Stopień zagęszczenia gruntu ID traktowany jest jako identyfikator stanu fizycznego gruntów niespoistych w stanie naturalnym.
Wskaźnik zagęszczenia gruntu Is określany jest w przypadku badania sztucznie zagęszczanych gruntów (np. zasypki kabli, fundamentów, nasypy itp.).
Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych ID jest to stosunek zagęszczenia występującego w stanie naturalnym do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.
Stopień zagęszczenia ID charakteryzuje stan gruntów niespoistych.
Rozróżnia się cztery stany gruntów niespoistych wg PN-86/B-02480:
• grunt luźny 0 < ID ≤ 0,33
• grunt średnio zagęszczony 0,33 < ID ≤ 0,67
• grunt zagęszczony 0,67 < ID ≤ 0,8
• grunt bardzo zagęszczony ID > 0,8
Maksymalna wartość stopnia zagęszczenia ID = 1,0.
Wg PN-EN ISO 14688 rozróżnia się pięć stanów gruntów niespoistych:
| Nazwa | Stopień zagęszczenia ID [%] |
|---|---|
| Bardzo luźne | 0 do 15 |
| Luźne | 15 do 35 |
| Średnio zagęszczone | 35 do 65 |
| Zagęszczone | 65 do 85 |
| Bardzo zagęszczone | 85 do 100 |
Określenie stopnia zagęszczenia gruntu jest istotne, ponieważ dzięki niemu uzyskujemy informację na temat zagęszczenia gruntu na którym chcemy posadowić obiekt.
Niewłaściwe zagęszczenie gruntu może prowadzić do późniejszego osiadania budowli, lokalnych zniszczeń oraz zmniejszenia nośności gruntu, co może zagrażać bezpieczeństwu konstrukcji.
Istnieje kilka metod badań laboratoryjnych oraz polowych do oceny zagęszczenia gruntu. Metoda jest uzależniona od tego na jaką głębokość chcemy zbadać zagęszczenie, od 0 do 0,3 m możemy zastosować płytę dynamiczną, cylinderek lub objętościomierz wodny. Od 0,3 do 0,7 m, najczęściej jeżeli jest to zasypka, np. fundamentów, rur itp., również stosuje się badania wymienione wcześniej, natomiast przyjmuje się dwie warstwy grubości 30-35 cm. Od 0,7 m w głąb stosuje się sondę dynamiczną.
Do najczęściej stosowanych metod laboratoryjnych zalicza się badania wskaźnika zagęszczenia gruntu przy pomocy cylindra stalowego lub objętościomierza wodnego. Do każdego z tych badań dla pobranego gruntu należy wykonać badanie maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego i wilgotności optymalnej.
Badania geotechniczne związane z zagęszczeniem gruntu to między innymi analiza składu ziarnowego (ustalenie wskaźnika różnoziarnistości gruntu, który daje nam informację o zagęszczalności), badanie maksymalnej gęstości objętościowej i wilgotności optymalnej (w celu uzyskania punktu odniesienia dla badań wskaźnika zagęszczenia cylindrem stalowym lub objętościomierzem wodnym). W terenie wykonuje się badanie płyta dynamiczną, cylindrem stalowym lub objętościomierzem wodnym oraz sondą dynamiczną.
Metoda badania zagęszczenia gruntu płytą dynamiczną pozwala szybko ocenić jego nośność i zagęszczenie, ale jest ograniczona tylko do gruntów niespoistych oraz pozwala określić nośność i zagęszczenie gruntu tylko do głębokości ok. 40 cm.
W przypadku gruntów budowlanych, kluczowymi parametrami wpływającymi na stopień zagęszczenia są wilgotność i rodzaj gruntu.
Dla gruntu spoistego istotną rolę w procesie zagęszczania odgrywa wilgotność. Zbyt duża wilgotność gruntu spoistego może doprowadzić do jego uplastycznienia się (utraty nośności) podczas zagęszczania.
Parametr wilgotności gruntów ma kluczowe znaczenie w procesie zagęszczania, ponieważ w przypadku gruntów spoistych, jeżeli wilgotność gruntu przekroczy wartość optymalną, grunt taki może się uplastycznić i traci nośność, a w przypadku gruntów niespoistych może mieć to wpływ na obniżenie wartości zagęszczenia (np. w nasypach po dużych ulewach może nastąpić wymycie gruntu i powstanie osuwisk).
Wskaźnik zagęszczenia gruntu, inaczej nazywany stopniem zagęszczenia, jest miarą określającą, jak gęsto upakowany jest grunt w danym obszarze. Mierzy on stosunek objętości porów do całkowitej objętości gruntu. Im wyższy wskaźnik zagęszczenia, tym mniejsza ilość porów przestrzennych w gruncie, co może wpływać na jego właściwości mechaniczne.
Geotechnika wykorzystuje pomiary geotechniczne związane z zagęszczaniem gruntu do oceny stabilności budowli, poprawności wykonania nasypów, zasypek np. kanalizacji oraz do planowania odpowiednich działań związanych z poprawą zagęszczenia.
Sondowanie pozwala na ocenę stopnia zagęszczenia gruntu na różnych głębokościach, gdyż wynik sondowania podawany jest na 10 cm wpędu sondy dzięki czemu jesteśmy w stanie stwierdzić, w którym momencie grunt zaczyna tracić parametr zagęszczenia np. założony przez projektanta.
Parametr wskaźnika zagęszczenia gruntu jest wykorzystywany do oceny nośności gruntu, projektowania fundamentów oraz do monitorowania stopnia zagęszczenia w trakcie realizacji obiektów budowlanych.
Istnieje wiele metod poprawy zagęszczenia gruntu i są one zależne od tego, czy problem z uzyskaniem zagęszczenia to tylko konieczność dogęszczenia samego gruntu czy zachodzi konieczność np. jego ulepszenia bądź wymiany. Do metod takich zaliczamy: dogęszczanie gruntu, tworzenie kolumn piaskowo-żwirowych, wymianę gruntu na inny, stabilizację czy nawet metodę mikrowybuchów.
Maksymalne zagęszczenie gruntu jest określane przez wskaźnik zagęszczenia, który określa w jakim stopniu podłoże zostało zagęszczone w stosunku do jego maksymalnej, możliwej do osiągnięcia gęstości. Parametr ten ma bezpośredni wpływ na nośność gruntu oraz bezpieczeństwo wznoszonych konstrukcji. Wartość tę mierzymy za pomocą badania sondą dynamiczną, a w przypadku płytkich zasypek (ok. 30cm) objętościomierzem wodnym, cylindrem stalowym lub objętościomierzem piaskowym.
Szkielet gruntowy, czyli struktura ziarnowa gruntu, ma bezpośredni wpływ na jego gęstość oraz nośność, ponieważ im szkielet gruntowy jest bardziej różnoziarnisty tym lepsze zagęszczenie takiego gruntu jesteśmy w stanie uzyskać.
Michał Mitrut