3) w celu przeanalizowania ich wpływu na ługowanie. Opisano właściwości gleby, narzędzia i przebieg pracy. Spoiwa obejmowały cement portlandzki i mielony granulowany żużel wielkopiecowy (GGBFS). Próbki zostały przetestowane w celu określenia min/max zawartości zanieczyszczeń (μg/l) dla metali ciężkich (As, Ba, Pb, Cd, Co, Cu, Cr, Hg, Mn, Mo, Ni, S, V, Zn) i wskaźnika frakcji węglowodorowej w nadmiarze wody. Wymywanie metali ciężkich i TZO oceniano w osadach po dodaniu lepiszcza. Porównania dokonano dla dwóch mieszanek (cement/żużel w 30/70% i spoiwo o wysokiej/niskiej zawartości z niskim/wysokim stosunkiem wody). Wyniki wykazały, że 70% żużel zmniejsza wymywanie metali ciężkich i TZO. Stężenia równowagowe DOC i metali ciężkich przy L/S 10 (μg/l) mierzono podczas eksperymentów z wytrząsaniem w celu porównania ich poziomów w wodzie gruntowej stosowanej jako odciek. Zawartość wyługowaną oszacowano na poziomie L/S 10 w eksperymencie upscalingu (zwiększenia skali) przy użyciu 4 próbek WWA, PCB i różnych frakcji węglowodorów: C10–C40, C10–C12, C12–C16 i C35–C40. Próba wstrząsowa wykazała zmniejszenie wymywania metali ciężkich i substancji TZO z gleby poddanej stabilizacji większą ilością żużla dodawanego jako spoiwo. Najlepszą wydajność wykazała mieszanka spoiwowa zawierająca 30% cementu i 70% GGBFS.

9

Wybrane zagadnienia geotechniczne posadowienia urządzeń wiertniczych

Macnar Kazimierz, Gonet Andrzej, Stryczek Stanisław

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 5

313--322

PL

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia geotechniczne występujące przy posadowieniu urządzeń wiertniczych do realizacji robót geologicznych objętych m.in. „planem ruchu zakładu wykonującego roboty geologiczne”, w aspekcie projektowania i wykonawstwa ich fundamentów oraz placu manewrowo-składowego wiertni. W konstrukcji urządzenia wiertniczego można wyróżnić co najmniej dwie zasadnicze strefy wymagające często osobnego fundamentowania poszczególnych maszyn: strefę przy otworze wiertniczym, obejmującą podzespoły dźwigowe, maszt i napęd przewodu wiertniczego, oraz strefę tzw. hali maszyn, obejmującą agregaty napędowe wraz z elementami systemu płuczkowego. Fundament pod maszynę przeznaczony jest do montażu na nim konkretnego rodzaju maszyny celem przenoszenia na grunt obciążeń statycznych oraz dynamicznych generowanych w czasie ruchu tej maszyny. W szczególności dokonano przeglądu obowiązujących przepisów prawnych, literatury technicznej oraz norm, a zwłaszcza: API Recommended Practice 51R i 4G, Working platforms for tracked plant, normy Eurokod 7 PN-EN 1997-2:2009. Przedstawiono wartości bezpiecznej nośności niektórych gruntów oraz wielkości nacisków generowanych przez obciążenia statyczne i dynamiczne wybranych urządzeń wiertniczych, mogące być przydatne przy wstępnej ocenie lokalizacji urządzenia wiertniczego w terenie oraz doborze powierzchni i rodzaju fundamentów. Opisano typowe przykłady posadowienia urządzeń wiertniczych w różnych warunkach geotechnicznych na fundamentach bezpośrednich przy zastosowaniu elementów prefabrykowanych takich jak żelbetowe płyty drogowe, płyty drewniane i kompozytowe na bazie tworzyw sztucznych HDPE lub pośrednich z zastosowaniem mikropali. Wskazano istotne elementy procesu projektowania geotechnicznego posadowienia urządzeń wiertniczych oraz ich wykonania. Zakres czynności realizowanych przy ustalaniu geotechnicznych warunków posadawiania powinien być według przepisów prawnych uzależniony od zaliczenia obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej, a forma przedstawienia geotechnicznych warunków posadawiania oraz zakres niezbędnych badań powinny być uzależnione od zaliczenia obiektu budowlanego do odpowiedniej kategorii geotechnicznej, co dla celów praktycznych zestawiono tabelarycznie w niniejszym artykule. Konstrukcja i wykonanie fundamentów pod urządzenia wiertnicze powinny zapewniać m.in., aby ich drgania własne wystarczająco różniły się od drgań wzbudzonych przez podzespoły urządzenia, a amplitudy drgań były mniejsze od dopuszczalnych oraz aby fundamenty poszczególnych maszyn były odpowiednio zdylatowane od siebie i reszty obiektów (placu wiertni). Przedstawiono wnioski w sprawie bezpiecznego posadowienia urządzeń wiertniczych na podłożach gruntowych, obejmujące m.in. wzmacnianie podłoża, projektowanie samodzielnych, czasowych konstrukcji budowlanych, jakimi są fundamenty pod urządzenia wiertnicze, oraz ich wykonawstwo i ułatwioną likwidację.

EN

This article presents selected geotechnical issues occurring at the foundation of drilling rigs for geological works included in the Operation Plan of a company performing geological works, in the aspect of designing and construction of their foundations and a yard. In the construction of drilling equipment, at least two main zones can be distinguished, often requiring separate foundations for individual machines: the zone near the borehole, including crane components, mast and drill pipe drive, and the so-called machine hall zone, including drive units and elements of mud system. The machine foundation is designed to mount a particular type of machine on it in order to transfer to the ground the static and dynamic loads generated during the movement of the machine. In particular, the current legislation, technical literature and standards were reviewed, especially: API recommended practice 51R and 4G, Working platforms for tracked plant, Eurocode 7 PN-EN 1997-2:2009 Standard. The values of safe bearing capacity of some soils and the magnitude of pressures generated by static and dynamic loads of selected drilling equipment were presented, which can be useful for preliminary assessment of the location of drilling equipment in the field and selection of surface and type of foundations. Typical examples of foundation of drilling rigs in various geotech- nical conditions on direct foundations with the use of prefabricated elements such as reinforced concrete road slabs, wooden slabs and composite slabs based on HDPE plastic or on indirect ones with the use of micropiles were described. The following essential elements of the process of geotechnical design of the foundation of drilling rigs and their execution were indicated. According to legal regulations, the form of presentation of geotechnical foundation conditions and the scope of necessary tests should depend on assigning the building structure to a proper geotechnical category, which for practical purposes is tabulated in this article. The design and construction of foundations for drilling rigs should ensure, among other things, that their intrinsic vibrations are sufficiently different from those induced by subassemblies of the rig, that the vibration amplitudes are smaller than permissible, and that the foundations of individual machines are adequately separated from each other and from the rest of the facilities (yard). Conclusions on the safe foundation of drilling rigs on the ground, including, among others, the strengthening of the ground, design of independent building structures such as foundations for drilling rigs and their execution and removal were presented.

10

Measuring Equivalent Cohesion Ceq of the Frozen Soils by Compression Strength using Kriolab Equipment

Lemenkov Vasiliy, Lemenkova Polina

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2021

|

Vol. 31, no. 2

63--84

EN

Current paper presents the results of the experimental analysis on permafrost uppermost soil samples with various physical properties (moisture, porosity) tested with varied external pressure and time. The aim of this work is to test properties of the soil samples intended for the construction of buildings, railways and objects of civil infrastructure by modeled external pressure, data visualization and analysis. Variations in the soil samples were studied by analysis of the equivalent soil cohesion (Ceq) in frozen soil samples. Methods include integrated application of the laboratory experiments, methods of the statistical data analysis and 3D plotting performed by the selected LaTeX packages. Laboratory experiments were performed using KrioLab equipment ‘Sharikovy Stamp PSH-1’. The 15 series of experiments have been tested. Models of the soil strength are graphically presented and statistically analyzed showing the results of the experiment.

11

Wstępna analiza zakresu badań geologicznoinżynierskich i problemów związanych z posadowieniem turbin wiatrowych na zwałowiskach nadkładu kopalń odkrywkowych węgla brunatnego - przegląd literatury

Bednarczyk Zbigniew

Górnictwo Odkrywkowe

|

2020

|

R. 61, nr 3

17--25

PL

W artykule przedstawiono wstępny przegląd pozycji literaturowych związanych z badaniami geologiczno-inżynierskimi dla celów posadowienia turbin wiatrowych z uwzględnieniem ich lokalizacji na gruntach zwałowych kopalni węgla brunatnego. Pracę zrealizowano w ramach projektu SUMAD „Zrównoważone wykorzystanie zwałowisk górniczych” finansowanego ze środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali UE współfinansowanego przez Ministerstwo Edukacji i Nauki. W polskim prawie budowlanym brak jest norm dotyczących badań podłoża dla turbin wiatrowe. Są one tam określane, jako budowle nietypowe, niezależnie od złożoności warunków gruntowych, których wykonanie lub użytkowanie może stanowić poważne zagrożenie dla użytkowników lub konstrukcje zawierające nowe rozwiązania techniczne niewystępujące w przepisach i niesprawdzone w praktyce krajowej. Obiekty tak scharakteryzowane zaliczane są wg Prawa Geologicznego i Górniczego do trzeciej kategorii geotechnicznej, która wymaga szczegółowych badań geotechnicznych, dokumentacji geologiczno-inżynierskiej oraz projektowania geotechnicznego według norm PN-EN1997-1 EUROKOD 7 i PN-83/B-03020. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z 2012 r. [11] przedstawia ogólny zakres badań geotechnicznych, które muszą być wykonywane przy projektowaniu fundamentów, w tym turbin wiatrowych. Warunkiem koniecznym tego typu posadowienia jest odpowiednia nośność podłoża, jego stateczność oraz zdolność do przyjmowania różnorodnych obciążeń statycznych i dynamicznych. Duże znaczenie ma również ograniczenie możliwości generowania geozagrożeń i negatywnego wpływu na środowisko. Zwałowiska kopalń odkrywkowych węgla brunatnego są zbudowane z gruntów antropogenicznych cechujących się dużą niejednorodnością i zmienną litologią. Są one zbudowane w przewadze z gruntów ilastych o niskiej wytrzymałości, a grunty piaszczyste o korzystnych parametrach występują podrzędnie. Grunty zwałowe posiadają domieszki substancji organicznych, są podatne na duże osiadanie i mają wysokie ryzyko generowania osuwisk i przemieszczeń, nawet przy małych obciążeniach. Grunty zwałowe o niskiej wytrzymałości nie nadają się do posadowienia turbin wiatrowych. Dlatego duże znaczenie mają reprezentatywne badania geologiczno-inżynierskie zawierające badania terenowe i laboratoryjne w tym testy in-situ i modelowanie, oraz ich korelacja i analiza przez inżyniera geotechnika i projektanta fundamentów w celu sprawdzenie możliwości posadowienia turbiny w określonym miejscu. Typowe badania powinny obejmować 1-2 otwory, około 20-50 m głębokości (w zależności od wysokości turbiny wiatrowej), 1-3 sondowania in-situ w celu określenia parametrów wytrzymałościowych gruntu CPTU, DMT, badanie presjometrem Menarda, sondowanie dynamiczne (w przypadku gruntów niespoistych), badania wytrzymałości na ścinanie, badania in-situ w celu określenia sztywności gruntów w przypadku małych odkształceń (SCPTU, SDMT); pobieranie próbek NNS do badań laboratoryjnych (testy podstawowych parametrów fizycznych gruntu, edometryczne, trójosiowe). Zaawansowane analizy stateczności powinny uwzględniać reprezentatywne parametry wytrzymałościowe gruntu oraz działające na niego siły. Kompleksowe analizy geotechniczne wymagają uwzględnienia geometrii konstrukcji, zmienności przekazywanych naprężeń w czasie, etapów procesu budowlanego oraz wieloaspektowego zachowania się gruntu. Złożoność konstrukcji turbiny wiatrowej i jej praca pod obciążeniami cyklicznymi wymaga przyjęcia reprezentatywnego modelu geotechnicznego gruntu o wiarygodnych parametrach. Przyjęte do analizy fundamentu parametry mechaniczne i odkształceniowe gruntu powinny realistycznie odzwierciedlać jego zachowanie przy zmiennych obciążeniach. Oszacowanie nośności gruntu powinno uwzględniać teorię równowagi granicznej. Znacznie bardziej skomplikowana analiza przemieszczeń konstrukcji turbiny wiatrowej wymaga zastosowania zaawansowanych metod modelowania. Podstawowym problemem projektanta posadowienia jest złożoność interakcji sił cyklicznych i dynamicznych przenoszonych przez fundament na podłoże gruntowe. Właściwie zaprojektowanie przez konstruktora fundamentu lub wzmocnienia podłoża gruntowego powinno gwarantować bezpieczne i ekonomiczne posadowienie. W każdym przypadku należy dokładnie rozważyć możliwość konkretnej lokalizacji w celu eliminacji niebezpiecznych miejsc. W innych konieczne może być podjęcie specjalnych działań w zakresie specjalnych metod posadowienia, wzmocnienia gruntu różnymi technikami lub usunięcia gruntu o niskich parametrach.

EN

he article presents a list of available literature items related to geological-engineering investigations for the foundation of wind turbines, taking into account their foundation on the spoil dumps after lignite mining. The work was carried out on order within the EU project RFCS SUMAD agreement 847227. The work was performed under the SUMAD project entitled: “Sustainable Use of Mining Waste Dumps” financed within Research Found for Coal and Steel and co-financed by Ministry of Education and Research. In Polish Construction Law there are no standards for geological engineering investigations for this type of facility. Wind turbines are referred there as atypical structures, regardless of the complexity of ground conditions, whose construction or use may pose a serious threat to users or structures containing new technical solutions not present in the regulations and not proven in national practice. The objects so characterized are classified, according to the Geological and Mining Law, in the third geotechnical category, which requires detailed geotechnical tests, geological-engineering documentation, and geotechnical design according to the standards PN-EN1997-1 EUROKOD 7 and PN - 83/B – 03020 [4-7]. The Regulation of the Minister of Transport, Construction and Maritime Economy of 2012 [11] presents the general scope of geotechnical tests that must be performed when designing foundations, including wind turbines. The necessary condition for this type of foundation is the representative bearing load capacity of the ground, its stability, and ability to take various static and dynamic loads, limiting the possibility of generating geo-hazards together with a negative impact on the environment. Lignite opencast mine spoil heaps are characterized by high heterogeneity and variable lithology. Apart from the sandy soils with favorable strength parameters, they are mostly built of low strength clayey soils. These soils are prone to high subsidence and have a high risk of generating displacement, even at low loads. Organic low-strength clayey soils are not suitable for the foundation of wind turbines. Therefore, representative geological-engineering studies, field and laboratory tests, and correlation of the obtained test results are very important to check the possibility of its foundation in the specified place. This is required by a geotechnical engineer and foundation designer. Typical investigations should include 1-2 boreholes, approximately 20-50 m depth (depending on the wind turbine height), 1-3 in-situ sounding to determine the strength and stiffness parameters of the soil (CPTU, DMT), dynamic sounding (for non-cohesive soils), vane undrained shear strength tests, in-situ testing to determine the stiffness of soils for small deformations (SCPTU, SDMT); NNS sampling for laboratory testing (index, oedometer, triaxial). Advanced stability analyses should take into account the representative strength parameters of the soil and the forces acting on it from the wind turbine. Complex geotechnical engineering analyses require taking into account the geometry of the structure, variability of transmitted stresses in time, stages of the construction process, and multi-aspect behaviour of the soil. The complexity of the wind turbine structure and its operation under cyclic loads requires the adoption of a representative geotechnical model of the ground with reliable soil parameters. The parameters describing the mechanical and deformation properties of the soil, adopted for the analysis of the foundation, should realistically reflect the behaviour of the soil during variable structural loading. The estimation of the bearing capacity of the soil by analytical methods is performed by civil engineer constructor according to the limit equilibrium theory as a standard. A much more complicated analysis of the wind turbine structure displacement requires the use of advanced modelling methods. The basic designer problem is the complexity of the interaction of cyclic and dynamic forces transmitted by the foundation to the subsoil. Properly designed reinforcement of the subsoil should guarantee the safe and economic foundation of the wind turbines. In each case, the possibility of a specific location should be carefully considered to eliminate dangerous sites. In other cases, it may be necessary to take special measures in terms of special methods of foundation, reinforcement of the soil with various techniques, or removal of soil dump soil with low parameters.

12

Stability analysis of drilling rigs moving on a weak subsoil. Selected case studies

Urbański A., Richter M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 2

303--319

EN

This article presents results of the numerical analysis of the interaction between heavy caterpillar tracks system and subsoil. The main goal of the article is to present an algorithm to design working platforms - temporary structures enabling the work of heavy construction equipment on weak subsoils. A semi-analytical method is based on the results of the numerical analysis performed with use of the finite element method (FE software ZSoil.PC [12]). The calculations were carried out for the piling rig machine - Bauer BH20H (BT60). Three ground models were adopted: Model 1: one layer - weak cohesive soil (clay); Model 2: two layers: weak cohesive soil (clay) and cohesionless working platform (medium sand); Model 3: one layer: strong cohesionless subsoil (medium sand). The following problems were solved: I) entry of the machine on the ground with various geotechnical parameters under each caterpillar tracks II) detection of the maximum permissible angle of ground slope.

PL

Nabierająca tempa dynamika produkcji budowlanej wymusza na inwestorach konieczność zagospodarowania nieruchomości gruntowych których przeznaczenie na cele budowlane było wcześniej nieopłacalne (niskie parametry gruntowe, wysoki poziom wód gruntowych, występowanie zwartej zabudowy itp.). W związku z tym, grunty na których posadowienie są budynki coraz częściej charakteryzują się niskimi parametrami wytrzymałościowymi. Dlatego geotechnicy mają trudne zadanie projektowania i wykonywania budowli na terenach wymagających podjęcia szczególnych środków ostrożności. W celu odpowiedniego przenoszenia obciążeń pomiędzy budynkiem a podłożem gruntowym o niskich parametrach wytrzymałościowych projektanci decydują się na wykonanie fundamentów pośrednich. Ich wykonanie wymaga zastosowania specjalistycznych maszyn roboczych (palownic, wiertnic itp.). Przed dopuszczeniem maszyny roboczej do pracy należy sprawdzić, czy podłoże gruntowe ma wystarczającą nośność. W przypadku jej niedoboru, należy odpowiednio wzmocnić podłoże poprzez wykonanie platformy roboczej. W niniejszym artykule przedstawiono analizę współpracy maszyna budowlane - podłoże gruntowe. Podstawową analizę przeprowadzono metodą elementów skończonych 3D (oprogramowanie FE ZSoil.PC). Jej wyniki zostały opracowane w formie formuł umożliwiających rozwiązanie problemu interakcji maszyna budowlana – podłoże gruntowe. Szczegółowe obliczenia przeprowadzono dla palownicy - Bauer BH20H (BT60).

13

Slope failure incidents and other stability concerns in surface lignite mines in Greece

Zevgolis Ioannis E., Deliveris Alexandros V., Koukouzas Nikolaos K.

Journal of Sustainable Mining

|

2019

|

Vol. 18, iss. 4

182--197

EN

An important aspect of the Greek surface lignite mines relates to the stability of the corresponding excavations. The more recent ones, over the last few decades, have become larger and deeper (up to 200m) compared to those in the past and, as a result, more difficult to manage. In fact, during the last ten years, several incidents of excessive deformations or catastrophic slope failures have been reported. Therefore, a robust practice of geotechnical engineering is very important. The scope of the present work is to provide a critical review of the relative literature on slope failure incidents and other stability concerns, and also to briefly present cases for which no information has been published in the past. The paper consists of three sections: an inclusive review of early studies, a more extensive review of recent cases of stability problems, and a critical discussion on commonly anticipated failure mechanisms. Based on the above, relevant conclusions are drawn and discussed. Overall, it is concluded that thorough practice of geotechnics is becoming increasingly crucial for the effective and sustainable management of the Greek lignite mines.

14

Philosophy of geotechnical design in civil engineering – possibilities and risks

Bogusz W., Godlewski T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2019

|

Vol. 67, nr 2

289--306

EN

The European standards, developed extensively over last 30 years, are driven by the need for continuous evolution and their Authors’ pursuit of better EU-wide quality in civil engineering – combining safety, economy, and sustainable development. The adoption of theory of reliability as the basis for design has played a major role in shaping current geotechnical practice. However, it requires from practitioners a greater understanding of underlying uncertainties. Furthermore, a number of alternative approaches, not generally used in structural design, are also allowed, as some situations in geotechnical engineering require an individual approach. Moreover, the current trends in geoengineering increase the importance of risk assessment and management. The paper presents general philosophy guiding the geotechnical design and pointing to some of the ideas introduced by Eurocode 7 and its requirements, in relation to preexisting practice of geotechnical design in civil engineering.

15

Influence of rheological parameters of the Fore-Sudetic Monocline plastic rocks on the process of drilling boreholes

Zeljaś Dagmara, Rado Robert, Kowalska-Kubsik Iwona, Śliwa Tomasz, Jamrozik Aleksandra

Archives of Mining Sciences

|

2019

|

Vol. 64, no. 2

297--305

EN

Plastic rocks can creep, therefore the knowledge of the rheological properties of the drilled formations is an important element of the drilling process and when choosing borehole designs. These properties of plastic formations also influence the way in which appropriate drilling technology and drilling mud properties are selected. The article presents the effect of basic rheological parameters of salt from the Fore-Sudetic Monocline deposit on the drilling of boreholes in the mining area of KGHM Polska Miedź, which in the future can be used as a good drilling practice to improve the safety and efficiency of drilling.The process of drilling in plastic rocks may be hindered. Salt is a plastic rock and in the analyzed rock mass it is deposited at a considerable depth. The caprock exerts big loads on it, beside the tempe-rature in the deposit intensifies the rheological properties of the rock. The creep process causes that the borehole contracts, therefore the knowledge about the rheological properties of the drilled rock is very important for establishing the safe time in which the well may remain uncased. The paper is devoted to the influence of basic rheological parameters of salt bed in the Fore-Sudetic Monocline on the process of drilling of a borehole in the area of KGHM Polska Miedź as these data can be used in drilling practice in the future.

PL

Proces wiercenia otworów przechodzących przez skały plastyczne może powodować utrudnienia. Sól kamienna jest skałą plastyczną, w analizowanym górotworze zalega na znacznej głębokości, poddana jest dużemu obciążeniu wynikającemu z ciężaru nadkładu, niebagatelny jest też wpływ temperatury złoża, dzięki którym w skale spotęgowanie ujawniają się jej właściwości reologiczne. Płynięcie soli powoduje zaciskanie otworu, stąd ważnym elementem w procesie wiercenia jest znajomość własności reologicznych przewiercanej skały, dla ustalenia właściwej technologii wiercenia i wpływ na ustalenie bezpiecznego czasu pozostawienia otworu bez zarurowania. W artykule przedstawiono wpływ podstawowych parametrów reologicznych soli ze złoża Monokliny Przedsudeckiej na proces wiercenia otworu wiertniczego z rejonu KGHM Polska Miedź S.A, które w przyszłości mogą być wykorzystywane w praktyce wiertniczej.

16

Przegląd i systematyka geosyntetyków

Łach K.

Magazyn Autostrady

|

2017

|

Nr 3

34--38

PL

Artykuł porusza kwestie nazewnictwa i klasyfikacji geosyntetyków. Podaje podstawowe definicje, podziały i symbole. Przedstawia funkcje, jakie mogą pełnić wyroby z tworzyw sztucznych w geotechnice i budownictwie. Zwraca uwagę na problemy z właściwym doborem geosyntetyków.

EN

The article discusses the issues of nomenclature and classification of geosynthetics. Basic definitions, classes and symbols are described. Functions that polymeric products can perform in geotechnical engineering and construction are presented. The paper highlights problems with the correct selection of geosynthetics.

17

Evaluation of undrained shear strength of miocene clay from the Weight Sounding Test (WST)

Olesiak S.

Archives of Mining Sciences

|

2017

|

Vol. 62, no. 2

367--384

EN

Soil strength parameters needed for the calculation of bearing capacity and stability are increasingly determined from field testing. This paper presents a method to determine the undrained shear strength cuWST of the soil, based on the Weight Sounding Test (WST). The innovative solution which allows for a significant reduction of equipment needed for geotechnical field investigation is presented. The proposed method is based on an additional measurement of the torque during testing. It then becomes possible to estimate the undrained shear strength, cuWST of the soil, using the correlation given in this paper. The research results presented in this paper were carried out on selected cohesive soils, Miocene clays from the Carpathian Foredeep.

PL

Do jednych z podstawowych problemów natury geotechnicznej w kopalniach odkrywkowych należy zaliczyć przede wszystkim stateczność skarp i zboczy. Osuwiska zboczy zwałowisk i wyrobisk zaliczane są do głównych zagrożeń naturalnych występujących w górnictwie odkrywkowym (Cała, 2007). W 2013 roku eksploatacja surowców ilastych prowadzona była w 267 zakładach górniczych z czego 244 to odkrywkowe kopalnie iłu na potrzeby ceramiki budowlanej (Bilans, 2014). W normie PN-EN 1997-1 (2008), w odniesieniu do projektowania posadowienia bezpośredniego, należy rozpatrzyć różne stany graniczne, w tym sprawdzić stan graniczny nośności podłoża. W rozumieniu normy, nośność podłoża jest spełniona, gdy wartość obliczeniowa obciążenia pionowego albo składowa całkowitego oddziaływania, działająca prostopadle do podstawy fundamentu jest mniejsza bądź równa obliczeniowej wartości oporu ścinania. W warunkach bez odpływu, obliczeniowy opór ścinania jest równy iloczynowi wytrzymałości na ścinanie bez odpływu i polu całkowitej powierzchni fundamentu przekazującej nacisk na grunt. Zatem znając wartości wytrzymałości na ścinanie sondowanego gruntu, łatwo ustalić czy dany grunt spełnia warunek nośności oraz na jakiej głębokości minimalnej, ten i inne warunki posadowienia są spełnione. zapewnienia stateczności zboczy naturalnych gdzie wymagana jest ilościowa ocena stateczności. Na stateczność tę wpływa wiele czynników, do których należy zaliczyć: geometrię zbocza, budowę geologiczną, wytrzymałość na ścinanie gruntów tworzących zbocze czy skarpę oraz działające nań obciążenia, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu wody gruntowej (Cała, 2007). W analizach stateczności wykorzystywane są różne metody, ale najczęściej metody równowagi granicznej i metody numeryczne, gdzie wynikiem obliczeń jest bezwymiarowy parametr, zwany wskaźnikiem stateczności FS lub wskaźnikiem bezpieczeństwa SF. Określany jest on jako stosunek wytrzymałości gruntu na ścinanie do rzeczywistych naprężeń ścinających działających na powierzchni poślizgu. Wyznaczenie parametrów wytrzymałościowych gruntów niezbędnych w obliczeniach nośności i stateczności realizowane jest obecnie coraz częściej tylko na podstawie badań polowych. Artykuł przedstawia propozycję metody pozwalającej określić wytrzymałość gruntu na ścinanie w warunkach bez odpływu WST, na podstawie badań sondą wkręcaną WST. To nowatorskie rozwiązanie pozwala na znaczne ograniczenie używanego sprzętu w trakcie prowadzenia geotechnicznych badań polowych. Proponowana metoda polega na prowadzeniu dodatkowego pomiaru wartości momentu skręcającego TWST w trakcie wykonywania sondowania WST. Następnie, za pomocą podanych w artykule zależności można, dla badanego gruntu, oszacować wytrzymałość na ścinanie w warunkach bez odpływu głębokości ten warunek jest spełniony. Znajomość wytrzymałości gruntu na ścinanie w przypadku skarp i zboczy o prostej budowie geometrycznej i geologicznej (co ma często miejsce w przypadku odkrywkowych kopali surowców ilastych) pozwala już w trakcie geotechnicznych prac polowych oszacować warunki stateczności. Ciągły pomiar wytrzymałości na ścinanie z wykorzystaniem sondy WST daje możliwość lokalizowania stref osłabienia jeszcze przed uaktywnieniem się osuwiska i związanych z nim problemów technicznych i technologicznych dla kopalni. Prace dotyczące wykorzystania sondy wkręcanej WST do badań gruntów spoistych zostały zapoczątkowane w 2004 w kopalni iłów Zesławice i dotyczyły osuwiska zagrażającego ruchowi kopalni. Przedstawione w artykule badania stanowią kontynuację badań wybranych gruntów spoistych, tj. iłów mioceńskich zapadliska przedkarpackiego. Polowe badania geotechniczne prowadzone były w pięciu rejonach badawczych zlokalizowanych na terenie i w rejonie Krakowa oraz w Połańcu.

18

Geotechnical properties of the soils modified with nanomaterials: A comprehensive review

Ghasabkolaei N., Choobbasti A. J., Roshan N., Ghasemi S. E.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 3

639--650

EN

In recent years, large steps have been taken in the field of nanotechnology, and many nanotechnology-based breakthroughs have been made in geotechnical engineering. It is apparent that nanomaterials will be used to improve the geotechnical properties of soils in the near future, extensively. In this paper, we discussed previous studies on the use of nanoparticles in soil, their properties, their effects on soil and the equipment used in nanotechnology. A new categorization was introduced and the significant effects of nanoparticles on the properties of soil were studied. According to the new categorization, clay particles vary between 0.1 and 2 μm, while nanosol contains particles in the range of 1–100 nm.

19

Lekkie kruszywa CERTYD – unikatowym wyrobem budowlanym

Olszak P.

Kruszywa : produkcja - transport - zastosowanie

|

2016

|

Nr 4

38--42

PL

Artykuł prezentuje właściwości i zastosowanie lekkich kruszyw CERTYD, które są kruszywem sztucznym, popiołoporytowym, produkowanym według nowej technologii, wyróżniającej się innowacyjnym procesem spiekania popiołów powstałych w procesie spalania węgla kamiennego.

EN

CERTYD is a durable, lightweight and high-strength material. It is an environmentally sound and safe material used in building, road building and horticulture. It is produced as a result of the sintering process in a uniquely designed rotary furnace. The technology of CERTYD manufacturing is also environmentally sound. The worldwide innovative technical solutions that we implement are patent-protected. On account of its technical parameters, CERTYD can compete with natural products. It can be used much more extensively than natural aggregates, its advantage being weight – it is much lighter than traditional aggregates. The application examples of CERTYD include: lightweight structural concrete and pervious concrete, thermal insulation, light floors, floors on the ground. It is the only aggregate on the market that can be used to make lightweight concrete with high durability. It is also possible to make high-strength concretes (over 60 MPa). The bulk density, depending on the product fraction, oscillates between 600 and 750 kg/m3. The CERTYD characteristics and properties comply with light-weight aggregate standards according to PN-EN 13055:2016-07 Lightweight aggregate.

20

Inżynieria geotechniczna a rozbudowa Portu Gdańsk

Buca R., Mitrosz O.

Geoinżynieria : drogi, mosty, tunele

|

2016

|

nr 4

46--49

PL

Rozbudowa obiektów portowych i przyległej infrastruktury wymaga zastosowania specjalistycznych rozwiązań z zakresu inżynierii geotechnicznej. Nowo powstające obiekty muszą być posadawiane na zaawansowanych technologicznie i bezpiecznych fundamentach. Dobrą praktyką jest wykonywanie poletek badawczych przed rozpoczęciem prac, w celu określenia skuteczności projektowanego rozwiązania oraz określenia właściwej procedury kontroli i zapewnienia jakości robót zmniejszających ryzyko.

EN

Port and around-port infrastructure currently being built must be set on secure and technologically advanced foundations. Best practice requires building experimental fields before works are begun in order to determine the effectiveness of the solutions designed, the appropriate control procedures, and to ensure the quality of risk-reduction operations. This article presents solutions used inter alia during the construction of the tunnel under the Martw a Wisła river, the rail junction, and the oil tanker terminal. These are investments which will have great impact in the development of the Port of Gdansk.