WYKŁAD VI – 17.11.2010
1. Granica płynności wg Wasiliewa – wilgotność wyrażona %, jaką ma masa gruntowa, w którą stożek Wasiliewa zanurza się dokładnie na głębokość 10 mm.(wg Wasiliewa WL z _ u góry, WL u Casagrande)
2. Nomogram Casagrande – w celu identyfikacji gruntów spoistych, podaje się tzw. kartę plastyczności Casagrande. Grunty spoiste są na niej podzielone w zależności od granicy płynności oraz od wskaźnika plastyczności.
3. Skurczliwość – skurczem gruntu nazywa się zmniejszenie jego objętości w wyniku wydzielenia wody przy wysychaniu (wyparowywaniu wody pod działaniem różnych temperatur) lub przy rozwinięciu procesów fizykochemicznych (osmoza). Skurcz gruntu potęgowany jest przez rozwinięty system korzeniowy roślin.
Granica skurczalności ws, oznaczona jest laboratoryjnie lub ze wzoru:
ws = wL – 1,25wP, gdzie wL – granica płynności, wP – granica plastyczności
Odkształcenie skurczu – wyrażone jest symbole εsh lub εsi opisane wzorem:
εsh = Δh/h0, gdzie: Δh – zmniejszenie wysokości próbki po suszeniu,
h0 – wysokość początkowa próbki
4. Ekspansywność – pęcznienie gruntu: pęcznienie gruntu polega na powiększeniu ich objętości przy pochłanianiu wody. Zdolność pęcznienie związana jest z hydrofilnym charakterem minerałów ilastych, wchodzących w skład gruntów spoistych oraz ich dużą powierzchnią właściwą. Pęcznienie gruntu może prowadzić do ich rozpadu pod działaniem wody powodując rozmakanie gruntu.
Czynniki wypływającymi na charakter pęcznienia gruntów są:
a. skład i struktura gruntu – skład mineralny i granulometryczny, skład kationów wymiennych, cechy strukturalno-teksturalne, wilgotność
b. skład chemiczny i stężenie roztworu wodnego współdziałającego z gruntem
c. wartość obciążenia zewnętrznego
d. wilgotność początkowa gruntu
W miarę wzrostu wilgotności pęcznienie ulega zmniejszeniu.
Wskaźnik pęcznienia Vp – iloraz przyrostu objętości próbki gruntu ΔV po maksymalnym pęcznieniu do objętości pierwotnej V.
Vp = ΔV/V
Ciśnienie pęcznienia Pc – jakie powstaje wówczas, gdy nie ma możliwości zmian objętościowych w procesie pęcznienia gruntu (ciśnienie pęcznienia jest równe jednostkowemu obciążeniu normalnemu, jakie należy przyłożyć na powierzchnię próbki gruntu w edometrze, gdy znajdie się ona w kontakcie z wodą, aby jej zmiany wysokości (pęcznienia) były równe zeru).
5. Wskaźnik ekspansji EI – to stosunek różnicy wysokości próbki przed i po nasyceniu wodą (przy stopniu nasycenia 9-51%) do wysokości początkowej próbki (naruszonej i zagęszczonej pod obciążeniem 7 kPa). Obliczany ze wzoru:
EI = Δh/H1 x 100%, gdzie: Δh – różnica wysokości próbki przed i po badaniu (H1-H2), H1 – wysokość pierwotna próbki (wysokość przed badaniem), H2 – wysokość próbki po badaniu
6. Plastyczność gruntu – zdolność gruntu do poddawania się trwałym (nieodwracalnym) odkształceniom przy stałej objętości, bez pęknięć i kruszenia się; cechę tę wykazują tylko te grunty, które zawierają w swoim składzie cząstki minerałów ilastych.
7. Wskaźnik plastyczności Ip – jest to różnica pomiędzy granicą płynności i granicą plastyczności (zakres wilgotności wyznaczony granicami), oznacza, ile wody w procentach (w stosunku do masy szkieletu) wchłania dany grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w półpłynny.
Ip = WL – WP, gdzie WP – granica plastyczności, WL – granica płynności
Podział gruntów wg spoistości: jeżeli wskaźnik plastyczności jest większy niż 1%, to grunt jest gruntem spoistym.
W oparciu o wartość wskaźnika plastyczności możemy podzielić grunty w obrębie wilgotności plastycznej:
wn<ws – stan zwarty
ws<wn</= wp – stan półzwarty
wp<wn</=wp+0,251Ip – stan twardoplastyczny
wp+0,25Ip<wn</=wp+0,50Ip – stan plastyczny
wp+0,50Ip<wn</=wL – stan miękkoplastyczny
wL<wn – stan płynny
8. Stopień plastyczności IL – jest to stosunek różnicy wilgotności naturalnej danego gruntu i granicy plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy plastyczności. Wskaźnik ten określa, jaką konsystencję ma badany grunt oraz odzwierciedla właściwości gruntu w stanie in situ:
IL = wn-wp/wL-wp
Gdy: IL<0 – stan zwarty lub półzwarty (w celu dokładniejszego rozdzielenia należy oznaczy granicę skurczu
0<IL</=0,25 – stan twardoplastyczny
0,25<IL</=0,50 – stan plastyczny
0,50<IL</=1,00 – stan miękkoplastyczny
1,00<IL – stan płynny
9. Zależność liczby uderzeń (z aparatu Casagrande) od wilgotności gruntu spoistego.
Bentonit – monomineralna skała składająca się z montomorillonitu.
10. „Antropogeniczna” zmienność wskaźnika plastyczności – np. dodawanie do gruntu wapna w celu ograniczenia jego [gruntu] wskaźnika plastyczności.
11. Aktywność koloidalna gruntów (wg Skemptona) – parametr określający zdolność minerałów frakcji iłowej do wiązania wody w danych warunkach, w granicach plastycznego stanu gruntu.
A = Ip/fi, gdzie A – „aktywność koloidalna”, fi – zawartość frakcji iłowej w danym gruncie
Podział gruntów ze względu na aktywność koloidalną:
A<0,75 – nieaktywne
0,75<=A<1,25 – przeciętnie aktywne
1,25<=A<2 – aktywne
A>=2 – bardzo aktywne
Do obliczania wilgotności przy granicy płynności możemy także skorzystać ze wzoru:
WL = w x (N/25)0,121, gdzie: N – liczba uderzeń o podstawkę; w – wilgotność gruntu, w którym bruzda w aparacie Casagrande uległa zasklepieniu
12. Tiksotropia (wg Freundlicha) – izotermiczny i odwracalny proces przejścia żelu w zol, wywołany pracą mechaniczną. Odwracalność procesu następuje z pewnym opóźnieniem w stosunku do zaniku bodźca mechanicznego.
Grunty tiksotropowe to grunty nieskaliste, małospoiste, często nawodnione, które pod wpływem krótkotrwałego lub cyklicznego (dynamicznego) obciążania mechanicznego wykazują zdolność do przejścia w stan zawiesiny bez fazy przejściowej (ośrodka lepko-plastycznego). Z momentem zaniku obciążenia zawiesina (zol) przechodzi ponownie w stały stan agregatowy (żel, pastę).
a_ziomek