Co daje nam „U” w sondowaniu CPT”U”?

Sondowanie CPTU to zaawansowana metoda badania geotechnicznych właściwości gruntu, która pozwala na uzyskanie dokładnych informacji na temat jego struktury i parametrów. W artykule przedstawimy, jakie korzyści daje nam stosowanie tej metody oraz jakie pytania można sobie zadać, aby lepiej zrozumieć jej działanie i możliwości.

Czym jest sondowanie statyczne CPT?

Sonda statyczna CPT służy do określania oporu gruntu lub miękkiej skały podczas zagłębiania końcówki stożkowej oraz oporu tarcia na tulei ciernej. Dodatkowo w przypadku badania CPTU określane jest ciśnienie wody w porach podczas zagłębiania końcówki. Wyniki badania geotechniczne gruntu za pomocą sondowań wykorzystywane są do wyznaczenia parametrów geotechnicznych takich jak właściwości wytrzymałościowe i odkształceniowe podłoża, a także do bezpośredniego zastosowania w metodach obliczeniowych, w tym do wyznaczania długości pali i ich nośności na wciskanie i wyciąganie albo do wyznaczania wymiarów fundamentów bezpośrednich. Urządzenie umożliwia wykonanie badań zgodnie z normami PN-B-04452:2002 lub PN-EN ISO 22476-1:2013-3.

Podczas badania w odstępach co 1cm rejestruje się:

- opór gruntu pod stożkiem (Qc),

- tarcie gruntu o pobocznice (Fs),

- ciśnienie porowe (U2),

- głębokość penetracji,

- prędkość penetracji,

- inklinacja (odchylenie końcówki od pionu).

Badanie umożliwia określanie cech gruntu takich jak m.in.:

- stopień plastyczności (IL),

- stopień zagęszczenia (ID),

- wytrzymałości na ścinanie w warunkach bez odpływu (Su),

- efektywny kąt tarcia wewnętrznego dla gruntów niespoistych (φ’)

- edometryczny moduł ściśliwości (Eoed)

- współczynnik prekonsolidacji gruntu (OCR) 

W jaki sposób i czym zmierzyć U?

Sondowanie CPTU polega na wbijaniu penetrometru w grunt pod kontrolowanym obciążeniem. Penetrometr jest wyposażony w czujniki, które mierzą opór gruntu podczas wbijania oraz opór boczny. Na podstawie tych pomiarów można określić parametry gruntu, takie jak spoistość, kąt tarcia wewnętrznego czy gęstość objętościową. Warto dodać, że pozwala także na uzyskanie danych na różnych głębokościach, co pozwala na dokładne zbadanie struktury gruntu.

W przypadku sond CPTU bada się  ciśnienie wody znajdującej się w porach gruntowych. Pomiar ten odbywa się przy pomocy układu membranowo-ciśnieniowego. Aby wykonanie pomiaru wód porowych było możliwe, przed rozpoczęciem badania, układ ten należy wypełnić w całości cieczą. Sam filtr jest zrobiony z tworzywa porowatego, które ze względu na dużą podatność na uszkodzenia oraz tendencję do zatykania się porów, należy wymienić przed każdym kolejnym badaniem. Najczęściej filtr układu pomiaru ciśnienia wody znajduje się tuż za stożkiem.

Jakie znaczenie ma sondowanie CPTU w celu identyfikacji gruntu?

W celu identyfikacji rodzaju gruntu na podstawie wyników sondowania statycznego należy w miarę możliwości stosować podział na:

 - grunty charakteryzujące się warunkami z odpływem pomiar ciśnienia wody w porach jest parametrem nieistotnym w kontekście oceny wytrzymałościowej. W przypadku podłoża tego rodzaju (Rf < 1% i Bq ~ 0) wyniki sondowania stożkiem, bez rejestracji ciśnienia wody w porach (CPT), uznać można za wiarygodne do oceny efektywnego kąta tarcia wewnętrznego.

- grunty przejściowe (0,5% < Rf < 2,5% i Bq > 0,1) wykazano istotne różnice w interpretacji wyników badania typu CPT i CPTU. Nieuwzględnienie wpływu ciśnienia wody w porach na oszacowanie efektywnego kąta tarcia wewnętrznego prowadzi do istotnego zaniżenia wartości tego parametru. Ograniczeniem wykorzystania rozwiązania wyrażonego równaniem jest zachowanie warunku 0,1 < B q < 1,0. W gruntach przejściowych badaniem wiarygodnym, na którego podstawie szacowana jest wytrzymałość na ścinanie, jest wyłącznie sondowanie z pomiarem ciśnienia wody w porach (CPTU).