Gruntoznawstwo.doc

1. Badanie Makroskopowe:

- Barwa (np. jasno-szaro-żółta),

- wilgotność (suchy, mało wilgotny, wilgotny, mokry, nawodniony).

- Wstępna spoistość ( mało-średnio-zwięzło-bardzo-spoisty, niespoisty). 

- Próba wałeczkowania – określa stan gruntów spoistych (zwarty, półzwarty, twardoplastyczny, plastyczny).

- Próba rozcierania w wodzie – określa zawartość ziaren piasku w gruncie spoistym(I - dużo, II –pojedyncze, III - brak).

- Próba rozmakania – dzięki niej określić można spoistość w gruncie spoistym.

2. Oznaczanie parametrów fizycznych i mechanicznych przy pomocy penetrometru tłoczkowego i ścinarki obrotowej.

Celem badania ścinarką obrotową jest szybki pomiar wytrzymałości na ścinanie gruntu (τmax –np. 0.398 [kG/cm2]).

Celem badania penetrometrem tłoczkowym jest oznaczenie stopnia plastyczności (a także spójności gruntu cu w KPa).

Oba badania są badaniami uzupełniającymi makroskopowe badanie gruntu.

3. Azaliza sitowa

Celem analizy sitowej jest ustalenie składu granulometrycznego w badanej próbce gruntu.

Wykonuje się je przesiewając grunt na zestawie znormalizowanych sit. Pozwala to na wykreślenie krzywej uziarnienia oraz ustalenie rodzaju i nazwy badanego gruntu.

U – wskaźnik różnoziarnistości gruntu. W zależności od niego grunt może być równoziarnisty, różnoziarnisty lub bardzo różnoziarnisty.

4. Analiza areometryczna

Celem analizy areometrycznej jest ustalenie składu granulometrycznego gruntu na podstawie

prędkości opadania cząstek mineralnych w zawiesinie wodnej. Badanie to przeprowadza się

metodami sedymentacyjnymi. Oznacza się pomiar zmian gęstości odnośnej zawiesiny za pomocą

aerometru. Wyniki przedstawia się na Krzywiej uziarnienia (zawartość frakcji i ustalenie rodzaju i nazwy badanego gruntu). W ćw. tym bada się glinę piaszczystą Gp.

5. Oznaczenie gęstości właściwej szkieletu gruntowego, porowatości, wskaźnika porowatości i stopnia wilgotności.

Gęstość objętościowa, porowatość, wskaźnik porowatości i stopień wilgotności są wielkościami pochodnymi, których wyznaczenie opisuje cechy fizyczne gruntu.

Gęstość właściwa ρs [Mg/m3] – stosunek masy szkieletu gruntowego do jego objętości ρ = ms/Vs.

Gęstość objętościowa ρd [Mg/m3] - stosunek masy próbki gruntu do całkowitej objętości próbki. ρ d = ms/V

Porowatość n wyraża stosunek objętości porów w próbce materiału porowatego do całkowitej objętości próbki. Bezwymiarowy.

Wskaźnik porowatości e – stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego.

Bezwymiarowy.

Stopień wilgotności Sr określa stosunek objętości wody Vw do całkowitej objętości wolnych

przestrzeni w glebie Vp. Bezwymiarowy.

6. Oznaczanie gęstości objętościowej gruntu i gęstości objętościowej szkieletu gruntowego.

Gęstość objętościowa jest jednym z parametrów charakteryzujących strukturalno-teksturalne właściwości gruntów. Stosujemy tutaj metodę pierścienia tnącego. Gęstość objętościową wykorzystuje się m.in. do:

-  obliczania stateczności zboczy,

-  wyznaczania dopuszczalnych obciążeń gruntu w podłożu budowli,

-  obliczania wielkości osiadań.

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego zależy od porowatości i składu mineralnego gruntu. Im mniejsza porowatość i większa zawartość minerałów o wysokiej gęstości właściwej, tym wyższa wartość gęstości objętościowej szkieletu gruntowego danego gruntu. Stosujemy tutaj metodę wyporu hydrostatycznego wody.

7. Oznaczanie wilgotności naturalnej, granic konsystencji, stopnia plastyczności oraz wskaźnika plastyczności

Celem przeprowadzanego ćwiczenia jest zbadanie wilgotności naturalnej gruntu, obliczenie granicy plastyczności i płynności (met. Casagrande'a), obliczenie wskaźnika plastyczności i stopnia plastyczności.

Wilgotność naturalna gruntu Wn: to stosunek masy wody zawartej w próbce gruntu do masy jej szkieletu gruntowego wyrażony w procentach.

Granica plastyczności Wp: jest to wilgotność jaką ma grunt na granicy stanu twardo- plastycznego i półzwartego, przy której wałeczek uformowany z gruntu pęka w czasie wałeczkowania po osiągnięci średnicy 3mm. 

Granica płynności Wl: jest to wilgotność, jaką ma grunt na granicy stanu miękkoplastycznego i płynnego, przy której bruzda rozdzielająca próbkę gruntu w miseczce aparatu Casagrandego złączy się po 25 uderzeniach miseczki na długości 10mm i wysokości 1mm. 

Wskaźnik plastyczności IP to różnica między granicą płynności a granicą plastyczności: Ip = WL – WP

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.

8. Oznaczenie wilgotności optymalnej gruntu

Wilgotnością nazywamy stosunek masy wody zawartej w danej próbce gruntu w warunkach naturalnych do masy szkieletu gruntowego tej próbki.

Wilgotnością optymalną wopt  nazywamy taką wilgotność, przy której w danych warunkach ubijania można osiągnąć największe zagęszczenie gruntu, a więc maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego.

Gęstością objętościową gruntu (r) szkieletu gruntowego nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do jego objętości.

Gęstością objętościową szkieletu gruntowego (rd) nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości całej próbki.

Maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego wyznacza się doświadczalnie mając do dyspozycji Aparat Proctora. Szczytowy punkt zaznaczony na wykresie określa moment maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego i wilgotności optymalnej.

9. Oznaczenie stopnia zagęszczenia gruntów sypkich

Wskaźnik porowatości gruntu e: to stosunek objętości porów zawartych w próbce gruntu do objętości szkieletu gruntowego.

Porowatość gruntów: to stosunek objętości porów zawartych w próbce gruntu do objętości próbki.

Gęstość objętościowa szkieletu ρd: to stosunek masy szkieletu gruntowego w próbce gruntu do objętości próbki.

Stopień zagęszczenia wyznacza się tylko dla gruntów niespoistych. Jego wielkość zależy przede wszystkim od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziarn. Wartość tę wyznacza się w celu określenia nośności gruntu.

Stopniem zagęszczenia (ID)nazywa się stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.

W ćwiczeniu tym wykorzystujemy cylinder, tłoczek i widełki wibracyjne.

10. Oznaczenie spójności i kąta tarcia wewnętrznego w aparacie dwuosiowego ścinania

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie spójności oraz kąta tarcia wewnętrznego za pomocą aparatu dwuosiowego ściskania – jest to tzw. Aparat Skrzynkowy (prosty) AB. Jest to urządzenie do określania wytrzymałości próbek na ściskanie.

Dynamometr (siłomierz) to przyrząd do pomiaru wartości działającej siły. Działanie: sprężyna wydłuża się pod wpływem działania siły, a jej wartość można odczytać z podziałki, w Niutonach.

Kąt tarcia wewnętrznego jest miarą oporu skały przeciw poślizgowi dwu części względem siebie. (np. gdy powierzchnie potencjalnych osuwisk uzyskają wartość kąta tarcia następuje poślizg).

Spójność gruntu (kohezja) jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym przyciąganiem się cząstek składowych gruntu. Występuje w gruntach spoistych. Zależy od średnicy ziaren, wilgotności, genezy i składu mineralnego.

11. Oznaczenie Oznaczenie edometrycznych modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej

Ściśliwością gruntu nazywamy zdolność gruntu do zmniejszania swojej objętości pod wpływem obciążenia. W przypadku rozdrobnionych gruntów mineralnych zmniejszanie się objętości gruntu pod wpływem obciążenia jest wynikiem zmniejszania się objętości porów wskutek wzajemnego przesuwania się ziaren i cząstek gruntu. W procesie tym następuje wyciskanie wody i powietrza wypełniających pory gruntowe.

Ściśliwość gruntu zależy głównie od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, wilgotności, składu mineralnego (zwłaszcza frakcji iłowej).

Miarą ściśliwości gruntu jest moduł ściśliwości, który jest w pewnym sensie odpowiednikiem modułu sprężystości ciał sprężystych. Grunt nie jest jednak ciałem w pełni sprężystym i odkształcenia zachodzące w nim pod wpływem przyłożonych obciążeń są sumą odkształceń sprężystych i trwałych, dlatego wykres ściśliwości nie pokrywa się z wykresem odprężenia. Jest wiele możliwości badania ściśliwości gruntu zarówno w terenie jak i w laboratorium. Badanie ściśliwości w laboratorium wykonuje się w aparacie zwanym edometrem, dlatego też parametr uzyskany w wyniku tego badania nazywa się edometrycznym modułem ściśliwości. Zależność między obciążeniem a odkształceniem jest funkcją wyższego rzędu, ilustracją której jest krzywa ściśliwości.