PL: Analiza wpływu zmian warunków klimatycznych na właściwości gruntów wysadzinowych | EN: Analysis of the impact of climate change on the properties of frost susceptible soils

abstractPL: Praca obejmuje analizę wpływu zmian klimatu na właściwości gruntów wysadzinowych. Grunty te są podatne na negatywne działanie mrozu, w efekcie którego dochodzi do ich deformacji. Rosnące temperatury zarówno w okresie letnim, jak i zimowym oraz intensyfikacja występowania ekstremalnych zjawisk atmosferycznych mają negatywny wpływ na środowisko, konstrukcje inżynierskie i ich podłoże, co przekłada się także na bezpieczeństwo ludności. Celem pracy jest określenie wpływu wzrostu średnich temperatur w okresie zimowym na proces wysadzinowości podłoża gruntowego. Praca opiera się na przeglądzie literatury problemowej oraz analizie danych meteorologicznych z ostatnich 5 dekad. Główną część stanowią badania laboratoryjne związane z określeniem podstawowych parametrów badanego gruntu oraz badaniem procesu wysadzinowości w zróżnicowanych warunkach temperaturowych. Na początku przedstawiono teorię dotyczącą zmian warunków klimatycznych. Omówiono problematykę gruntów wysadzinowych wraz z opisem mechanizmu powstawania wysadzin, a także ich wpływu na zmianę właściwości gruntów. W części badawczej, po określeniu podstawowych parametrów gruntu, przeprowadzono badania wysadzinowości. W pierwszej kolejności testy wykonano przy temperaturach mrożenia -25°C, -20°C, -15°C, -10°C wyznaczonych na podstawie analizy danych meteorologicznych z okresu 1980-2020. Następnie, na podstawie prognoz dalszego wzrostu temperatur w nadchodzących latach, przeprowadzono badanie dla temperatur -7,5°C, -5°C, -2,5°C. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że bardzo niskie temperatury (-25°C, -20°C, -15°C) nie powodują znaczących deformacji gruntu. Wyraźne zmiany w strukturze i zmianie objętości na skutek powstawania soczewek lodowych zaobserwowano przy temperaturach -10°C, natomiast najbardziej niekorzystną sytuację odnotowano przy temperaturze -7,5°C. Nastąpił przyrost wysokości o 21%, efektem którego była zmiana struktury gruntu na 60% wysokości próbki. Przy dalszym wzroście temperatur (-5°C i -2,5°C) zakres negatywnego oddziaływania mrozu zaczął maleć. Bazując na przeprowadzonych analizach jednoznacznie stwierdzono, że zmiany klimatu mają istotny wpływ na zakres i wielkość wysadzin mrozowych. Obecnie, ze względu na średnie temperatury w okresie zimowym na terenie Polski na poziomie -10°C, mamy bardzo niekorzystne warunki sprzyjające powstawaniu wysadzin mrozowych i w najbliższych dziesięcioleciach problem ten, z uwagi na dalsze ocieplenie klimatu, będzie się pogłębiał. W dalszej perspektywie, przy utrzymującym się wzroście temperatur problem wysadzinowości może jednak zacząć się niwelować.

abstractEN: The work includes an analysis of the effects of climate change on the properties of frost sesceptible soils. These soils are susceptible to the negative effects of frost, resulting in deformation. Rising temperatures in both summer and winter and the intensification of the occurrence of extreme weather events have a negative impact on the environment, engineering structures and their substrates, which also translates into the safety of the population. The aim of this study is to determine the impact of an increase in average temperatures during the winter period on the blasting process of the subsoil. The work is based on a review of the problem literature and an analysis of meteorological data from the last 5 decades. The main part consists of laboratory tests related to the determination of the basic parameters of the investigated soil and the study of the blastability process under varying temperature conditions. At the beginning, the theory of changes in climatic conditions is presented. The problem of blow-out soils is discussed, along with a description of the mechanism of the formation of blow-outs, as well as their influence on the change of soil properties. In the research part, after determining the basic soil parameters, blastability tests were carried out. Firstly, the tests were performed at freezing temperatures of -25°C, -20°C, -15°C, -10°C determined on the basis of the analysis of meteorological data for the period 1980-2020. Then, on the basis of forecasts of further temperature increases in the coming years, the test was carried out for temperatures of -7.5°C, -5°C, -2.5°C. Based on the results, it was found that very low temperatures (-25°C, -20°C, -15°C) do not cause significant ground deformation. Distinct changes in the structure and volume change due to the formation of ice lenses were observed at -10°C, while the most unfavourable situation was observed at -7.5°C, where a 21% increase in height occurred, resulting in a change in the soil structure at 60% of the sample height. With further increases in temperature (-5°C and -2.5°C), the extent of the negative impact of frost began to decrease. Based on the analyses carried out, it was clearly established that climate change has a significant impact on the extent and magnitude of frost blasting. At present, with average winter temperatures in Poland at -10°C, we have very unfavourable conditions conducive to the formation of frost blowouts and, due to further climate warming, this problem will worsen in the coming decades. In the long term, however, with a sustained rise in temperatures, the problem of frost exudation may begin to level out.

status: finished