Evidenční číslo ČGS Geofondu Praha : Krmelín. poruchy v komunikaci. závěrečná zpráva

Transkript

1 Evidenční číslo ČGS Geofondu Praha : Krmelín poruchy v komunikaci závěrečná zpráva Číslo úkolu : Účel : inženýrsko - geologický průzkum Etapa : jednoetapový Odběratel : Ing. I. Sauer - INGPLAN Řešitel úkolu : Ing. Jana Kypúsová Odpovědný zástupce společnosti: Ing. Luděk Kovář, Ph. D. Datum zpracování: květen 2006 Ex: 5

2 Krmelín poruchy v komunikaci K-GEO s. r. o., č. z ROZDĚLOVNÍK : Vyhotovení č. 1-3: Ing. Igor Sauer, INGPLAN Klimkova 15, Ostrava č. 4: Česká geologická služba- Geofond ČR, Praha č. 5: Archiv zpracovatele OBSAH: 1. ÚVODNÍ ČÁST Základní údaje Požadavky na průzkumné práce, dodané podklady Metodika a rozsah průzkumných prací VŠEOBECNÁ ČÁST Geomorfologické a geologické poměry oblasti PODROBNÁ ČÁST Inženýrsko-geologické poměry Hydrogeologické poměry Geotechnické vyhodnocení ZÁVĚR... 7 PŘÍLOHY: 1. Situace 1 : Účelová situace průzkumných děl 1 : Geologický profil vrtu S-1 4. Laboratorní zkoušky zemin, zrnitostní křivky 2

3 Krmelín poruchy v komunikaci K-GEO s. r. o., č. z ÚVODNÍ ČÁST 1.1 Základní údaje Předmětem předkládané zprávy bylo zhodnocení inženýrsko-geologických poměrů v komunikaci v obci Krmelín. Zpráva byla zpracována na základě ústní objednávky ze dne Lokalita se nachází v Moravskoslezském kraji, v obci Krmelín, list mapy 1 : č Vratimov. 1.2 Požadavky na průzkumné práce, dodané podklady Rozsah geologicko-průzkumných prací vychází z nabídky, která byla zpracována v souladu s požadavky odběratele. Cílem průzkumu bylo ověření geologických poměrů v prostoru stávající komunikace a posouzení geotechnických parametrů zemin vrstevního sledu. Jako podklad byla dodána digitální situace zájmového území. 1.3 Metodika a rozsah průzkumných prací Průzkumné práce byly provedeny v souladu s nabídkou. V rámci průzkumu byly realizovány: vrtné práce, vzorkovací práce, laboratorní práce a geologické vyhodnocovací práce. Vrtné průzkumné práce byly provedeny dne V krajnici vozovky byl proveden 1 vrt, který byl označen jako S-1. Vrt byl realizován firmou GEOSTA Ostrava, s. r. o.. Vrtáno bylo jádrově nasucho, strojní pojízdnou soupravou typu HVS-04A pod vedením p. Kořeného. Tento jádrový vrt byl odvrtán do hloubky 4 m p. t.. Celková metráž vrtných prací tedy činí 4 bm. Zeminy byly po vytěžení na povrch makroskopicky popisovány a současně byly odebírány vzorky zemin pro laboratorní zpracování. Po zdokumentování vrtného jádra a odběru vzorků byl vrt likvidován záhozem s cementovou zátkou při povrchu. Provedená průzkumná sonda byla zaměřena pásmem od pevných bodů a vynesena do dodané digitální situace zájmového území (viz. příloha č. 2). Z té pak byly následně odečteny souřadnice průzkumného vrtu. Z vrtného jádra realizovaného vrtu byly odebrány 1 ks neporušeného vzorku (N) pro stanovení stlačitelnosti a 1 ks technologického vzorku (T). Vzorky zemin byly zpracovány v naší geotechnické laboratoři. Výsledky provedených fyzikálně mechanických zkoušek zemin jsou součástí přílohy č. 4 této zprávy. 3

4 Krmelín poruchy v komunikaci K-GEO s. r. o., č. z VŠEOBECNÁ ČÁST 2.1 Geomorfologické a geologické poměry oblasti Dle geomorfologického členění území ČR náleží zájmová oblast: provincii: Západní Karpaty, soustavě: Vněkarpatské sníženiny, podsoustavě: Severní Vněkarpatské sníženiny, celku: Ostravská pánev, okrsku: Novobělská rovina. Z regionálně-geologického hlediska náleží zájmové území flyšovému pásmu Západních Karpat, Vněkarpatské skupině příkrovů. Předkvartérní podloží je převážně budováno horninami slezské jednotky v jejím godulském vývoji. Jedná se o horniny spodních těšínských vrstev jurského stáří. Tyto vrstvy jsou tvořeny tmavohnědošedými vápnitými jílovci, prachovci, pískovci. Předkvartérní flyšové horniny jsou kryty kvartérními uloženinami pleistocenního a holocenního stáří. Tento kvartérní pokryv je v zájmovém území především reprezentován sprašovými hlínami. Místy je vrstevní sled uzavřen antropogenními navážkami. 3. PODROBNÁ ČÁST 3.1 Inženýrsko-geologické poměry Provedenými průzkumnými pracemi lze v zájmovém území interpretovat následující geologický profil: - antropogenní sedimenty - navážky - kvartérní sedimenty - sprašové hlíny - glacigenní sedimenty Jednotlivé typy zemin byly zatříděny dle ČSN Základová půda pod plošnými základy s uvedením směrných normových charakteristik a zhodnoceny dle ČSN Klasifikace zemin pro dopravní stavby. Dále byly zeminy zařazeny do tříd těžitelnosti dle ČSN Zemní práce. (Zatřídění zemin dle výsledků laboratorních zkoušek je označeno *). Podrobný popis a zatřídění zemin jsou uvedeny v profilu vrtu, který je součástí přílohy č. 3. Antropogenní uloženiny - navážky Navážky byly zastiženy v mocnosti 0,5 m. Jelikož vrt S-1 byl realizován v komunikaci, byla ověřena vlastní konstrukce tělesa vozovky. Ta je tvořena shora dvěmi vrstvami kameniva stmeleného živicí o mocnostech cm, druhá vrstva je rozpadavá. Podsyp o mocnosti cca 8 cm představuje nevytříděné kamenivo frakce do 4 cm s hlinitopísčitou mezerní výplní. Pod tímto byla dále ověřena 10 cm vrstva hrubého kameniva stmeleného živicí, která byla rozpadlá, podsyp pod touto vrstvou je tvořen opět nevytříděným kamenivem frakce do 3 cm s hlinito-písčitou mezerní výplní. Na bázi se objevuje poloha hrubého kameniva promíseného s jílem (konstrukční vrstvy pravděpodobně nebyly odděleny od rostlého terénu). 4

5 Krmelín poruchy v komunikaci K-GEO s. r. o., č. z Dle ČSN je navážka řazena do skupiny Y a na základě ČSN byla zařazena do třídy těžitelnosti 3-4. Sprašové hlíny (jíly) Vrstva sprašových hlín byla ověřena v mocnosti 1,5 m. Jedná se o jíly se střední, místy s nízkou plasticitou, světle hnědé, světle šedé a šedé barvy, rezavě, šedě a hnědě smouhované, s tmavě hnědými Mn a rezavými limonitickými skvrnami. Místy se v nich objevují písčité laminy (zjištěno od hl. 1,6 m p. t.). Konzistence se pohybuje v mezích tuhé až tuhé-pevné. Dle ČSN jsou tyto sedimenty řazeny do třídy F6 - symbol CI, příp. CL a na základě ČSN byly zařazeny do třídy těžitelnosti 3. F6/CL* Jíl se střední plasticitou tuhá až pevná konzistence Modul přetvárnosti E def (MPa) 3,3* Převodní součinitel β 0,47 Objemová tíha γ (kn/m 3 ) 19,8 20,1* Totální soudržnost c u (kpa) 60 Totální úhel vnitřního tření ϕ u ( ) 0 Efektivní soudržnost c ef (kpa) 12 Efektivní úhel vnitřního tření ϕ ef ( ) 18 Poissonovo číslo ν 0,40 * laboratorní hodnota stanovená na vzorcích zeminy Podle normy ČSN Klasifikace zemin pro dopravní stavby lze tyto zeminy zařadit do skupiny 10, což znamená že pro použití do hutněných násypů jsou málo vhodné až nevhodné. Dle vhodnosti pro silniční podloží jsou řazeny do skupiny VIII - X, poskytují málo vhodné až nevhodné podloží, při napojení vodou jsou nestabilní a velmi rozbřídavé. Je proto bezpodmínečně nutné zamezit přístupu vody k podloží. Při velmi malé únosnosti je vhodné tyto zeminy z podloží odstranit. Dle kritéria namrzavosti v závislosti na zrnitosti jsou tyto zeminy nebezpečně namrzavé. Glacigenní písky Ledovcové písky byly zastiženy provedeným průzkumným vrtem v hloubce 2,0 m p. t. a byly ověřeny až do jeho konečné hloubky. Jedná se převážně o písky s příměsí jemnozrnné zeminy, shora byly zastiženy písky hlinité až jílovité, bílohnědé a světle hnědé barvy, jemné až střední, ulehlé, vlhké a velmi vlhké. Místy se v nich vyskytují drobné štěrkové valounky o velikosti do 2 cm. Dále byla v těchto píscích zjištěna poloha jílu písčitého s přechody do písku jílovitého. Dle ČSN jsou tyto převážně písky řazeny do třídy S3 symbol S-F, méně pak do třídy S4 - symbol SM či S5 - symbol SC. Na základě ČSN byly zařazeny do třídy těžitelnosti 3. 5

6 S3/S-F Písek s příměsí jemnozrnné zeminy ulehlý Modul přetvárnosti E def (MPa) 19 Převodní součinitel β 0,74 Objemová tíha γ (kn/m 3 ) 17,5 Efektivní soudržnost c ef (kpa) 0 Efektivní úhel vnitřního tření ϕ ef ( ) 30 Poissonovo číslo ν 0,3 Krmelín poruchy v komunikaci K-GEO s. r. o., č. z Na základě normy ČSN Klasifikace zemin pro dopravní stavby jsou glacigenní písky tříd S3 a S4 pro použití do hutněných násypů vhodné až velmi vhodné. Dle vhodnosti pro silniční podloží jsou řazeny do III. až V. skupiny, což znamená, že tyto zeminy tvoří přechodnou skupinu mezi dobrými a průměrně vyhovujícími zeminami pro podloží. Mají jílovou a prachovou složku s ještě dobrými tmelicími vlastnostmi, která je však méně stabilní vůči povětrnostním vlivům. Vhodně se dají stabilizovat cementem, případně vápnem a pomalu tuhnoucími pojivy. Dle kritéria namrzavosti v závislosti na zrnitosti jsou tyto zeminy namrzavé až mírně namrzavé. 3.2 Hydrogeologické poměry Podzemní voda je vázána na průlinově propustné, často neprůběžné a oddělené kolektory granulometricky příznivých glacigenních sedimentů. Při průzkumných pracích nebyla podzemní voda aktuálně do konečné hloubky vrtu zastižena. Nelze však vyloučit její výskyt ve větších hloubkách, příp. místně i v granulometricky příznivých vložkách a čočkách v souvrství glacigenních sedimentů (slabá vydatnost). Ustálená hladina podzemní vody nemohla být ověřena z důvodu umístění vrtu ve vozovce (nemožnost ponechání otevřeného vrtu). 3.3 Geotechnické vyhodnocení Zájmovou oblast lze ve smyslu normy ČSN Vozovky pozemních komunikací. Základní ustanovení pro navrhování charakterizovat návrhovou hodnotou indexu mrazu Im d = 424 C (pro střední dobu návratu 10 let), která přísluší výškovému pásmu 200 až 300 m n. m.. Dle TP 170 Navrhování vozovek pozemních komunikací se hloubka promrzání vozovky a zeminy v podloží pro netuhé vozovky stanovuje ze vztahu: d = 0,05 Im a činí 1,03 m. pr d Podloží stávající vozovky je tvořeno zeminami třídy F6 symbol CI s laboratorně stanovenými hodnotami CBR opt 6,65 % a CBR sat 5,16 %. I když průzkumnými pracemi nebyla hladina podzemní vody zastižena, tak vzhledem k hloubce promrzání, konzistenci a kapilární vzlínavosti těchto zeminy hodnotíme vodní režim jako nepříznivý (pendulární). Návrhová hodnota poměru únosnosti CBR stanovená podle TP 170 v závislosti na vodním režimu činí CBR pen = 5,76 %. Na základě laboratorních zkoušek provedených na technologickém vzorku zeminy byla dále stanovena návrhová hodnota modulu pružnosti podloží vozovky E d pro zeminy třídy F6 ze vztahu: E 17,6 ( CBR) 0, 64 d =, kde se vychází z návrhových hodnot CBR. Výsledná hodnota je: E d = 54 MPa. Poměry hutnění stanovené zkouškami Proctor Standard 6

7 Krmelín poruchy v komunikaci K-GEO s. r. o., č. z činí ρ dmax = 1,739 g/cm 3, w opt = 16,50 %. Přirozená vlhkost horniny (w n = 19,12 %) se liší od hodnoty vlhkosti optimální (rozdíl činí 2,62 %), což podle normy ČSN Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací znamená, že se před zahájením zhutňovacích prací nemusí provádět opatření k úpravě vlhkosti zeminy (za předpokladu, že nedojde k následné změně přirozené vlhkosti zemin při vlastních stavebních pracích po odkrytí těchto zemin může dojít k jejich vysychání či naopak k nasycení vodou při deštích apod.). Dále podle téže normy nelze nechat tyto zeminy v aktivní zóně vozovky bez jejich úpravy či zlepšení. Podle normy ČSN Klasifikace zemin pro dopravní stavby jsou tyto jíly pro použití do hutněných násypů nevhodné. Dle vhodnosti pro silniční podloží jsou řazeny do skupiny VIII - X, poskytují málo vhodné až nevhodné podloží, při napojení vodou jsou nestabilní a velmi rozbřídavé. Je proto bezpodmínečně nutné zamezit přístupu vody k podloží. Při velmi malé únosnosti je vhodné tyto zeminy z podloží odstranit. Dle kritéria namrzavosti v závislosti na zrnitosti jsou tyto zeminy nebezpečně namrzavé, je třeba zajistit vhodná opatření proti mrazu. Dle ČSN Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací předpokládáme jednoduché geotechnické poměry. Avšak vzhledem k provedení pouze jednoho vrtu, a tedy ověření geologického profilu v jediném bodě, tuto otázku nehodnotíme. Stavbu zemního tělesa hodnotíme jako nenáročnou. 4. ZÁVĚR Předkládaná závěrečná zpráva hodnotí výsledky IG průzkumu pro projektovanou rekonstrukci vozovky v Krmelíně. Jako základní příčiny deformací lze dle našeho názoru označit: výskyt nevhodných, nestabilních, rozbřídavých a nebezpečně namrzavých zemin v úrovni zemní pláně a tedy i v dosahu aktivní zóny komunikace. Předpokládaná hodnota modulu deformace těchto materiálů nepřesahuje 5 MPa. Sprašové hlíny již nelze v přirozeném stavu lépe nahutnit. absenci patního příkopu, který by pojímal i vody sváděné z přilehlých polností. Tyto patrně občasně vnikají do vrstev konstrukčních a pohybují se v nich po nepropustném podloží sprašových hlín. z dnešního pohledu již nevyhovující skladbu konstrukčních vrstev. Cíl prací považujeme v této etapě za splněný, na případné další požadavky průzkumného, případně konzultačního charakteru jsme připraveni neprodleně reagovat. 7

8 SITUACE 1 : Název úkolu: Krmelín poruchy v komunikaci Číslo úkolu: Příloha č. 1 S Umístění situace v listě mapy 1 : zájmové území List č.: Vratimov K.ú.: Krmelín Ing. J. Kypúsová... Ing. L. Kovář Ph.D.... Kreslil Kontroloval

9

10 K-GEO s.r.o. Masná 1, Ostrava - 1, Geologický profil vrtu 1Hloubka [m] Geologický profil 2 Q13 Q43 Q34 Q31 Q34 Q31 Popis polohy : Konstrukce vozovky - 2 vrstvy kameniva stmelené živicí o mocnosti cm, 2. vrstva rozpadavá; podsyp - nevytříděné kamenivo šedohnědé barvy frakce do 4 cm, s hlinito-písčitou mezerní výplní : Konstrukce vozovky - 10 cm vrstva hrubého kameniva stmeleného živicí, rozpadlá; podsyp nevytříděné kamenivo tmavě hnědošedé barvy frakce do 3 cm, s hlinito-písčitou mezerní výplní; na bázi hrubé kamenivo promísené s jílem : Jíl se střední plasticitou, šedý, hnědě smouhovaný, zelenohnědě skvrnitý, tuhý až pevný (sprašové hlíny) : Jíl se střední plasticitou, světle hnědý, rezavě a šedě smouhovaný, s tmavě hnědými Mn skvrnami, tuhý, od hl. 1.1 m tuhý až pevný (sprašové hlíny) : Jíl s nízkou plasticitou, světle šedý, s rezavými limonitickými skvrnami až žilkami; v hl m tuhý až pevný; v hl m tuhý; od hl. 1.8 m tuhý až pevný; od hl. 1.6 m místy s velmi vlhkými písčitými laminami (sprašové hlíny) : Písek hlinitý až jílovitý, bílohnědý, jemný, ulehlý, vlhký (glacigenní sedimenty) : Písek s příměsí jemnozrnné zeminy, bílohnědý, jemný až střední, ulehlý, velmi vlhký, místy s drobnými štěrkovými valounky (vel. do 2 cm) (glacigenní sedimenty) : Jíl písčitý až písek jílovitý, světle hnědý, místy rezavě smouhovaný, tuhý až měkký, velmi vlhký (glacigenní sedimenty) : Písek s příměsí jemnozrnné zeminy, bílohnědý, jemný až střední, ulehlý, velmi vlhký, místy s příměsí drobných štěrkových valounků (vel. do 2 cm); od hl. 3.8 m přibývá jemnozrnné frakce (glacigenní sedimenty) 3 Odběry vzorků N 1.10 T 1.50 Podzemní voda Y 4 Y 3-4 F6 CI 3 F6 CI 3 F6 CL 3 S4 - S5 3 S3 S-F 3 F4 - S5 3 S3 S-F 3 Objekt S-1 Souřadnice X : Y : Z : Lokalita Krmelín Mapa 1 : P O P I S N Á D A T A Datum zahájení vrtání Datum ukončení vrtání Vrtná souprava HVS-04A Vrtná technologie jádrově, nasucho Jméno vrtmistra p. Kořený P O D Z E M N Í V O D A Hladina podzemní vody nebyla zastižena Datum zjištění Měřítko : 1 : 50 Projekt : Zpracoval : Ing. J. Kypúsová Datum : Příloha : 3.

11 Komplexní geologické práce Laboratoř mechaniky zemin Výsledky měření na vzorcích zemin dle Metodiky ČGÚ Praha 1987 Akce: Krmelín Číslo zakázky: Vypracovala: ing. Ivana Krestová Datum: Příloha: Vzorek číslo Sonda číslo S1 S1 Hloubka odběru v [m] Typ vzorku T N Vlhkost W n [%] Měrná hmotnost ρ s [g.cm -3 ] Objemová hmotnost ρ n [g.cm -3 ] Objemová hmotnost suchá ρ d [g.cm -3 ] Mez tekutosti W L [%] Mez plasticity W P [%] Index plasticity I P [%] Stup.konzistence I C [1] Porovitost n [%] Stupeň nasycení S r [1] Ztráta žíháním I ož [%] Součinitel bobtnání B [%] Soudržnost c ef [MPa] Úhel vnitřního tření ϕ ef [ ] Modul přetvárnosti E oed [MPa] 7.01 Tlakový interval [MPa] Proctor Standard ρ d,max [g.cm -3 ] Proctor Standard W opt [%] Poměr únosnosti zeminy CBR 2.5 [%] Poměr únosnosti zeminy CBR 5.0 [%] Poměr únosnosti po saturaci CBR 2.5 [%] Poměr únosnosti po saturaci CBR 5.0 [%] Třída zeminy dle ČSN F6-CI F6-CI Pořadové číslo dle ČSN Poměr únosnosti zeminy CBR udává výsledek zkoušeného vzorku zeminy, nahutněného dle hodnot Proctor Standard, přičemž povrch vzorku je zatížen závažím o hmotnosti kg. V případě požadavku i saturované zkoušky následuje 72 hodinová saturace a opět je za stejných podmínek na daném vzorku provedena tatáž zkouška.

12 K-GEO s.r.o. Laboratoř mechaniky zemin 28.října 168 Ostrava - Mariánské Hory Křivky zrnitosti zemin Program: Ing. Vratislav Štěpánek Václava Vacka Ostrava - Poruba Tel.: Název úkolu : Krmelín Č. vzorku Sonda Hloubka Značka Koeficient filtrace Číslo úkolu : Provedl: ing. Krestová Ivana S1 0,8-1,5m F6-CI 10 3E-11 m/s Datum : S1 0,9-1,1m F6-CI 10 6E-11 m/s % 100 jíl (c) jemné částice (f) prach (m) písek (s) štěrk (g) kameny (cb) balvany (b) Vysoce namrzavé pro nepropustnost méně nebezpečné rozhoduje stupeň konzistence) Nebezpečně namrzavé Hranice namrzavých zemin Namrzavé podle průběhu Čáry zrnitosti pod 0.01 Příliš hrubozrné (nebezpečí znečištění namrzavými zeminami) Namrzavé Mírně namrzavé Nenamrzavé mm

13 Komplexní geologické práce Laboratoř mechaniky zemin Akce : Krmelín Vzorek : Datum : Sonda : S1 Vypracovala: ing. Ivana Krestová Hloubka : m Příloha : Křivka stlačitelnosti deformace(mm) přitížení(mpa) PŘETVÁRNÉ CHARAKTERISTIKY E oed Před zkouškou Při max.přitížení Po zkoušce Váh.vlhkost [%] Obj.vlhkost [%] Obj.hm.vlhk. [g.cm-3] Obj.hm.suchá [g.cm-3] Porovitost [%] St.nasycení [1] Eoed 0,020-0,120 [MPa] 4.89 Eoed 0,120-0,220 [MPa] 6.95 E oed = 7.01 [MPa] Eoed 0,220-0,420 [MPa] 9.45

14 Komplexní geologické práce Laboratoř mechaniky zemin Proctorova zkouška standardní Akce : Krmelín Vzorek: Číslo akce : Sonda: S1 Datum: Hloubka: m Vypracovala: ing. Krestová Ivana Příloha: m ing. Krestová Ivana Objemová hmotnost suchá [ g/cm 3 ] Vlhkost [ % ] 45 ρ max. = [ g/cm 3 ] W opt. = [ % ] Stanovení poměru únosnosti zemin - CBR W návrhová = W dosažená po sat. = % % hodnoty po zhutnění hodnoty po zhutnění a saturaci CBR 2,5 mm : [ % ] CBR 2,5 mm : [ % ] CBR 5,0 mm : [ % ] CBR 5,0 mm : [ % ]

15 Komplexní geologické práce Laboratoř mechaniky zemin Závislost síly na penetraci Akce : Krmelín Vzorek : Číslo akce : Sonda: S1 Datum : Hloubka: m Vypracovala: ing. Krestová Ivana Příloha: [ kn ] a před. sat. po sat penetrace [ mm ] Penetrace v mm kn po zhutnění kn po zhutnění a sat