ISO 17892 Badania i badania geotechniczne – Badania laboratoryjne gleby

Norma ISO 17892 „Rozpoznania i badania geotechniczne – Badania laboratoryjne gleby ”, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) , składa się z następujących podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

• Norma ISO 17892-1, Część 1: Oznaczanie zawartości wody, opisuje metodę oznaczania zawartości wody w glebach. Niniejsza norma ma zastosowanie do laboratoryjnego oznaczania zawartości wody (wilgotności) w próbce gruntu metodą suszenia w piecu w kontekście badań geotechnicznych. Zawartość wody jest niezbędna jako wskazówka do klasyfikacji gruntów naturalnych oraz jako kryterium kontrolne w gruntach zagęszczanych i jest mierzona w próbkach wykorzystywanych w większości badań terenowych i laboratoryjnych. Metoda suszenia w piecu jest ostateczną procedurą stosowaną w zwykłej praktyce laboratoryjnej. Praktyczna procedura oznaczania zawartości wody w glebie polega na określeniu ubytku masy podczas suszenia próbki do stałej masy w kontrolowanej suszarce w określonej temperaturze. Zakłada się, że ubytek masy wynika z obecności wody niezwiązanej i jest odnoszony do pozostałej suchej masy cząstek stałych. Niniejsza norma spełnia wymagania dotyczące oznaczania zawartości wody w glebach do badań geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.
• Norma „ISO 17892-2 Część 2: Oznaczanie gęstości objętościowej” opisuje trzy metody oznaczania gęstości objętościowej gleb:
  • Liniowa metoda pomiaru: Metoda ta nadaje się do określania gęstości objętościowej próbki gleby o regularnym kształcie, w tym próbek przygotowanych do innych badań. Stosowane próbki mają kształt prostopadłościanów lub walców o okrągłym przekroju poprzecznym.
  • Metoda zanurzania w cieczy: Metoda ta polega na określeniu gęstości objętościowej naturalnej lub zagęszczonej próbki gleby poprzez pomiar jej masy w powietrzu oraz masy pozornej w zawiesinie w cieczy. Metodę tę można stosować, gdy dostępne są kawałki materiału o odpowiedniej wielkości.
  • Metoda wypierania cieczy: Metoda ta polega na określeniu gęstości objętościowej próbki gleby poprzez pomiar jej masy w powietrzu oraz masy cieczy wypartej przez zanurzenie. Metodę tę można stosować, gdy dostępne są fragmenty materiału o odpowiedniej wielkości.

Norma ta ma zastosowanie do laboratoryjnego oznaczania gęstości objętościowej gruntów w ramach badań geotechnicznych.

Jeśli stosowana jest metoda zanurzania w cieczy lub metoda wypierania cieczy i istnieje możliwość wniknięcia cieczy do próbki (np. wody), próbkę należy przykryć przed badaniem, aby zapobiec wnikaniu cieczy. Gęstość objętościowa gleby jest przydatna do określania naprężenia nadkładu in situ w funkcji głębokości. W razie potrzeby gęstość suchej próbki można obliczyć na podstawie gęstości objętościowej i zawartości wody, jeśli są znane.

Norma ta spełnia wymagania dotyczące określania gęstości objętościowej gruntów na potrzeby badań i testów geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.

• Norma ISO 17892-3 Część 3: Oznaczanie gęstości cząstek opisuje metody oznaczania gęstości cząstek gruntów. Niniejsza norma ma zastosowanie do laboratoryjnego oznaczania gęstości cząstek gruntów w badaniach geotechnicznych i opisuje dwie metody: metodę piknometru z wypieraniem cieczy oraz metodę piknometru z wypieraniem gazu. Metoda piknometru z wypieraniem cieczy opisana w niniejszej normie ma zastosowanie do rodzajów gruntów o wielkości cząstek poniżej około 4 mm lub do gruntów rozdrobnionych w celu spełnienia tego wymagania. Większe piknometry stosuje się do materiałów grubszych. Wielkość cząstek gruntów nadających się do badań piknometrem gazowym jest ograniczona wymiarami pojemnika na próbki danego używanego piknometru gazowego. Niniejsza norma spełnia wymagania dotyczące oznaczania gęstości cząstek gruntów w badaniach geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2. Obecność rozpuszczonych soli w wodzie porowej może wpływać na wyniki tych badań. Techniki kompensacji rozpuszczonych soli są dostępne, ale wykraczają poza zakres niniejszej normy.
• Norma ISO 17892-4 Część 4: Oznaczanie rozkładu wielkości cząstek opisuje metodę określania rozkładu wielkości cząstek gleb. Niniejsza norma ma zastosowanie do laboratoryjnego oznaczania rozkładu wielkości cząstek próbki gruntu do badań geotechnicznych metodą przesiewania, sedymentacji lub obu tych metod jednocześnie. Rozkład wielkości cząstek jest jedną z najważniejszych właściwości fizycznych gleby. Klasyfikacja gleb opiera się przede wszystkim na rozkładzie wielkości cząstek. Wiele geotechnicznych i geohydrologicznych właściwości gleb jest związanych z rozkładem wielkości cząstek. Rozkład wielkości cząstek zapewnia opis gleby w oparciu o podział wielkości cząstek na odrębne klasy. Wielkość każdej klasy można określić poprzez przesiewanie lub sedymentację. Gleby gruboziarniste są zazwyczaj badane poprzez przesiewanie, natomiast gleby drobne i mieszane często bada się poprzez połączenie przesiewania i sedymentacji, w zależności od składu gleby. Opisana metoda przesiewania ma zastosowanie do wszystkich gruntów niescementowanych o wielkości cząstek mniejszej niż 125 mm. Opisano dwie metody sedymentacji: metodę areometru i metodę pipetową. Norma ta spełnia wymagania dotyczące badania rozkładu wielkości cząstek zgodnie z normą EN 1997-2.
• Norma „ISO 17892-5 Część 5: Badanie przyrostowe edometrem” opisuje metody określania ściśliwości gruntów poprzez przyrostowe obciążenie w edometrze. Norma ta ma zastosowanie do laboratoryjnego określania właściwości ściskania i odkształcania gruntów w kontekście badań geotechnicznych. Badanie edometryczne przeprowadza się na cylindrycznej próbce, ograniczonej bocznie sztywnym pierścieniem. Próbka jest poddawana dyskretnym przyrostom pionowego obciążenia osiowego lub odciążenia i umożliwia się jej osiowe rozładowanie z górnej i dolnej powierzchni. Badania można przeprowadzać na próbkach nienaruszonych, przebudowanych, zagęszczonych lub zrekonstruowanych. Przebiegi naprężeń i warunki drenażu w fundamentach są zazwyczaj trójwymiarowe, a obliczone wartości zarówno wielkości, jak i wskaźnika opadu mogą ulegać wahaniom. Niewielkie rozmiary próbki często nie odzwierciedlają w wystarczającym stopniu cech tekstury występujących w glebach naturalnych. Analizy badań konsolidacji często opierają się na założeniu, że gleba jest nasycona. W glebach nienasyconych niektóre z wyznaczonych parametrów mogą być nieodpowiednie. Niniejsza norma spełnia wymagania dotyczące określania właściwości ściśliwości gruntów w edometrze do badań i testów geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.
• Norma ISO 17892-6, Część 6: Badanie spadającego stożka, opisuje metodę badania wskaźnika wytrzymałości na ścinanie bez odwodnienia, zarówno nienaruszonych, jak i reformowanych próbek gruntów drobnoziarnistych, z wykorzystaniem metody spadającego stożka. Norma ta ma zastosowanie do laboratoryjnego oszacowania wytrzymałości na ścinanie bez odwodnienia próbki gruntu w badaniach geotechnicznych. W badaniu spadającego stożka stożek opada czubkiem w kierunku próbki gruntu, a następnie mierzy się jego głębokość penetracji. Wartości penetracji służą do oszacowania wytrzymałości na ścinanie bez odwodnienia.

Test stożka opadowego wytwarza złożone ścinanie w próbce testowej i nie jest reprezentatywny ani dla pionowego ściskania trójosiowego, ani dla poziomego ścinania. Jednakże ten test wskaźnikowy może być skorelowany z niektórymi szacunkami wytrzymałości na ścinanie bez odwodnienia, określonymi innymi laboratoryjnymi metodami badawczymi. Ponieważ test jest przeprowadzany na małej próbce laboratoryjnej, wyniki mogą nie zgadzać się z wynikami badań laboratoryjnych przeprowadzonych na większych próbkach. Ponadto próbka testowa może nie w pełni odzwierciedlać glebę w jej naturalnym stanie w terenie; na przykład próbka testowa może nie mieć pęknięć in situ rozmieszczonych w odstępach większych niż rozmiar próbki. Dlatego test można uznać za oszacowanie wytrzymałości na ścinanie bez odwodnienia, a nie za rzeczywisty pomiar. Stosunek odtworzonej wytrzymałości na ścinanie do nienaruszonej wytrzymałości na ścinanie można wykorzystać do oszacowania podatności próbki gleby. Pomiar wytrzymałości na ścinanie w czasie można wykorzystać do oceny odzyskiwania wytrzymałości tiksotropowej odtworzonej próbki gleby. Niniejszy dokument spełnia wymagania dotyczące badania wskaźnika wytrzymałości gruntów na potrzeby badań i analiz geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.

• Norma ISO 17892-7 Część 7: Badanie ściskania bez ograniczeń opisuje metodę badania ściskania bez ograniczeń. Norma ta ma zastosowanie do określania wytrzymałości na ściskanie bez ograniczeń jednorodnej próbki gruntu, która została nienaruszona, ponownie zagęszczona, przekształcona lub zrekonstruowana pod obciążeniem ściskającym w kontekście badań geotechnicznych. Niniejsza metoda badawcza jest przydatna do szacowania wytrzymałości gruntu na ścinanie bez odpływu. Należy zauważyć, że drenaż nie jest utrudniony podczas tego badania. Dlatego oszacowana wartość wytrzymałości na ścinanie bez odpływu jest ważna tylko dla gruntów o niskiej przepuszczalności, które zachowują się w sposób niewystarczająco drenowany podczas badania. Niniejsza norma spełnia wymagania dotyczące badań ściskania bez ograniczeń w badaniach geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.
• Norma ISO 17892-8, Część 8: Badania trójosiowego ściskania bez konsolidacji i bez odwodnienia, opisuje metodę badań trójosiowego ściskania bez konsolidacji i bez odwodnienia. Niniejsza norma ma zastosowanie do laboratoryjnego określania wytrzymałości na ścinanie trójosiowe bez odwodnienia pod obciążeniem ściskającym w kontekście badań geotechnicznych. Próbka cylindryczna, która może zawierać grunt nienaruszony, ponownie zagęszczony, ponownie formowany lub zrekonstruowany, jest poddawana rozciąganiu izotropowemu w warunkach bez odwodnienia, a następnie ścinana w warunkach bez odwodnienia. Badanie pozwala na określenie wytrzymałości na ścinanie oraz zależności naprężenie-odkształcenie w odniesieniu do naprężeń całkowitych. Procedury niestandardowe, takie jak badania z pomiarem ciśnienia porowego lub badania z drenażem filtracyjnym, nie są objęte niniejszą normą. Niniejsza norma spełnia wymagania dotyczące badań trójosiowego ściskania bez konsolidacji i bez odwodnienia w badaniach geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.
• Norma „ISO 17892-9 Część 9: Badania ściskania trójosiowego w warunkach konsolidacji gruntów nasyconych wodą” opisuje metodę badań ściskania trójosiowego w warunkach konsolidacji gruntów nasyconych wodą. Norma ta ma zastosowanie do laboratoryjnego określania wytrzymałości na ścinanie trójosiowe pod obciążeniem ściskającym w kontekście badań geotechnicznych. Próbka cylindryczna, która może składać się z gruntu nienaruszonego, zagęszczonego, odtworzonego lub zrekonstruowanego, jest poddawana naprężeniom izotropowym lub anizotropowym w warunkach odwodnienia, a następnie ścinana w warunkach bez odwodnienia lub z odwodnieniem. Badanie pozwala na określenie wytrzymałości na ścinanie, zależności naprężenie-odkształcenie oraz efektywnych ścieżek naprężeń. Wszystkie naprężenia i odkształcenia wyrażone są jako dodatnie wartości liczbowe w warunkach ściskania.

Niniejsza norma przewiduje jedno badanie dla pojedynczej próbki. Do określenia parametrów wytrzymałości na ścinanie na podstawie tych badań wymagane są co najmniej trzy powiązane zestawy badań. Procedury oceny wyników znajdują się w załączniku do normy (Załącznik B), a w razie potrzeby parametry wytrzymałości na ścinanie są uwzględniane w raporcie.

Poniższe procedury specjalne nie zostały w pełni omówione w tej procedurze:

• Testy z nasmarowanymi końcówkami
• Testy wieloetapowe
• Testy konsolidacji przy zerowym naprężeniu bocznym
• Badania z lokalnym pomiarem naprężeń lub lokalnym pomiarem ciśnienia porowego
• Testy bez membran gumowych
• Testy rozszerzające
• Testy ścinania ze zmianami ciśnienia w komórkach

Jednakże te szczegółowe badania mogą odnosić się do ogólnych procedur opisanych w niniejszej normie. Norma ta określa wymagania dotyczące badań ściskania trójosiowego w warunkach konsolidacji do celów badań geotechnicznych i badań zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.

• Norma ISO 17892-10, Część 10: Badania ścinania bezpośredniego, opisuje dwie laboratoryjne metody badawcze służące do określania efektywnej wytrzymałości na ścinanie gruntów w warunkach konsolidacji i odwodnienia, z wykorzystaniem ścinacza skrzynkowego lub pierścieniowego. Niniejsza norma ma zastosowanie do laboratoryjnego określania parametrów efektywnej wytrzymałości na ścinanie gruntów poddanych ścinaniu bezpośredniemu w kontekście badań geotechnicznych. Badania opisane w niniejszej normie dotyczą gruntów nienaruszonych, przebudowanych, ponownie zagęszczonych lub zrekonstruowanych. Procedura opisuje wymagania dotyczące określania wytrzymałości na ścinanie próbki pod wpływem pojedynczego naprężenia pionowego (normalnego).

Zazwyczaj przygotowuje się trzy lub więcej podobnych próbek gruntu do ścinania pod wpływem trzech lub więcej różnych nacisków pionowych, aby umożliwić określenie parametrów wytrzymałości na ścinanie zgodnie z Załącznikiem B. Szczegółowe procedury przygotowania i badania próbek, takie jak badania z zastosowaniem obciążenia progresywnego i wstępnego ścinania lub badania styku gruntu z innymi materiałami, nie są objęte procedurami niniejszej normy. Niniejsza norma spełnia wymagania dotyczące określania wytrzymałości na ścinanie z odwodnieniem gruntów poddanych ścinaniu bezpośredniemu w ramach badań i badań geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.

• Norma „ISO 17892-11 Część 11: Badania przepuszczalności” opisuje metody laboratoryjnego oznaczania właściwości przepływu wody w gruncie. Norma ta ma zastosowanie do laboratoryjnego oznaczania współczynników przepuszczalności gruntu w ramach badań geotechnicznych. Norma ta spełnia wymagania dotyczące laboratoryjnego oznaczania współczynników przepuszczalności gruntu w ramach badań geotechnicznych zgodnie z normami EN 1997-1 i EN 1997-2.
• Norma ISO 17892-12 Część 12: Oznaczanie granic płynności i plastyczności opisuje metody określania granic płynności i plastyczności gruntu. Obejmują one dwie granice Atterberga dla gruntów. Granica płynności to zawartość wody, przy której grunt przechodzi ze stanu ciekłego w plastyczny. Niniejsza norma opisuje określanie granicy płynności naturalnej próbki gruntu lub próbki gruntu, z której usunięto materiał o średnicy większej niż około 0,4 mm. Niniejsza norma opisuje dwie metody: metodę spadającego stożka i metodę Casagrande’a. Metody spadającego stożka opisanej w niniejszej normie nie należy mylić z metodą opisaną w normie ISO 17892-6. Granica plastyczności gruntu to zawartość wody, przy której grunt przestaje być plastyczny po dalszym suszeniu. Określenie granicy plastyczności zazwyczaj przeprowadza się w powiązaniu z określeniem granicy płynności. Uznaje się, że wyniki badań podlegają ocenie operatora i że mogą wystąpić pewne wahania wyników.
• Norma „ISO 17892-13 Część 13: Badanie pęcznienia gruntów, gruntów twardych i skał miękkich – Procedura pojedynczego cyklu próbki” opisuje metody określania właściwości pęcznienia skał miękkich i twardych w komorze edometrycznej, tj. ograniczonego odkształcenia bocznego pod obciążeniem osiowym. Niniejsza norma ma zastosowanie do laboratoryjnego oznaczania ciśnienia i naprężenia pęcznienia w kontekście badań geotechnicznych. Wyniki badań pęcznienia są wykorzystywane do projektowania obudów i obudów z kamieni i gruntu dla wykopów i tuneli w skałach pęczniejących, aby zapobiec poważnym, nieplanowanym awariom spowodowanym pęcznieniem. Badanie pęcznienia przeprowadza się na nieuszkodzonej próbce cylindrycznej. Próbkę najpierw obciąża się do stanu naprężenia in situ w stanie suchym, odciąża, a następnie ponownie obciąża do oczekiwanego naprężenia obliczeniowego. Próbkę zanurza się w warunkach stałego naprężenia, a następnie odciąża.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą „ISO 17892 Badania i testy geotechniczne – Badania laboratoryjne gruntów”.