Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

w Suwałkach

Instytut Politechniczny

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Temat ćwiczenia:

Oznaczanie modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej

gruntu metodą edometryczną

Numer ćwiczenia: 6

Laboratorium z przedmiotu:

Mechanika gruntów

Studia stacjonarne

Kod: BS5093

Suwałki 2012

1

1. WST

Ę

P

1.1. Ściśliwość gruntu - jest to właściwość, polegająca na zmniejszaniu się objętości gruntu
pod wpływem przyłożonego obciążenia, a odprężenie - jest to przyrost objętości gruntu
po zmniejszeniu obciążenia.
1.2. Miarami ściśliwości gruntu są moduły odkształcenia (ściśliwości), a miarą odprężenia -
moduł odprężenia. Wartości modułów zależą od sposobu badania i od zakresu naprężeń.
1.3. Moduły odkształcenia - są to iloczyny stosunku przyrostu obciążenia jednostkowego do
jednostkowego przyrostu odkształcenia.
1.3. Metody badania modułów odkształcenia:
1.3.1. Moduły pierwotnego E

0

i wtórnego E odkształcenia gruntu ( w warunkach możliwej

bocznej rozszerzalności gruntu) bada się w terenie metodą próbnego obciążenia gruntu
płytą sztywną lub świdrem talerzowym.

1.3.2. Edometryczne moduły odkształcenia gruntu (w warunkach niemożliwej bocznej
rozszerzalności gruntu) bada się w laboratorium w edometrze, modelując stan naprężeń
w gruncie pod budowlą:
- edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M

0

, charakteryzuje osiadanie podłoża w

zakresie naprężeń dodatkowych,
- edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M, charakteryzuje osiadanie podłoża w zakresie
naprężeń wtórnych,
- edometryczny moduł odprężenia M charakteryzuje odprężenie podłoża w zakresie
odciążenia gruntu wykopem.

Edometryczne moduły odkształcenia wykorzystuje się min. przy obliczaniu osiadania

fundamentów według PN-81/B-03020 p-t 3.5.3.
1.3.3. Edometryczne moduły ściśliwości gruntu oblicza się według wzorów:

M

h

h

i

i

i

i

0

1

=

=

−

∆

∆

∆

σ

ε

σ

, kPa

M

h

h

i

i

i

=

−

∆

∆

σ

1

, kPa

gdzie:

∆

σ

σ

σ

i

i

i

=

−

−

1

, kPa,

∆

h

h

h

i

i

i

=

−

−

1

, mm,

h

i-1

- wysokość próbki przed zwiększeniem naprężeń z

σ

i

−

1

do

σ

i

,

h

i

- wysokość próbki po zwiększeniu naprężeń z

σ

i

−

1

do

σ

i

,

ε

=

−

∆

h

h

i

i

1

- odkształcenie względne próbki, - .

1.3.4. Wskaźnik skonsolidowania gruntu wyrażony jest wzorem:

β

=

M

M

0

, - .

1.3.5. Edometryczny moduł odprężenia gruntu oblicza się według wzoru:

M

h

h

i

i

i

=

∆

∆

σ

, kPa ,

gdzie:

∆

σ

i

- zmniejszenie naprężeń, kPa,

h

i

- wysokość próbki przed zmniejszeniem naprężeń, mm,

∆

h

i

- zwiększenie wysokości próbki po zmniejszeniu naprężeń o

∆

σ

i

, mm.

2

1.3.6. Obciążenie i odciążenie próbki realizuje się stopniowo; sposób obciążania próbki w
edometrze powinien modelować projektowany stan naprężeń pod budowlą:
- I obciążenie - (od 0 kPa do wartości zbliżonej do naprężenia pierwotnego

σ

ρ

z

na

głębokości pobrania próbki do badania) stopniami obciążeń: 12,5; 25; 50; 100; 200; 400;
800 kPa ,
- odciążenie - stopniami odciążenia: 200; 50; 12,5 kPa,
- II obciążenie - (od 12,5 kPa do naprężeń od budowli

σ

zq

na rozpatrywanej głębokości)

stopniami jak przy I obciążeniu.

1.3.7. Odczyty osiadań dla każdego stopnia obciążenia wykonuje się po czasach: 1; 2; 5; 15;
30min; 1; 2; 4; 19; 24; 48; 72h i co 24h aż do momentu umownej stabilizacji osiadań.
1.3.8. Umowna stabilizacja osiadań - stan, gdy zmiana osiadań próbki, w okresie od 1 do 4h
lub od 4 do 19h od momentu zmiany obciążenia, nie przekroczyła 0,001mm.

2. CEL i ZAKRES

Ć

WICZENIA LABORATORYJNEGO

Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest opanowanie umiejętności badania modułów

ś

ciśliwości gruntów, potrzebnych m.i n. do sprawdzania II stanu granicznego gruntów pod

fundamentami budowli.

Badania edometryczne przeprowadza się dla próbek NNS gruntów spoistych oraz

gruntów organicznych. Dla innych gruntów moduły ściśliwości bada się metodami polowymi
lub odczytuje z PN-81/B-03020 Rys.7. na podstawie nazwy gruntu oraz I

D

lub I

L

.

3. METODYKA BADA

Ń

3.1. Modułów E

0

; E - według Instrukcji ITB nr 232/1980.

3.2. Modułów M

0

; M - według PN-88/B-04481 p-t 6.1.

4. WYMAGANIA BHP

- należy zachować ostrożność przy obciążaniu próbki - obciążniki na wieszak edometru
należy zawieszać naprzemianlegle podłużnymi szczelinami, by zapobiec ich zsunięciu się,
- należy pozostawić porządek na stanowisku badawczym.

5. SPRAWOZDANIA STUDENCKIE

5.1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

W ćwiczeniu badane są edometryczne moduły odkształcenia gruntu spoistego.

5.2. Opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji eksperymentu
- należy zaplanować i wypisać kolejność czynności ( w punktach) oraz symbole wyników,
otrzymanych z kolejnych czynności.

3

5.3. Zestawienie wyników badań.

5.3.1. Badanie makroskopowe rodzaju gruntu:.....................................................................

...............................................................................................................................

i stanu gruntu : X=..............................stan:........................

I

L

=...........

÷

................

5.3.2. Wyniki badań w edometrze próbki gruntu pobranego w terenie:

ETAP

σ

i

[kPa]

Wskazania czujnika odkształceń osiowych*

[mm]

po czasach t

Wysokość próbki h

i

[mm]

po czasach t

0

1’

2’

5’

0

1’

2’

5’

0,0

-

-

-

20,00

-

-

-

I

12,5

-

-

OBCIĄ-

25,0

-

-

Ż

ENIE

50,0

-

-

100,0

-

-

200,0

-

-

ODCIĄ- 50,0

-

-

Ż

ENIE

12,5

-

-

25,0

-

-

II

50,0

-

-

OBCIĄ-

100,0

-

-

Ż

ENIE

200,0

-

-

*

Uwaga: Nie uwzględniono odkształceń własnych edometru.

5.4. WNIOSKI

5.4.1. Sporządzić na papierze milimetrowym w skali wykres ściśliwości gruntu

h

f

i

i

=

(

)

σ

.

5.4.2. Obliczyć wartości modułów

M

;

M

;

M

0

w poszczególnych, założonych zakresach

naprężeń: 12,5-50; 50-100; 100-200 kPa.

5.4.3. Obliczyć wskaźniki skonsolidowania gruntu

M

M

0

=

β

w zakresach jak wyżej.

5.4.4. Sprawdzić rząd wielkości otrzymanych wyników według PN-81/B-03020 Rys.7 oraz
Tab.3.

6. LITERATURA

PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
PN-B-02481: 1998 Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki
miar.
PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia
statyczne i projektowanie.
Instrukcja ITB nr 232/1980 Instrukcja wykonywania próbnych obciążeń gruntu płytą
sztywną i świdrem talerzowym.
Myślińska E.: Laboratoryjne badania gruntów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
1992.
Pisarczyk S., Rymsza B.: Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Wydawnictwa
Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1988.
Steckiewicz R., Karska Z.: Laboratorium z mechaniki gruntów. Wydawnictwa Politechniki
Białostockiej, 1981.