1

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GRUNTÓW.

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GRUNTÓW.

STANY FIZYCZNE GRUNTÓW SYPKICH

STANY FIZYCZNE GRUNTÓW SYPKICH

I SPOISTYCH

I SPOISTYCH

MECHANIKA GRUNTÓW I

MECHANIKA GRUNTÓW I

FUNDAMENTOWANIE

FUNDAMENTOWANIE

Budownictwo semestr 4

Budownictwo semestr 4

Wykład 3

Wykład 3

2

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GRUNTU

Ośrodek gruntowy składa się z oddzielnych ziaren i cząstek,
tworzących

szkielet

gruntowy

,

pomiędzy

którymi

występują puste przestrzenie zwane

porami

. W porach

gromadzi się

woda

. Może ona całkowicie wypełniać pory i

wtedy mówimy o gruntach

nasyconych

, lub tylko

częściowo, i wówczas w porach znajduje się również
powietrze i para wodna.

W świetle tak scharakteryzowanej
struktury gruntów mówimy o ich
trójfazowej budowie:

-

faza stała

– ziarna i cząstki

mineralne

stanowiące

szkielet

gruntowy,

-

faza ciekła

– woda znajdująca się

w porach,

-

faza gazowa

– głównie powietrze

znajdujące się w porach.

3

Na podstawie wzajemnych zależności pomiędzy podstawowymi
fazami gruntu, a ściślej ich masami i objętościami, wprowadza
się definicje podstawowych cech fizycznych gruntów.

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego

– jest to stosunek

masy szkieletu gruntowego do jego objętości













3

3

s

s

s

m

t

;

cm

g

,

V

m

Gęstość właściwa zależy od składu mineralnego fazy stałej
gruntu, np. dla pias-ków na terenie Polski, składających się
głównie z ziaren kwarcowych jest równa 2,65 g/cm

3

, zaś dla

gruntów spoistych, w szkielecie których dominują minerały
ilaste 2,66 – 2,78 g/cm

3

.

Z pojęciem gęstości właściwej związane jest określenie

ciężaru właściwego

:





























3

3

3

2

3

3

s

s

s

s

s

s

m

kN

m

N

10

s

m

m

kg

10

,

g

V

g

m

V

G

4

W laboratorium 

s

wyznacza się najczęściej przy użyciu

piknometru

, czyli kolby szklanej z zaznaczoną na szyjce

kreską. Przebieg oznaczenia:

1. ważymy pusty, suchy i czysty piknometr –

m

t

,

2. wsypujemy do piknometru wysuszony grunt - próbka

NU

,

(grunt spoisty po wysuszeniu należy dokładnie rozdrobnić w
moździerzu) i ważymy –

m

g

,

3. dolewamy wody do 2/3 objętości, gotujemy przez 0,5
godziny (dla odpo-wietrzenia) i, po ostudzeniu oraz
dopełnieniu wodą do kreski, ważymy –

m

wgt

,

4. po opróżnieniu piknometru, nalewamy samej wody do kreski
i ważymy –

m

wt

,

Na podstawie powyższego schematu można napisać:

wgt

t

g

wt

w

t

g

w

wgt

t

g

wt

t

g

s

s

s

m

)

m

m

(

m

)

m

m

(

m

)

m

m

(

m

m

m

V

m































4

2 -
1

3

5

Gęstość objętościowa gruntu

– jest to stosunek masy próbki

gruntu do jej objętości













3

3

m

m

t

;

cm

g

V

m

Wartość gęstości objętościowej gruntu zależy od jego składu
mineralnego, wil-gotności i porowatości. Jest jednym z
podstawowych, najczęściej wykorzys-tywanych w obliczeniach
geotechnicznych, parametrów. Jej znajomość jest niezbędna do
wyznaczenia nośności podłoża, obliczenia parcia gruntu na
konstrukcje oporowe, sprawdzenia stateczności zboczy i w wielu
innych zagad-nieniach. Istnieje również pojęcie

ciężaru

objętościowego

gruntu, który można obliczyć z zależności:

















3

m

kN

g

Znanych jest kilka metod oznaczenia gęstości objętościowej w
laboratorium lub bezpośrednio w terenie. Wszystkie one różnią
się między sobą sposobem ustalenia objętości próbki gruntu. W
laboratorium stosuje się do tego celu metodę pierścienia, metody
rtęciowe, czy metodę parafinowanej próbki, zaś w terenie
wykorzystuje się objętościomierze piaskowe, wodne itd. Dla
gruntów sypkich „in situ” stosuje się również oznaczenie gęstości
metodami izotopowymi.

6

Przykładowo podaje się sposób przeprowadzenia oznaczenia
gęstości objętościowej gruntów spoistych przy pomocy

pierścienia tnącego

.

Jest

to

stalowy

pierścień

o

objętości 10 – 50 cm

3

,

którego

jedna krawędź jest zaostrzona (1),
umieszczony w obudowie (2). Sam
pierścień należy zważyć (

m

p

) oraz

pomierzyć

jego

średnicę

wewnętrzną

i

wysokość

dla

ustalenia objętości (

V

p

).

Pierścień ustawiamy zaostrzoną stroną na wyrównanej
powierzchni próbki gruntu spoistego i równomiernie wciskamy.
Po wypełnieniu gruntem ścina się jego nadmiar z obu stron
pierścienia, prowadząc zawsze nóż od środka ku krawędziom
pierścienia. Po oczyszczeniu powierzchni zewnętrznej waży się
pierścień z gruntem (

m

pg

). Gęstość objętościową oblicza się ze

wzoru:

p

p

pg

m

V

m

m

V

m









Gęstość objętościową gruntów

sypkich

oznacza się analogicznie

jak pierścieniem, tylko stosuje

cylinder

cienkościenny o objętości

500 - 1000 cm

3

. Do oznaczenia

naturalnej

gęstości objętościowej

należy

zawsze

stosować próbki

NNS

.

7

Wilgotność gruntu

– jest to stosunek masy wody zawartej w

gruncie do masy szkieletu gruntowego (wysuszonego gruntu):

[%]

100

m

m

w

lub

[-]

m

m

w

s

w

s

w







Wilgotność wyraża się w postaci ułamka dziesiętnego lub w
procentach. Do oznaczenia w laboratorium stosuje się metodę
„suszarkową”:

- ważymy dwa puste naczynka (parowniczkę) –

m

t

,

- do naczynek wkładamy fragmenty próbki gruntu o
wilgotności naturalnej NW, o masie zależnej od rodzaju gruntu
(dla spoistych ok. 30-50 g), i ważymy –

m

mt

,

- naczynka z próbką wstawiamy do suszarki i w temperaturze
105 - 110ºC suszymy do „stałej masy”, czyli tak długo, aż masa
przestaje się zmniejszać, i ważymy –

m

st

,

- wilgotność obliczamy ze wzoru: i
obliczamy wartość średnią.

m

m

m

m

m

m

w

t

st

st

mt

s

w









W procesie suszenia zostaje odparowana woda wolna, zawarta
w porach gruntu. Nadal pozostaje w gruncie woda silnie
związana z powierzchnią cząstek i zawarta w strukturze
minerałów budujących szkielet.

8

Trzy dotychczas omówione cechy gruntu:



s

,



oraz

w

oznacza się w sposób

bezpośredni

, na drodze badań

laboratoryjnych lub polowych. Wartości innych parametrów
gruntu, których definicje będą podane, można obliczyć,
przyjmując wymienione wyżej parametry jako dane.

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego

- jest to

stosunek masy szkie-letu gruntowego próbki do objętości
całej próbki













3

3

s

d

m

t

;

cm

g

,

V

m

Korzystając

z

wcześniej

wprowadzonych

wielkości

otrzymamy wzór na obli-czenie 

d

Wartość 

d

wykorzystujemy m. in. do obliczenia porowatości i

wskaźnika

po-rowatości

oraz

stopnia

i

wskaźnika

zagęszczenia gruntu.





[%]

w

100

100

w

1

w

1

w

-

V

m

w

m

V

m

m

V

m

d

d

d

s

m

w

m

s

d



































































3

d

d

m

kN

,

g

9

Porowatość

- jest to stosunek objętości porów w próbce do

objętości całej próbki

 





,

V

V

n

p

Porowatość oblicza się ze wzoru:

s

d

s

d

s

d

s

s

s

s

s

p

1

1

1

m

V

m

V

m

V

V

V

V

V

V

n































Wskaźnik porowatości

- jest to stosunek objętości porów do

objętości szkieletu

 





,

V

V

e

s

p

e

1

e

n

,

n

1

n

V

V

V

V

V

V

V

V

V

e

oraz

1

1

1

m

V

m

V

m

V

V

V

-

V

V

V

e

p

p

p

p

d

d

s

s

s

d

s

s

s

s

s

s

s

s

p















































Korzystając z
definicji można
napisać:

10

Znajomość porowatości oraz wskaźnika porowatości jest
niezbędna m in. dla oceny właściwości filtracyjnych gruntów
(szczególnie sypkich). Porowatość piasków i żwirów zawiera
się w przedziale 0,20 - 0,55, zaś gruntów spoistych osiąga
wartości 0,20 - 0,70. Wskaźnik porowatości piasków i żwirów
wynosi 0,25 - 1,22, a dla gruntów spoistych może osiągnąć
nawet 2,30 (iły).

Rozpatrując

hipotetyczny

grunt

składający się z ziarn kulistych o
jednakowej

średnicy,

minimal-na

porowatość występuje w układzie
„kula oparta na trzech kulach” i
wynosi n

min

= 0,258, zaś maksymalna

w układzie „kula nad kulą” - n

max

=

0,476. Porowatości równoziarnistych
piasków i żwirów zwykle mieszczą się
w tych granicach.

Można się również spotkać z pojęciem porowatości

wewnętrznej

. Dotyczy ona głównie naturalnych gruntów,

których ziarna są pochodzenia wulkanicznego. Występują w
nich pustki, całkowicie zamknięte, wypełnione gazami.
Analogiczna

sytuacja

występuje

również

w

gruntach

antropogenicznych jakimi są żużle elektrowniane lub
wielkopiecowe.

11

Gęstość objętościowa przy pełnym nasyceniu wodą

- jest

to stosunek masy próbki gruntu, której pory są całkowicie
wypełnione wodą -

m

mr

do objętości tej próbki gruntu.

m

wr

- masa wody wypełniającej całkowicie pory.

Ciężar objętościowy gruntu z uwzględnieniem wyporu

-

jest to stosunek

efektywnego

ciężaru elementu gruntu

znajdującego się poniżej lustra wody gruntowej do jego
objętości:



















































3

sr

sr

3

3

w

d

w

p

s

wr

s

mr

sr

m

kN

,

g

m

t

;

cm

g

,

n

V

V

m

V

m

m

V

m

lwg

W

G

G = V·

sr

- ciężar elementu gruntu

W = V· 

w

- wypór tego elementu

V - objętość elementu

w

sr

w

sr

V

V

V

V

W

G

'



























12

W praktyce ciężar objętościowy gruntu z uwzględnieniem
wyporu oblicza się według wzoru wyprowadzonego poniżej:



























 





n

1

n

1

n

1

n

1

V

V

V

n

1

V

V

n

1

V

G

n

1

n

'

w

s

w

s

w

p

s

w

s

s

w

s

w

d

w

w

d

w

sr





























































































Przy definiowaniu podstawowych parametrów fizycznych gruntu
pojawiło się pojęcie

„próbka gruntu”.

Jest to niewielka zwykle porcja

gruntu, pobierana w trakcie rozpoznawczych badań polowych
(wierceń, sondowań, wykopów próbnych itp.) dla wykorzystania do
badań laboratoryjnych i makroskopowych. W geotechnice próbki
pobierane są według 3 kategorii stosowanych metod:

-

kat. A

– są to metody umożliwiające pobranie próbek w stanie

rzeczywistego zalega-nia, o zachowanej naturalnej strukturze (

NNS

),

wilgotności i uziarnienia,

-

kat. B

– pobierane są próbki w stanie rzeczywistego zalegania, w

sposób zapewnia-jący zachowanie naturalnej wilgotności (

NW

) i

uziarnienia,

-

kat. C

– próbki pobrane są w sposób gwarantujący zachowanie

naturalnego uziarnie-nia gruntu (

NU

).

Próbki powinny być zaopatrzone w metryczkę z opisem: data i
miejsce pobrania, numer otworu, głębokość pobrania, itd.

13

STANY FIZYCZNE GRUNTÓW SYPKICH

Właściwości gruntów sypkich, z punktu widzenia ich
przydatności

jako

podłoża

budowlanego,

zależą

od

zagęszczenia oraz wilgotności, i są uzależnione od dwóch
podstawowych parametrów:

-

stopnia zagęszczenia

,

-

stopnia wilgotności

.

Stopień zagęszczenia

I

D

gruntów sypkich stanowi stosunek

zagęszczenia gruntu w stanie naturalnym do największego,
możliwego w danych warunkach, zagęszczenia tego gruntu.

a)

objętość

próbki

piasku najbardziej

rozluźnio

-

nego

,

b) objętość próbki w

stanie

naturalnym

,

c)

objętość

próbki

piasku najbardziej

zagęszczo

-

nego

.

14

Zagęszczenie gruntu w stanie naturalnym określa się jako
różnicę objętości prób-ki w stanie najluźniejszym

V

max

i

naturalnym

V=V

n

, zaś największe możliwe zagęszczenie

określa różnica pomiędzy objętością próbki gruntu w stanie
luźnym

V

max

i najbardziej zagęszczonym

V

min

. Można to wyrazić

wzorem:

min

max

n

max

s

min

p

s

max

p

s

pn

s

max

p

min

p

max

p

pn

max

p

min

max

n

max

D

e

e

e

e

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

I

























Biorąc pod uwagę, że wartości odpowiednich wskaźników
porowatości można wyznaczyć z zależności:

dn

dn

s

n

max

d

max

d

s

min

min

d

min

d

s

max

e

oraz

e

;

e































po podstawieniu ich do powyższego wzoru i uporządkowaniu,
otrzymamy:

dn

max

d

min

d

max

d

min

d

dn

D

I





















15

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia wyróżniamy dla
gruntów sypkich następujące

stany zagęszczenia

:

-

luźny

(ln)

I

D

 0,33,

-

średnio zagęszczony (szg)

0,33 < I

D

 0,67,

-

zagęszczony (zg)

0,67 < I

D

 0,80,

-

bardzo zagęszczony (bzg)

0,80 < I

D

 1,0.

Oczywiste jest, że im wyższą wartość osiąga I

D

, tym grunt

stanowi lepsze podłoże fundamentów budowli. Orientacyjnie
można przyjąć, że grunty sypkie, dla których I

D

> 0,35 – 0,40,

mogą stanowić podłoże fundamentów bezpo-średnich: stóp,
ław i płyt.

Wartość stopnia zagęszczenia dla gruntu ustala się według
przytoczonych wzorów. W tym celu w terenie z gruntu badanej
warstwy pobiera się cylindrem próbę

NNS

, dla której

wykonuje się oznaczenie



n

(gęstości objętościowej w stanie

naturalnym) i

w

n

(wilgotności naturalnej), a następnie oblicza



dn

. Wartości



dmin

i



dmax

wyznacza się w laboratorium,

wsypując najpierw wysuszony grunt jak najluźniej przez lejek
do stalowego cylindra (

dmin

), a następnie zagęszczając go w

tym cylindrze uderzeniami widełek wibracyjnych (

dmax

).

16

Opisany

sposób

oznaczenia

wartości I

D

jest pracochłonny, a

uzyskany

wynik

dotyczy

tylko

miejsca z którego została pobrana
próbka NNS. Aby ustalić wartość I

D

dla całej warstwy należy wykonać
szereg takich badań ( 5). Dlatego

w praktyce w celu określenia I

D

stosuje się najczęściej metodę
sondowania dynamicznego sondą
stożkową.

Badanie polega na tym, że w grunt wbija się uderzeniami
swobodnie spadajacego młota stalową żerdź zakończoną
stożkową końcówką. Istnieje szereg sond różnią-cych się
parametrami. Najczęściej wykorzystuje się

lekką sondę DPL

, w

której młot o masie

10 kg

spada na kowadło z wysokości

0,5 m

.

Końcówka stożkowa ma przekrój

10 cm

2

i kąt wierzchołkowy

90º.

Na żerdziach nacięte są co

10 cm

kreski. Wbijając sondę

zlicza się liczbę uderzeń przypadających na wbicie końcówki o
kolejne 10 cm, czyli ustala się parametr

N

10

. Oczywiście im

bardziej jest zagęszczony grunt, tym N

10

jest większe. Istnieje

doświadczalnie ustalona zależność pomiędzy N

10

, a I

D

, która

pozwala na szybkie obliczenie wyników. Dla sondy DPL ma ona
postać:

10

D

N

log

429

,

0

071

,

0

I







17

Sonda DPL 1 - stożek, 2 - żerdź, 3 -
kowa-dło, 4 - młot, 5 - prowadnica,
6, 7, 8, 9 - wol-nospad, 10 -
obciążnik

Na podstawie wyników sondowania
sporzą-dza się wykres, który jest
podstawą do interpretacji wyników

18

Stopień wilgotności S

r

– jest to stosunek objętości wody

znajdującej się w porach gruntu w danych warunkach do
całkowitej objętości porów. Określa więc w jakim stopniu pory
gruntu są wypełnione wodą.

w

s

w

p

s

s

s

wr

r

r

r

s

r

s

wr

w

p

w

w

p

w

w

p

w

r

e

w

V

V

w

m

m

w

w

w

S

w

w

m

w

m

w

m

m

V

m

V

m

V

V

S

















































w

r

– wilgotność gruntu nasyconego wodą czyli, gdy

S

r

= 1:

s

w

r

e

w









w

– wilgotność gruntu w danych warunkach; jeżeli są to

warunki naturalne, to oznaczamy ja przez

w

n

. Ze względu na

S

r

wyróżniamy stany zawilgocenia:

-

suchy

(su)

S

r

= 0,

-

mało wilgotny

(mw)

0 < S

r

 0,4,

-

wilgotny (w)

0,4 < S

r

 0,8,

-

mokry

(m)

0,8 < S

r

 1,0,

19

STANY FIZYCZNE GRUNTÓW SPOISTYCH

Właściwości gruntów spoistych w dużej mierze zależą od ich
wilgotności. Prześledźmy na poniższym wykresie jak zmienia
się objętość próbki gruntu spoistego i jego charakter w
zależności od zawartości wody - wilgotności

w

:

V

wilgotność naturalna (zmienna)

zmniejszanie wilgotności

w

n

(suszenie)

ciało

ciało

ciało

ciało

stałe

kruche plastyczne

płynne

w

w

S

w

P

w

n

w

L

Wychodzimy od bardzo dużej wilgotności. W miarę suszenia próbki
gruntu jej objętość maleje. Dzieje się tak do pewnej wartości
wilgotności -

w

S

, poniżej której objętość jest już praktycznie stała.

Równocześnie zmieniają się zewnętrzne cechy gruntu. Początkowo
grunt ma właściwości gęstej cieczy (błota). Po przejściu punktu o
wilgotności

w

L

grunt nabiera cech plastycznych i zachowuje je, aż do

punktu

w

P

, po przekroczeniu którego ma charakter ciała kruchego.

Poniżej punktu

w

S

ma cechy ciała stałego (słabej skały).

20

W warunkach naturalnych mamy do czynienia ze zmianami
wilgotności

gruntów,

głównie

pod

wpływem

czynników

atmosferycznych: deszczu, śniegu itp., ale również w wyniku
działalności człowieka: osuszanie (drenowanie) obszarów rolnych lub
ich nawadnianie, odwadnianie wykopów budowlanych, czerpanie wód
podziemnych do celów bytowych i przemysłowych itd. Odpowiedzią
podłoża na te wszystkie oddziaływania są zmiany właściwości
gruntów; głównie dotyczy to gruntów spoistych.

Charakterystyczne wartości wilgotności, po przekroczeniu których
zmieniają się właściwości gruntów spoistych noszą nazwę

granic

konsystencji

, gdyż oddzielają od siebie umownie ustalone

konsystencje

i

stany

gruntów. Te wilgotności to:

-

w

S

- granica skurczalności (skurczu)

,

-

w

P

- granica plastyczności

,

-

w

L

- granica płynności

.

Granice konsystencji są wartościami charakterystycznymi dla danego
rodzaju gruntu spoistego (stałymi w pewnych przedziałach).

Wyróżniamy następujące

konsystencje

gruntów spoistych:

-

k. zwarta

(cechy ciała stałego lub kruchego)

w

n

 w

P

-

k. plastyczna

(grunt plastyczny)

w

P

< w

n

 w

L

-

k. płynna

(grunt płynny)

w

n

> w

L

21

W ramach konsystencji dokonuje się dalszego podziału na stany. W
związku z tym wprowadza się pojęcie

stopnia plastyczności

(mającego dla gruntów spoistych znaczenie analogiczne jakie ma
dla gruntów sypkich stopień zagęszczenia). Grunt nośny ma I

L



0,35 - 0,4.

Stopień plastyczności

-

I

L

- wyraża się następującym wzorem:

P

L

P

n

L

w

w

w

w

I







W obrębie konsystencji zwartej wyróżnia się dwa stany:

-

zwarty (zw)

w

n

 w

S

I

L

<

0

-

półzwarty (pzw)

w

S

< w

n

 w

P

I

L



0

W obrębie konsystencji plastycznej wyróżnia się trzy stany:

-

twardoplastyczny (tpl)

0 < I

L

 0,25
-

plastyczny (pl)

w

P

< w

n

 w

L

0,25 < I

L

 0,50
-

miękkoplastyczny (mpl)

0,50 < I

L

 1,00
W obrębie konsystencji płynnej wyróżnia się jeden stan:

-

płynny (pł)

w

L

< w

n

1,00 < I

L

22

Po naniesieniu dodatkowych danych na powyższy wykres otrzymamy:

V

KONSYST.:

zwarta

plastyczna

płynna

w

n

STANY:

zw

pzw tpl pl mpl

pł

GRANICE KONS.:

w

S

w

P

w

L

w

STOPIEŃ PLAST.: I

L

( = 0,0) 0,0 0,25 0,50 . 1,0 ( > 1,00)

Definicje granic konsystencji na podstawie tego wykresu są następujące:

Granica skurczu (w

S

)

- jest to wilgotność jaką ma grunt przy przejściu ze

stanu półzwartego do stanu zwartego. Przy tej wilgotności grunt suszony
przestaje zmniejszać swoją objętość, a jego barwa staje się jaśniejsza
(płowieje),

Granica plastyczności (w

P

)

- jest to wilgotność jaką ma grunt przy przejściu

ze stanu twardoplastycznego do stanu półzwartego. Wałeczek wykonany z
takiego gruntu pęka lub rozwarstwia się osiągając średnicę 3 mm.

Granica płynności (w

L

)

- jest to wilgotność jaką ma grunt przy przejściu ze

stanu płynnego do stanu miękkoplastycznego. Przy tej wilgotności bruzda
wykonana w paście gruntowej umieszczonej w miseczce aparatu
Casagrande’go (który służy do oznaczenia w

L

) schodzi się na długości 1 cm i

wysokości 1 mm przy 25 uderzeniach miseczki o gumową podkładkę.

23

Występujące w mianowniku wzoru na stopień plastyczności wyrażenie:

I

P

= w

L

– w

P

,

[%]

nosi nazwę

wskaźnika plastyczności

. Służy on do oceny

spoistości

gruntów. Parametr ten wykorzystany już był przy podziale gruntów
drobnoziarnistych (wykł. 1).
Wskaźnik plastyczności ma określony sens fizyczny. Podaje on
mianowicie przedział wilgotności, w obrębie którego grunt ma cechę
ciała plastycznego. Inaczej mówiąc wskaźnik plastyczności stanowi o ile
(procentowo) powinna wzrosnąć wilgotność gruntu, aby nastąpiło
przejście gruntu ze stanu półzwartego w stan płynny. Plastyczność,
czyli zdolność do zachowania nadanego kształtu sprawia m. in., że gliny
oraz iły są cennym surowcem do wyrobu materiałów ceramicznych:
wyrobów garncarskich, porcelany, cegieł, dachówek, pustaków
budowlanych itp.

Aktywność koloidalna - A

- jest to zależność pomiędzy wskaźnikiem

plastyczności I

P

[%], a zawartością frakcji iłowej f

i

[%] dla danego

gruntu spoistego.

]

[

f

I

A

i

P





W zależności od aktywności koloidalnej dzielimy grunty na:

-

nieaktywne

A < 0,75;

-

przeciętnie aktywne

0,75  A < 1,25;
-

aktywne

1,25  A < 2,0;

-

bardzo aktywne

A  2,0.
Im większa jest wartość A, tym większa jest zdolność gruntu do wiązania wody.

24

Oznaczanie granicy płynności metodą Casagrande’a i

Wasiliewa

Badanie wykonuje się w aparacie

Casagrande’a

, w którym

metalowa miseczka z próbką gruntu podczas obracania
mechanizmu jest podnoszona, a następnie swobodnie opada na
gumową podkładkę.

W próbce, która ma postać pasty gruntowej (grunt o

NW

zmieszany z wodą), jest wycięta normowym rylcem bruzda. W
trakcie badania należy zliczać liczbę uderzeń miseczki o
podkładkę do momentu, w którym brzegi dolnej części bruzdy
zejdą się na długości 10 mm i wysokości 1 mm.

25

Z okolicy bruzdy pobiera się próbkę dla oznaczenia
wilgotności, a następnie, po opróżnieniu miseczki, do gruntu
dodaje się niewielką ilość wody (lub podsusza pastę) i po
napełnieniu miseczki pastą wykonuje kolejną próbę. Należy
wykonać co najmniej

5

takich prób, w których liczba uderzeń

mieści się w przedziale

12 - 35

, z czego dwie próby poniżej

25 uderzeń. Dysponując parami danych:

w

(wilgotność pasty)

i

n

(liczba uderzeń) sporządza się wykres, z którego

odczytuje

się

granicę

płynności

jako

wilgotność

odpowiadającą 25 uderzeniom.

26

Drugą metodą stosowaną do oznaczania granicy płynności
gruntu jest metoda

Wasiliewa

. Jako granicę płynności

przyjmuje się w tej metodzie wilgotność pasty gruntowej, w
której znormalizowany stożek zanurza się na głębokość 10 mm
w ciągu 5 s.

Wartości uzyskane z obu metod różnią się. Pomiędzy granicą
płynności z metody Casagrande’a (

w

L

) i z metody Wasiliewa

(

w

L

w

) istnieje następująca zależność:

w

L

w

= 0,691 w

L

+ 4,4%

27

Oznaczenie granicy plastyczności

Granicę plastyczności oznacza się metodą wałeczkowania.
Kuleczkę gruntową o

NW

i średnicy 7 - 8 mm rozwałkowuje się

na dłoni do średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek podczas 1-go
wałeczkowania nie popękał, formuje się z niego kulkę, którą
dalej wałeczkuje się, aż do momentu wystąpienia spękań przy
3 mm w kolejnym wałeczkowaniu. Kawałki wałeczka zbiera się
w 2 naczyniach wagowych. Po uzbieraniu w każdym po 5 - 7 g
spękanych wałeczków oznacza się ich średnią wilgotność,
która jest poszukiwaną granicą plastyczności.