Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Analiza granulometryczna

Michał Burtan

Przemysław Bochenek

Bartłomiej Więcek

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu

Kierunek Górnictwo i Geologia

Rok studiów II

Rok akademicki 2011/2012

1.Wstęp teoretyczny.

Analizę granulometryczna wykonuje się w celi określenia składu granulometrycznego

gruntów nieskalistych, a więc wyznaczenia procentowej zawartości występujących w nich
poszczególnych frakcji. Pozwala to w końcowym efekcie na wykreślenie krzywej
uziarnienia oraz ustalenie rodzaju i nazwy badanego gruntu. Jest to podstawowe oznaczenie
przy laboratoryjnych badaniach inżynierosko-geologicznych właściwości gruntów.
Znajomość rodzaju badanego gruntu pozwala na prognozowanie jego właściwości oraz
ustalenie

zakresu

dalszych

badan.

Analizy granulometryczne wykonuje się metodami mechanicznymi(analiza sitowa)

oraz metodami sedymentacyjnymi(analiza areometryczna , pipetowa i in.) Jeśli prawie
wszystkie ziarna w gruncie maja wymiary ponad 0.06 mm. Do oznaczenia jego składu
granulometrycznego stosuje się analizę sitową. Jeśli wszystkie cząstki gruntu maja wymiary
mniejsze niż 0.06 mm stosuje się jedna z metod sedymentacyjnych. Natomiast w przypadku
badania gruntu, który składa się zarówno z ziaren o wymiarach większych od 0.06 mm jak i z
cząstek o wymiarach mniejszych (np. rożne gliny, piaski gliniaste itp.) stosuje się kombinacje
obydwu metod tzn. sitowej i sedymentacyjnej. Ustalenie przedziału granicznego miedzy
zastosowaniem powyższych metod zostało podyktowane głownie względami technicznymi.
Cząstek o wymiarach bardzo drobnych (o średnicy mniejszej niż 0.06 mm) nie można
rozdzielić mechanicznie frakcji na sitach z uwagi na ich zbyt Male wymiary w stosunku do
możliwości konstrukcji sit. Ziarna większe od 0.06 mm nie dadzą się rozdzielić metodą
sedymentacyjną , gdyż szybkość ich opadania jest zbyt duża, a ponadto wykonują w trakcie
opadania ruch wirowy. Podczas gdy jednym z założeń analizy sedymentacyjnej jest swobodne
opadanie cząstek.

Analiza sitowa polega na określeniu składu granulometrycznego gruntu przez

rozdzielenie poszczególnych frakcji w wyniku rozsiewania próbki na znormalizowanych
sitach. Za pomocą tej analizy określa się skład granulometryczny gruntów
sypkich(kamienistych, gruboziarnistych, drobnoziarnistych niespoistych z wyjątkiem piasku
pylastego) i określenia i nazwę. Analiza sitowa jest stosowana również jako badanie
uzupełniające przy określaniu składu granulometrycznego gruntów spoistych i piasku
pylastego jedna z metod sedymentacyjnych.


2.Analiza sitowa.

Sprzęt pomocniczy

1.Komplet 10 sit o wymiarach boków kwadratowych 40. 20. 10. 4. 2. 1. 0,5. 0,25. 0,2. 0,12.
0,08 [mm].
2.Wstrzasarka.
3.Parowniczka o średnicy 5-7 cm
4.Moździerz z tłuczkiem i nakładka gumowa.
5.Szczotla do czyszczenia sit.

2.2 Przebieg ćwiczenia.

1.Próbka gruntu nie powinna zwierać ziaren większych niż 40 mm. Przed przystąpieniem do
oznaczenia trzeba je usunąć.
2.Odwazamy próbkę (większa niż 500 g.)
3.Ustawiamy komplet sit w kolejności od największego do najmniejszego. Pod ostatnim sitem
umieszczamy pojemnik na najdrobniejsze frakcje.
4. Zestaw sit ustawiamy na wstrząsarce.
5.Wsypujemy próbkę gruntu na górne sito i zamykamy wieko.
6. Uruchamiamy wstrząsarkę. Cykl pracy urządzenia trwa około 5 minuty. Przeprowadzamy 2
cykle.
7. Po zakończeniu przesiewania całość pozostałość na każdym sicie przenosi się do
parowniczki i waży.

2.3 Wyniki i obliczenia.

Masa próbki :

567,27 [g]

Zawartość poszczególnych frakcji Z

i

oblicza się w procentach w stosunku do próbki

wysuszonej według wzoru:

gdzie:
Z

i

- procentowa zawartość danej frakcji (%)

m

l

- masa danej frakcji pozostałej na sicie (g)

m

s -

masa szkieletu gruntowego (całej próbki wysuszonej do stałej masy) (g)

Różnica między masą szkieletu gruntowego m

s

a sumą mas wszystkich frakcji

(m

1

+m

2

+m

3

+….+m

n

) nie powinna przekraczać 0,5 % wartości m

s

. przy obliczaniu wyników

różnice te należy rozdzielić na wszystkie frakcje, proporcjonalnie do ich mas. Uzyskane
wyniki nanosie się na wykres uziarnienia.

Otrzymane wyniki posłużyły do wykonania krzywej uziarnienia.

Wymiary oczek

sita[mm]

Masa pozostała na

sicie [g]

Zawartość frakcji

[%]

Suma zawartości

frakcji [%]

pozostałość

2,94

0,52%

0,52%

0,08

15,01

2,66%

3,19%

0,12

1,03

0,18%

3,37%

0,2

0,2

0,04%

3,40%

0,25

32,9

5,84%

9,24%

0,5

64,58

11,46%

20,70%

1

316,07

56,09%

76,79%

2

34,91

6,20%

82,99%

4

95,87

17,01%

100,00%

10

0

0

100,00%

20

0

0

100,00%

40

0

0

100,00%

RAZEM

563,51

100%

-

Z wykresów uziarnienia można wyznaczyć:
-procentową zawartość poszczególnych frakcji(niezbędną do określenia rodzaju gruntu)
-średnice d

10

, d

30

, d

60

, (niezbędne do określenia wskaźników uziarnienia)

Kształt krzywej uziarnienia gruntu charakteryzują dwa wskaźniki:

- wskaźnik różnoziarnistości

3,08

-wskaźnik krzywizny

1,73

gdzie:
d

10

, d

30

, d

60

– średnice ziaren lub cząstek, których wraz z mniejszymi w gruncie jest

odpowiednio 60, 30, 10 %

4.Wnioski
Na podstawi przeprowadzonej analizy sitowej stwierdzamy że jest grunt piaskowo-żwirowy, z
ponad 60% zawartością frakcji psamitowej. Obecnie można zastąpić analizę sitową dużo
szybszymi metodami optoelektrycznymi, np.. metodą ELSIEVE