Na czym polegają badania trójosiowe?

Badania trójosiowe umożliwiają określenie parametrów mechanicznych gruntów i są nieocenionym instrumentem w inżynierii geotechnicznej. Mają szczególne znaczenie w laboratoryjnej obsłudze inwestycji budowlanych. To między innymi właśnie dzięki nim inwestor może dowiedzieć się, jakie właściwości ma grunt pod planowaną inwestycję, jaką będzie miał zdolność do utrzymania konstrukcji, a także oszacować, z jakich rozwiązań inżynieryjnych będzie trzeba skorzystać.

Przebieg badania trójosiowego

Badania trójosiowe przeprowadza się na próbkach o nienaruszonej strukturze w specjalistycznych maszynach zwanych aparatami trójosiowymi. Próbka trafia do gumowej membrany, a ta z kolei do komory z wodą. Tam poddawana jest działaniu ciśnienia, by odtworzyć dokładnie takie warunki, jakie panują w miejscu planowanej inwestycji. Następnie pracownicy laboratorium zwiększają (lub rzadziej – zmniejszają) naprężenie pionowe w próbce korzystając z prasy hydraulicznej. To skutkuje zmianą naprężeń ścinających. Dzięki tym czynnościom udaje im się obliczyć naprężenia dewiatorowe (będące różnicą pomiędzy ciśnieniem w komorze a naprężeniem pionowym). Naprężenie dewiatorowe stopniowo zwiększa się, aż do momentu zniszczenia próbki. Badania trójosiowe pozwalają między innymi na ocenę spójności, kąta tarcia wewnętrznego, kąta dylatacji i sztywności.

Jakie typy badań trójosiowych wyróżniamy?

W obsłudze laboratoryjnej inwestycji budowlanych korzysta się z trzech różnych typów badań trójosiowych: CD, CU i UU. Badania CD to badania z konsolidacją z odpływem, a CU – z konsolidacją bez odpływu. Przed tymi badaniami próbka jest nasączana, a użyte ciśnienie może być rozproszone, by jak najdokładniej odtworzyć warunki panujące w gruncie pod inwestycję. Różnica między badaniami pojawia się po przyłożeniu naprężeń dewiatorowych. W badaniach CD rozproszenie nadciśnienia w porach jest dozwolone, a w CU – niedozwolone. Badanie UU to z kolei badanie bez konsolidacji bez odpływu. To badanie szybkie i pozwalające poznać właściwości gruntu tylko w przybliżeniu. Nie wymaga nasycania próbki, nie ma też odpływu wody z porów. Nazywane jest często badaniem „naprężenia całkowitego” lub „szybkim bez odpływu”. Badania trójosiowe pozwalają nie tylko na pomiar parametrów mechanicznych gruntów, ale też skał i kruszyw. W przypadku tych ostatnich próbka pozostaje zazwyczaj sucha, a nacisk osiąga się z użyciem próżni zamiast wody.

Komu potrzebne są badania trójosiowe?

Głównymi odbiorcami wyników badań trójosiowych są projektanci złożonych zagadnień geotechnicznych w tym Ci którzy wykonują obliczenia metodą elementów skończonych MES przy wykonywaniu projektu wzmocnienia podłoża lub zabezpieczenia głębokiego wykopu

W obsłudze laboratoryjnej inwestycji budowlanych nierzadko zachodzi konieczność przeprowadzenia uzupełniających badań geotechnicznych wówczas Wykonawca w porozumieniu z Projektantem ma możliwość optymalizacji rozwiązań projektowych. Precyzyjne określenie właściwości mechanicznych gruntu, może prowadzić do wygenerowania znaczących oszczędności na etapie wykonawstwa.