dr hab. inż. Maciej Kumor, prof. UTP

Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
Dr hab. inż. Maciej Kordian Kumor Prof. UTP
Katedra Geotechniki
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
[email protected]
Recenzja
rozprawy doktorskiej mgr inż. Kamila Kiełbasińskiego
pt.: „Geologiczno-inżynierska i geofizyczna ocena zachowania się gruntów spoistych w
przekroju Doliny Wisły wzdłuż Trasy Siekierkowskiej w Warszawie pod wpływem obciążeń
dynamicznych”, promotor: prof. dr hab. Ryszard Kaczyński.
1. Wstęp
Podstawy opracowania recenzji.
 Zlecenie pani prof. dr hab. Ewy Krogulec, Dziekana Wydziału Geologii
Uniwersytetu Warszawskiego z dnia 27.11. 2014 roku,
 Umowa o dzieło dydaktyczne i przeniesienie praw autorskich, z dnia 28 listopada
2014 roku zawarta pomiędzy Uniwersytetem Warszawskim a recenzentem.
2. Uwagi ogólne
Przedłożona do recenzji rozprawa doktorska mgr inż. Kamila Kiełbasińskiego
zawarta została w jednym tomie. Rozprawa - obejmuje 207 stron tekstu oraz dwa załączniki
zbiorczych dokumentacji badań w formie graficznej.
Część tekstowa składa się z 13 rozdziałów, które obejmują między innymi:












Wstęp z określonym celem i tezą pracy,
Geologiczne warunki występowania (historia obciążeń) badanych gruntów,
Metodykę badań geologiczno-inżynierskich i geofizycznych,
Geologiczno-inżynierskie właściwości badanych gruntów spoistych,
Charakterystykę drgań para sejsmicznych w rejonie Warszawy,
Charakterystykę
parametrów
wytrzymałościowo
odkształceniowych
i
sejsmicznych badanych gruntów w świetle badań polowych,
Parametry sprężyste gruntów spoistych w zakresie małych odkształceń,
Eksperymentalne badania wskaźnika tłumienia gruntu w zakresie małych
odkształceń metodą polową,
Przekrój geologiczno-inżynierski przez dolinę Wisły w Warszawie na wysokości
Mokotów - Ursynów,
Wpływ obciążeń dynamicznych na zachowanie się badanych gruntów,
Zmiany mikrostrukturalne pod wpływem obciążeń dynamicznych,
Podsumowanie i wnioski oraz spis wykorzystanej literatury.
W załącznikach przedstawiono dokumentację wyników przeprowadzonych badań,
obejmującą między innymi rezultaty z rozpoznania polowego (karty wierceń, metryki CPTu).
1
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
Przyjęty przez Doktoranta układ pracy można uznać za prawidłowy i
kompletny.
Doktorant podjął w rozprawie bardzo trudne zagadnienie naukowe, tj. zbadanie
wpływu obciążeń dynamicznych na zachowanie się ośrodka gruntowego stanowiącego
podłoże budowlane.
Stosowanie na obecnym poziomie potrzeb bardziej wyrafinowanych modeli konstytutywnych
w zagadnieniach praktycznych, wymaga większej liczby parametrów, których charakterystyki
jak ustalono, przyjmują skomplikowane krzywoliniowe przebiegi związane z przedziałem
naprężeń oraz odpowiadającymi zmianami zakresu odkształceń. Pomiary in situ odkształceń
szeregu obiektów wskazują, że odkształcenie gruntów w strefie kontaktowej fundamentpodłoża zwykle nie przekracza <1%.
Natura drgań, szczególnie para-sejsmicznych, w połączeniu z anizotropią i
genetyczną niejednorodnością ośrodka gruntowego przy możliwości odbicia, załamania i
interferencji drgań wytworzonych przez jedno źródło, powodują złożoność propagacji w
warunkach rzeczywistego podłoża budowlanych. Przemieszczenia cząstek gruntu wskutek
drgań powodują dodatkowe naprężenia, poza obciążeniami statycznymi, które musi przenieść
grunt, jako wielofazowy element układu konstrukcyjnego. Ciśnienie wody w porach gruntu
powstające w wyniku obciążeń dynamicznych prowadzi w praktyce do utraty wytrzymałości
statycznej gruntu i obniżenie globalnej nośności podłoża fundamentowego.
Problematyka badań właściwości dynamicznych gruntów jest szczególnie ważna przy
ocenie stateczności i stabilności wszelkich obiektów budowlanych w rejonach oddziaływania
drgań para-sejsmicznych, np.: komunikacyjnych, pracy ciężkich maszyn, formowania pali,
itp… Również poznanie związków fizycznych, które determinują zachowanie się szczególnie
gruntów spoistych w warunkach zachodzących zmian parametrów drgań, pozwala na
opracowanie bezpieczniejszych rozwiązań inżynierskich w strefach wysoko zurbanizowanej
przestrzeni dużych miast. Problemy dyskutowano szeroko np.: na międzynarodowych
konferencjach dotyczących problemów geotechnicznych rozwoju wielkich miast, Petersburg
2009, Moskwa 2013, Chicago 2013.
Rozpoczęte na przełomie obecnego stulecia prace badawcze w Uniwersytecie
Warszawskim w Wydziale Geologii, nad zgłębieniem zagadnień dynamiki gruntów podłoża
budowlanego są jedynymi o tak dużym zakresie, jakie w ostatnich kilkudziesięciu latach
pojawiły się w kraju. Do zakończonych z powodzeniem prac badawczych o znaczeniu
podstawowym wpływu drgań na spoiste podłoże budowlane zaliczyć należy przede wszystkim
wyprofilowane rozprawy doktorskie: A. Bąkowskiej (2009), T. Szczepańskiego (2005), oraz
Projekty KBN zrealizowane w Wydziale Geologii UW pod kierunkiem prof. Ryszarda
Kaczyńskiego oraz liczne publikacje. Również istotny wkład wnoszą badania M. Bajdy
(2002) i K. Markowskiej-Lech (2006), wykonane w SGGW i Projekty KBN zespołu Wydziału
Geologii UW, kierowanego przez M. Barańskiego.
Mimo dostępności nowych metod badawczych, problem zwiększającego się ruchu
komunikacyjnego w dużych aglomeracjach, nie pozwala w dalszym ciągu odpowiedzieć na
stawiane przez Doktoranta pytanie:, Co dzieje się z gruntem w warunkach obciążeń
dynamicznych?
2
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
Doktorant podjął się poszukiwania odpowiedzi na postawione pytanie projektując
badania naukowe w odniesieniu do typowych, zróżnicowanych gruntów spoistych budujących
podłoże Trasy Sierakowskiej w Warszawie.
3. Cel i zakres badań
Celem naukowym rozprawy była geologiczno-inżynierska oraz geofizyczna ocena
zachowania się trzech typów genetycznych gruntów spoistych występujących w przekroju
doliny Wisły wzdłuż Trasy Siekierkowskiej w Warszawie.
Wybrane do badań grunty występują powszechnie nie tylko na terenie Warszawy, ale
stanowią podłoże budowlane istniejących i nowo projektowanych obiektów inżynierskich w
innych regionach. Badano następujące grunty podłoża budowlanego:
iły plioceńskie (mioplioceńskie), stanowiące fundamentowe obiektów
budowlanych,
gliny lodowcowe – zalegające w przeważającej części na wysoczyźnie
lodowcowej (zachodnia część Warszawy),
mady – grunty pomijane, jako nośne podłoże, jednak często budujące podłoże
obiektów liniowych.
Badania realizowano na trzech poligonach w Warszawie obejmujące swoim zasięgiem
wysoczyznę polodowcową oraz dolinę rzeczną:
G1 – POLIGON STEGNY w obrębie tarasu plejstoceńskiego (iły plioceńskie),
G2 - POLIGON KIEDACZA - skarpa wysoczyzny gliny lodowcowej (gliny
zlodowacenia środkowopolskiego Odry i Warty),
G3 - POLIGON BLUSZCZAŃSKA - TRASA SIEKIERKOWSKA w obrębie
holoceńskiego tarasu zalewowego (mady).
Z analizowanych poligonów badawczych poligon przy Trasie Siekierkowskiej
zlokalizowany został w bezpośrednim sąsiedztwie źródła drgań, jakim jest trasa. Dodatkowe
pomiary drgań od ruchu samochodów lekkich do 3,5 t, ciężarówek powyżej 3,5 t oraz metra
wykonano nad tunelem metra w pobliżu stacji Stare Bielany. Poza poligonami badawczymi
przeprowadzono pomiary drgań.
Jako reprezentatywne miejsce pomiarów drgań skarpy glin lodowcowych wybrano
teren kościoła Św. Anny w bezpośrednim sąsiedztwie trasy WZ, po której odbywa się
zarówno ruch samochodowy jak i ruch szynowy tramwajowy.
Dodatkowo, skorzystano z archiwalnych wyników pomiarów drgań
przeprowadzonych przez Zakład Geologii Inżynierskiej UW w 2008 roku przy kościele Św.
Katarzyny na Służewie, który znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie trzypasmowej trasy
biegnącej wzdłuż Doliny Służewieckiej.
Wybór przez Doktoranta materiału badawczego z rejonu Warszawy i zakres badań
gruntów uważam za trafny i uzasadniony.
Główne zadania badawcze dotyczyły:
1. Ustalenia właściwości fizycznych, składu mineralnego oraz mikrostruktury i
podstawowych typów genetycznych gruntów,
2. Określenia przestrzennej zmienności rozchodzenia się drgań komunikacyjnych z
pomiarem zmienności parametrów sejsmicznych,
3. Zbadania statycznej wytrzymałości na ścinanie w warunkach „in situ” i na pobranych
próbkach gruntów,
3
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
4. Próby ustalenia zależności wytrzymałości na ścinanie w funkcji intensywności
obciążeń dynamicznych,
5. Zbadania ilościowych zmian mikrostrukturalnych zachodzących wskutek obciążeń
dynamicznych,
6. Określenia wpływu zmian częstotliwości zadawanego obciążenia na charakterystykę
wytrzymałościowo odkształceniową gruntów,
7. Próby znalezienia korelacji parametrów z badań polowych i laboratoryjnych,
8. Opracowania modelu zachowania się gruntów spoistych w warunkach obciążeń
dynamicznych.
Na poligonach badawczych przeprowadzono komplet badań:
polowych (1 lub 2 wiercenia, przy każdym po 1 do 2 sondowania CPT, CPTU,
SCPTU, DMT, badania sejsmiczne CSWS, pobranie próbek do badań laboratoryjnych
NNS, NS, NW),
laboratoryjnych (parametry fizyczne, skład litologiczny, mineralny, mikrostruktura
przed i po badaniach dynamicznych, odkształcalność i wytrzymałość w warunkach
statycznych w aparatach: bezpośredniego, trójosiowego i skrętnego ścinania,
edometrach, konsolidometrach oraz w warunkach dynamicznych w dynamicznym
zestawie trójosiowym WF12501 firmy Wykeham Farrance,
geofizycznych (tomografii elektrooporowej, georadaru).
Wykonano bardzo staranie szerokie analizy cech fizycznych, stosując znane metodyki
przyjęte w laboratoriach geologiczno-inżynierskich, oraz oryginalne, nowatorskie i nietypowe
oznaczenia np. badanie wytrzymałości w warunkach dynamicznych w zestawie trójosiowym.
Prace Doktorant zrealizował przede wszystkim w laboratoriach naukowych Uniwersytetu
Warszawskiego na najnowocześniejszym sprzęcie badawczym, jaki aktualnie jest dostępny.
4.
Ocena ogólna rozprawy doktorskiej
Rozprawę doktorską mgr K. Kiełbasińskiego pt.: „Geologiczno-inżynierska i geofizyczna
ocena zachowania się gruntów spoistych z przekroju doliny Wisły wzdłuż Trasy
Siekierkowskiej w Warszawie pod wpływem obciążeń dynamicznych” można podzielić na trzy
części.
W części pierwszej zaprezentowano geologiczno-inżynierską i geofizyczną
charakterystykę parametrów gruntu z trzech poligonów badawczych. Poligony zlokalizowano
w Warszawie wzdłuż Siekierkowskiej tak, aby stanowiły reprezentację wysoczyzny
polodowcowej (Kiedacza), plejstoceńskiego tarasu rzecznego (Stegny) i holoceńskiego tarasu
rzecznego (Trasa Siekierkowska-Bluszczańska). Do analizy zakresu drgań gruntu
wywołanych ruchem kołowym wytypowano dwie dodatkowe lokalizacje: stacja metra Stare
Bielany oraz Kościół Św. Anny w pobliżu trasy WZ.
Geofizyczną charakterystykę gruntów wykonano na podstawie wyników badań
otrzymanych z wykorzystaniem nowoczesnych technik badawczych takich jak: tomografia
elektro-oporowa, georadaru oraz system sejsmiki inżynierskiej CSWS.
Głównym przedmiotem badań przedstawionych w drugiej części rozprawy jest
zachowanie się gruntu pod wpływem obciążenia cyklicznego.
Szczególny nacisk położono na identyfikację zależności modułu ścinania i współczynnika
tłumienia od odkształceń postaciowych, na który wpływ mają m. in.: wskaźnik plastyczności,
historia naprężeń (OCR), skład granulometryczny i geneza gruntu. Zaprezentowane wyniki
4
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
badań obrazują wpływ częstotliwości cyklicznego obciążenia gruntu na degradację wartości
liczbowej modułu ścinania trzech typów genetycznych gruntów.
Badania ze stałą amplitudą naprężenia wykonano na próbkach glin lodowcowych, iłów i mad
z wykorzystaniem dynamicznego aparatu trójosiowego. Degradacja wartości modułu ścinania
została z powodzeniem zamodelowana we wszystkich badanych gruntach przy różnych
częstotliwościach obciążenia z zakresu 5-15 Hz.
Opracowany model porównano z powszechnie stosowanym modelem Ishibashi’ego i Zhang’a,
który został zmodyfikowany przez Doktoranta w taki sposób, aby uwzględniał wpływ zmiany
częstotliwości obciążenia.
Rozprawa zajmuje się również określeniem współczynnika tłumienia za pomocą badań
laboratoryjnych i polowych. Przeprowadzone badania z wykorzystaniem stożka sejsmicznego
w połączeniu z aparaturą CSWS pozwalają autorowi na opracowanie nowatorskiej techniki
oceny współczynnika tłumienia metodą polową.
W badaniach mikrostrukturalnych (SEM) gruntów poddanych obciążeniom dynamicznym
w stosunku do stanu naturalnego nie zaobserwowano jednoznacznych dla wszystkich typów
genetycznych gruntów znaczących, ukierunkowanych zmian parametrów mikrostrukturalnych
zarówno morfometrycznych jak i geometrycznych. Pod wpływem obciążeń dynamicznych
wzrasta wskaźnik anizotropii mikrostrukturalnej.
Końcowa część pracy przedstawia rezultaty analiz i wnioski.
W każdym z rozdziałów omówiono w sposób właściwy stan wiedzy i aktualną literaturę
odnoszącą się do analizowanych problemów.
Otrzymane wyniki opracowano graficznie i przy pomocy analizy matematycznej (dobrze
wykonana jest analiza statystyczna wyników badań) i przedstawiono wyniki finalne w sposób
czytelny.
Badania geologiczno-inżynierskie gruntów spoistych przedstawione w rozprawie mają
charakter poznawczy o wysokich walorach naukowych.
Z praktycznego punktu widzenia uzyskane wyniki podkreślają, znaczenie wymuszeń
para-sejsmicznych we właściwej ocenie charakterystyk wytrzymałościowych bardzo
wrażliwych podłoży, o ogólnie przyjmowanych dobrych cechach mechanicznych
wykorzystywane w inżynierii środowiska i budownictwa.
Dotychczas uogólniające podejście do tego typu trudnych i złożonych analiz w geologii
inżynierskiej jest rzadkie i nie tak pełne, ale dostrzegane i może być już wykorzystane w
rozwiązaniach projektowych.
W tym zakresie ośrodek warszawski ma duże i bardzo dobre doświadczenia, publikowane
w licznych pracach, dotyczących identyfikacji właściwości fizycznych, przez członków
zespołu naukowego prof. Kaczyńskiego. Do prac tego zespołu zaliczam także recenzowaną
rozprawę doktorską mgr inż. Kamila Kiełbasińskiego.
Przeprowadzone w ramach rozprawy badania dotyczące zagadnienia oddziaływań
dynamicznych i geofizycznych zajmują około 100 stron tj. ponad połowę merytorycznej
części rozprawy. Doktorant pracował w wieloosobowym zespole badawczym w ramach
projektów KBN, wykonał rozpoznanie literaturowe i opracował własną aplikację do potrzeb
rozprawy doktorskiej. W tym zakresie uzyskiwał wyjątkowe doświadczenie osobiste,
doskonalone w dużym zespole w miarę udziału w kolejnych badaniach.
Podsumowując ogólną ocenę rozprawy uważam, że przyjęty przez Doktoranta układ
pracy i metoda badań są właściwe a cel badawczy wyraźnie określony, wskazujące na
opanowanie zasad metody naukowej w wyborze i uzasadnieniu metodyk roboczych a także
ich realizacji.
5
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
Podjęty temat badawczy w dysertacji doktorskiej mieści się w aplikacyjnym kierunku,
stanowiąc istotną część współczesnej analizy problemów geologiczno-inżynierskich do oceny
wytrzymałości pod wpływem obciążeń dynamicznych zróżnicowanych litologicznie i
genetycznie gruntów spoistych i bardzo spoistych klasyfikowanych, jako innowacyjne
rozwiązania bezpiecznych posadowień obiektów budowlanych.
Zagadnienie naukowe zostało rozwiązane w nowoczesny sposób na aktualnym poziomie
wiedzy europejskiej, z wykorzystaniem szerokiej znajomości literatury (cytowano 74
najistotniejsze i najnowsze pozycje), wyprzedzającym nie tylko krajową praktykę budowlaną.
5. Uwagi szczegółowe
3.1. Uwagi formalne
W zasadzie poza pojedynczymi błędami literowymi nie zauważyłem w rozprawie
istotnych błędów formalnych. Nieliczne dotyczą np:
Przestawienia stron w rozprawie: 37/36/38.
Analizując wyniki np.: na fig. 5.2.4., trudno zinterpretować wyniki przejazdów
pojazdów w różnych konfiguracjach, brak jest odpowiednich oznaczeń.
Ogólnie tekst charakteryzuje się przejrzystym przygotowaniem edycyjnym i dobrym
językiem narracji. Zaskakują niekiedy określenia o nonsensownym podejściu.
3.2. Uwagi merytoryczne
Rozprawa doktorska o wpływie obciążeń dynamicznych dotyczy przede wszystkim próby
odpowiedzi na pytania:, „W jaki sposób zachowują się grunty, co się dzieje z ich strukturą i
właściwościami?”
Gruntami testowymi były różne genetyczne grunty spoiste występujące w podłożu doliny
Wisły w Warszawie wzdłuż Trasy Siekierkowskiej:
iły mio-plioceńskie,
gliny lodowcowe,
mady.
Zgadzając się generalnie z wywodem rozprawy i wnioskami Doktoranta dotyczącymi
interpretacji uzyskanych zmian parametrów wytrzymałościowych i odkształceniowych
gruntów spoistych prowokują one potrzebę dyskusji naukowej.
1. Autor w podrozdziale 5.2., Wyniki pomiarów prędkości drgań cząstek gruntów dla typowego
ruchu kołowego, podaje, że wyniki mieszczą się w przedziałach cytowanych w literaturze. Co,
zdaniem Doktoranta, jest powodem, że na obiekcie mostowym (konstrukcja sprężysta) przy
trasie Siekierkowskiej zarejestrowano mniejsze drgania, prędkość drgań 0,01 – 0,03 mm/s, w
odniesieniu do pozostałych punktów pomiarowych? Jednocześnie w podłożu w pasie zieleni
stwierdzono, że przejazd metra generuje drgania na poziomie szumów otoczenia a dominujące
częstotliwości drgań mieszczą się w zakresie 10-25 Hz.
2. Pomierzone wartości prędkości fali podłużnej i poprzecznej metodą SCPTu posłużyły do
wyznaczenia wartości modułu ścinania Gmax (od 70 do 150 MPa). Stwierdzono, że wartości
prędkości fali rosną wraz z głębokością. Jaką wartość (zależność) współczynnika Poissona
rekomenduje się do oznaczenia modułów ściśliwości z głębokością. Wartość współczynnika
, jak wiadomo ściśle związana jest z przedziałem naprężenia i odkształceń a w iłach
dodatkowo zależy od stanu wilgotnościowego, tab. 7.1., oraz metod badawczych.
6
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
3. W podpunkcie 6.4 Analiza wyników badań. Korelacje – przedstawiono zbiorczo wyniki
badań, które podkreślają szerokie spektrum badanego materiału gruntowego, rys. 6.4.1.
Przeprowadzona analiza pod kątem wytrzymałości, historii geologicznej, stopnia
prekonsolidacji jest poprawna. Brakuje natomiast elementu krytycznej analizy porównawczej
odnoszącej się do problemu kalibracji tj. stosowanych klasyfikacji identyfikacji gruntów na
podstawie sondowań statycznych i otrzymanych metodami klasycznymi. Porównanie
zamieszczonych wyników z różnych metod np.: stopnia plastyczności iłu Stegny, Kiedacza
wskazują duże, praktycznie trudne do akceptacji bez wyjaśnienia, różnice stanu tego samego
gruntu, tab.6.1.1.1., i 6.4.1., co deformuje ścisłość wniosków.
4. Jak zauważył Autor, Rozdział 7., wprowadzenie w kraju zasad Eurokodu powinno
wyeliminować wyznaczanie parametrów do projektowania na podstawie dotychczas
stosowanych zależności korelacyjnych za pomocą tzw. geotechnicznych parametrów
wiodących. Niestety praktyka codzienna i inercja czynnych geologów inżynierskich oraz
geotechników aplikuje to, co znają z klasycznej mechaniki gruntów i było adekwatne w
poprzednich modelach. Przedstawiony i opracowany w rozprawie materiał badawczy
dotyczący parametrów wytrzymałościowych i odkształceniowych upoważnia do
sformułowania nowych podstaw i zależności oraz weryfikacji kalibracji. Zasadne jest na ich
podstawie przedstawienie, np.: w przyszłej publikacji, nowej propozycji zasadniczych
uwarunkowań i trendów, szczególnie w obszarze małych odkształceń z wykorzystaniem
wyników sondowania sejsmicznego SCPT, sejsmiką inżynierską CSWS i metody BES
(Bender Element System).
5. Poszukując własnych empirycznych zależności korelacyjnych przyjęto, za Mayn’em i Hegazy,
zależność liniową pomiędzy oporem stożka a prędkością fali, która daje dobre przybliżenie
jedynie w przypadku glin Kiedacza. Czy testowano inne modele do oszacowań lokalnych?
(fig.6.4.2 oraz fig. 6.4.3).
6. Czy termin: degradacja modułu sztywności podczas obciążeń dynamicznych jest najlepszym
nazwaniem osłabienia gruntu w wyniku wymuszeń? Czy degradacja – jest rozumiana przez
Doktoranta, jako obniżenie (język polski) wartości liczbowej modułu ścinania w funkcji
odkształcenia postaciowego?
7. Bardzo istotnym wnioskiem z badania mikrostruktur pod wpływem obciążeń dynamicznych w
przypadku iłu plioceńskiego jest wykazanie, że stopień zorientowania naturalnej struktury
K =38,5% jest wyższy niż pasty iłów (początkowy K =6,2%) po badaniach dynamicznych 5 i
10 Hz wzrasta (K =23 – 27 %). Fotografie 11.1 i 11.2 potwierdzają te wnioski. Jaki zdaniem
Doktoranta jest związek fizyczny obciążeń statycznych (patrz: współczynnik prekonsolidacji)
i efektu częstotliwości obciążenia w kształtowaniu zmian wytrzymałości iłu naturalnego o
cechach tiksotropowych?.
Podsumowując ocenę i sformułowane wnioski rozprawy uważam, że dysertacja stanowi
nowatorskie, szeroko ujęte problemy wpływu obciążeń dynamicznych na wytrzymałość i
odkształcalność charakterystycznych gruntów spoistych Warszawy - pod względem
poznawczym, od warunków in situ do sięgających mikro skali. Wyniki badań i wnioski
uzupełniają stan wiedzy geotechnicznej w obszarze posadowienia obiektów poddanych
obciążeniom dynamicznym, np.: wież elektrowni wiatrowych, jak i aplikacyjnych możliwości
zastosowania przy wbijaniu pali, stabilizacji nasypów, zboczy obciążonych ruchem
samochodowym i kolejowym.
6. Ocena rozprawy
Inspiracja dla podjętego tematu rozprawy doktorskiej K. Kiełbasińskiego, wynika z
dobrej znajomości problemów geologiczno-inżynierskich gruntów podłoża budowlanego
7
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
Warszawy i uznanego dorobku w tym zakresie pracowników naukowych Instytutu
Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej Uniwersytetu Warszawskiego.
W ośrodkach gruntowych rozchodzą się obciążenia dynamiczne (drgania), zasięg ich
rozchodzenia znacznie przekracza obszar wzbudzenia. Obciążenia dynamiczne w gruntach
wywołują cykliczną zmianę stanu naprężeń i odkształceń (stress-strain behaviour) wywołują
zjawiska i procesy niespotykane podczas obciążeń statycznych. Szkodliwość dynamicznych
obciążeń wynika przede wszystkim z powtarzalności przemieszczeń, mimo niewielkich
odkształceń.
Niniejsza praca stanowiła próbę odpowiedzi na pytania:, W jaki sposób zachowują się
grunty, co się dzieje z ich strukturą i właściwościami? Do zasadniczych naukowych osiągnięć
Doktoranta w zdefiniowanym obszarze poszukiwań zaliczyć należy:
zebranie, scharakteryzowanie i podsumowanie oraz usystematyzowanie
właściwości fizycznych i genetycznych badanych bardzo zróżnicowanych gruntów
Warszawy na podstawie wyników bezpośrednich analiz, stanu skonsolidowania,
analizy mikrostrukturalnej, litogenezy,
określenie odmiennych zależności - naprężenie
odkształcanie ε, w warunkach
obciążeń statycznych badanych gruntów, o wysokim stopniu anizotropii,
ustalenie związku powierzchni osłabień (poślizgu, spękań) i potwierdzenie
zmniejszenia wytrzymałości prowadzące do osiągnięcia wartości parametrów
rezydualnych w iłach, podczas gdy w glinach kąt tarcia rezydualny niewiele różni
się od maksymalnego,
określenie bezpośrednimi pomiarami, że obciążenia dynamiczne w różnych
punktach Warszawy mieszczą się w zakresie częstotliwości f = 10-25 Hz, a
prędkość drgań cząstek gruntu nie przekraczają v = 0,2 mm/s, a przyspieszenia
zmieniają się w zakresie a = 1,2-3,2 cm/s2, (współczynnik sejsmiczności Ks = a/g =
0,001-0,003,
uzyskanie w glinach lodowcowych korelacji pomiędzy prędkościami fali
poprzecznej Vs, a oporem na stożku qc, w postaci: Vs = 6 qc + 66,
wykazanie zbieżność prędkości fal sejsmicznych (fali poprzecznej Vs) z wartością
maksymalnego modułu ścinania (sztywności) Gmax,
wskazanie, że niezależnie od struktury i rodzaju testowanego gruntu w zakresie
stosowanych intensywności, obciążenia dynamiczne nie wywołują znaczącego
osłabienia struktury grunty,
opracowanie funkcji degradacji modułu ścinania gruntów poddanych obciążeniom
dynamicznym, jako wyraz osłabienia struktury i zmniejszenia wytrzymałości z
uwzględnieniem częstotliwość zadawanego obciążenia, w postaci:
zbadanie, że ze wzrostem stopnia przekonsolidowania i wskaźnika plastyczności
zmniejsza się wrażliwość gruntów na wpływ obciążeń dynamicznych a w procesie
zniszczenia iłów główną rolę odgrywa powstawanie mikro-zlustrzeń oraz ścięcia
na granicach nieciągłości strukturalnych, przy czym wpływ wzrostu ciśnienia
porowego jest efektem drugorzędnym.
8
Rec. Dok.08122014 Kamil Kiełbasiński
W wymienionych względach otrzymane eksperymentalne dane i dobrze udokumentowane
wyniki - stanowią, zatem oryginalne rozwiązanie Doktoranta, które mogą mieć zastosowanie
bezpośrednio w zagadnieniach praktycznych i wyznaczających dalsze obszary poszukiwań, w
tym metod badań.
Uogólniając uważam, że wnioski w rozprawie są właściwie sformułowane i
syntetyzują wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych i pomiarów terenowych.
Przedstawione są w sposób jasny i zrozumiały w pełni przydatne w geoinżynierii środowiska.
7. Zakończenie
Recenzowana rozprawa doktorska mgr inż. Kamila Kiełbasińskiego jest wykonana w
sposób samodzielny przy twórczej pomysłowości autora w zakresie opracowania nowych
metod badawczych i stosowania metod nowych i tradycyjnych do nowych zadań. Wskazuje na
istotne powiązanie problemu z aktualnym stanem wiedzy i zadaniami praktycznymi. Wyniki
badań są przedstawione poprawnie z punktu widzenia teoretyczno-logicznego i dociekliwości
doktoranta.
Praca zawiera nieliczne uchybienia pisarskie, które nie są istotne i łatwo je usunąć
przygotowując publikacje rozprawy.
Przedstawione przeze mnie uwagi merytoryczne prowokują dysputę, a wątpliwości
nie mają znaczenia zasadniczego dla wysokiej wartości pracy.
Sądzę, że zaznaczone w recenzji krytyczne elementy, będą mogły stanowić początek
naukowej dyskusji podczas publicznej obrony.
8. Wniosek
Stwierdzam, że recenzowana rozprawa doktorska mgr inż. Kamila Kiełbasińskiego pt.:
„Geologiczno-inżynierska i geofizyczna ocena zachowania się gruntów spoistych w przekroju
Doliny Wisły wzdłuż Trasy Siekierkowskiej w Warszawie pod wpływem obciążeń
dynamicznych”, - spełnia wymogi Ustawy z dnia 14 marca 2003 roku o stopniach naukowych
i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki, z późn. zmianami, bowiem jest
oryginalnym rozwiązaniem przez autora zagadnienia naukowego z zakresu geologii
inżynierskiej oraz wykazuje Jego ogólną wiedzę i umiejętności prowadzenia pracy naukowej.
Wnioskuję o dopuszczenie rozprawy do publicznej obrony.
Bydgoszcz, 8 grudnia 2014 roku.
9