W 1975 roku profesor Silvano Marchetii podczas konferencji amerykańskich inżynierów budownictwa (ASCE) w Raleigh zaprezentował konstrukcję oraz zasadę badania gruntów za pomocą dylatometru – urządzenia własnej konstrukcji oraz wykonania. Zasada działania, procedura badań oraz interpretacja opublikowana została w materiałach konferencyjnych, co pozwoliło na implementację urządzenia w polowych badaniach geotechnicznych.

Zarys historii badań dylatometrycznych DMT

W 1979 r. urządzenie wprowadzone zostało na rynek amerykański, gdzie firma Schmertmann & Crapps jako pierwsza wykonywała badania dylatometryczne. Obecnie ponad 200 firm w Ameryce, na co dzień wykorzystuje badania DMT, tymczasem w Polsce badania wykonywane są przez nieliczne firmy oraz ośrodki naukowe taki jak Katedra Geotechniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego Politechniki Gdańskiej lub Katedra Geoinżynierii Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie.

Na czym polega badanie DMT?

Badania DMT polegają na zagłębieniu łopatki na żądaną głębokość oraz pomiarze ciśnienia w dwóch położeniach membrany. Standardowy interwał pomiarowy wynosi 0,2 m. Położenie pierwsze (A) wykonuje się, gdy membrana znajduje się w jednej płaszczyźnie z ostrzem, natomiast położenie drugie (B) wykonuje się, gdy membrana zostanie wysunięta o 1,1 mm w kierunku gruntu. Dodatkowo wykonać można trzeci pomiar (C) – ciśnienia w momencie powrotu membrany do pozycji z pomiaru A. Uzyskane wartości wykorzystywane są do wyznaczenia wskaźnika materiałowego I_D, wskaźnika naprężenia bocznego K_D, modułu dylatometrycznego E­­_D oraz modułu ściśliwości M. Dla gruntów organicznych istnieją zależności pozwalające na wyznaczenie wytrzymałości na ścinanie. Badania DMT stanowią dobre uzupełnienie sondowań statycznych CPTU, co przy wspólnym zastosowaniu pozwala na kompleksową ocenę parametrów geotechnicznych na etapie badań polowych. Sondowania statyczne CPT/CPTU wykonywane są w warunkach zniszczenia gruntu, natomiast podczas badań dylatometrycznych grunt jest odkształcany, co w głównej mierze determinuje, jakość uzyskanych parametrów z poszczególnych badań. Niemniej wykonanie obu tych badań pozwala określić parametry wytrzymałościowe oraz odkształceniowe, a uzupełnienie badania DMT o np. testy dyssypacji z sondowania CPTU znacząco wpływa na ich jakość, szczególnie w przypadku oznaczania parametru K_D. 

Do czego jeszcze można wykorzystać badania DMT?

Częstym problemem na wyżynach południowej Polski oraz w rejonie dolin rzek i skarp nadmorskich jest stateczność skarp i zboczy. Badanie DMT, które jest wykonywane przez doświadczonego operatora może pozwolić na interpretację potencjalnych płaszczyzn poślizgu w celach analizy stateczności. W tym celu wykorzystuje się naprężenia horyzontalne oraz wskaźnik naprężenia bocznego K_D. 

Podsumowanie

Badania polowe stanowią integralną część dobrze wykonanej dokumentacji badań podłoża gruntowego oraz dokumentacji geologiczno-inżynierskiej. Niestety w wielu przypadkach dokumentacje te tworzone są w oparciu o zależności korelacyjne bazujące na stanie gruntu zgodnie z normą PN-B-81-03020, co krytycznie odbierane jest między innymi przez specjalistów z Polskiego Komitetu Geotechnicznego lub ośrodków naukowych specjalizujących się w badaniach geotechnicznych. Zgodnie z obowiązującymi standardami rozpoznanie geotechnicznych warunków podłoża gruntowych wykonywać należy na podstawie badań polowych oraz laboratoryjnych. Badania dylatometryczne stanowią część właściwego rozpoznania podłoża gruntowego, w szczególności dla gruntów słabonośnych oraz organicznych i określenia ich ściśliwości.

Badania dylatometryczne DMT wykonać można w każdym gruncie nieskalistym, który pozwoli na wciśnięcie łopatki i wykonanie pomiaru. Firma GEOdev wykonuje takie badania geotechniczne w całej Polsce, również dla posadawiania domów jednorodzinnych, których obciążenia są stosunkowo małe, lecz przy gruntach nasypowych, organicznych oraz innych słabonośnych koszty wzmocnienia gruntu lub posadowienia pośredniego są na tyle duże, że warto wykonać kontrolne badania dylatometryczne DMT/SDMT i sondowania CPTU/SCPTU uzupełnione badaniami laboratoryjnymi, nawet z pomiarem fal sejsmicznych. Badania takie pozwalają określić szczegółowe parametry potrzebne do obliczeń Metodą Elementów Skończonych MES, a zwykle za nimi idą oszczędności dla inwestora. Są one także tańsze i dużo bardziej dostępne niż jeszcze kilka lat temu. Warto zatem sięgać nie tylko po odwierty geologiczne, ale także po badania specjalistyczne, które przy wysokich cenach stali zwracają się szybciej niż kiedykolwiek.

Materiały użyte w niniejszym blogu zostały zaczerpnięte z własnych zasobów oraz strony producenta sprzętu, którego używamy (www.marchetti-dmt.it).