Instytut Politechniczny

Kierunek: Inżynieria Środowiska

MECHANIKA GRUNTÓW I GEOTECHNIKA

ĆWICZENIE NR 2

TEMAT ĆWICZENIA:

BADANIE ŚCIŚLOWOŚCI GRUNTU

Mariola Kmiecik

Sławomir Zbylut

Rafał Janiga

Rok II

Krosno

20.12.2011r

Opis teoretyczny:

Ściśliwość gruntu - 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 jest edometryczny moduł ściśliwości, rozumiany jako współczynnik proporcjonalności pomiędzy naprężeniem i odkształceniem:

σ = M ⋅ ε [kPa]

gdzie: σ - naprężenie [kPa]

M – moduł ściśliwości [kPa]

ε - odkształcenie jednostkowe próbki

Edometr – przyrząd laboratoryjny do pomiaru ściśliwości i odprężenia się gruntu. Próbka umieszczona w pojemniku uniemożliwiającym boczne rozszerzanie jest w nim stopniowo obciążana. Nie ma możliwości odkształcenia się na boki, czyli znajduje się w jednoosiowym stanie odkształcenia. Badanie jest szczególnie istotne przy ocenie właściwości podłoża gruntowego.

Schemat edometru

1 – wieszak na obciążniki,

2 – pierścień zewnętrzny,

3 – czujniki,

4 – śruba dociskowa,

5 – ramka,

6 – filtr górny.

Badanie ściśliwości w edometrze polega na stopniowym obciążaniu próbki gruntu w warunkach uniemożliwiających jej boczną rozszerzalność. Obciążony grunt odkształca się tylko w kierunku działania siły. Założenie jest zgodne w przybliżeniu z rzeczywistymi warunkami, w jakich znajduje się grunt w podłożu pod dużym fundamentem, gdzie jego boczna rozszerzalność jest również znacznie ograniczona sąsiednimi elementami gruntu.

Cel i zadania ćwiczenia:

1. Określenie zdolności gruntu do odkształcenia pod wpływem przyłożonego obciążenia.

2. Wyznaczenie krzywej konsolidacji gruntu.

3. Wyznaczanie krzywej ściśliwości gruntu.

4. Obliczenie edometrycznych modułów ściśliwości.

Sprzęt pomocniczy:

• metalowy pierścień

• dwudzielny pierścień tnący

• nóż

• próbka wzorcowa

• edometr

• bibuła

• stoper

Cechowanie edometru - sprawdzanie odkształceń własnych:

1. do pierścienia edometru włożyć próbkę wzorcową i umieścić ją na podstawie edometru

2. na górnej powierzchni stalowej próbki ułożyć filtr górny, a następnie opuścić trzpień

dociskowy

3. na brzegach filtra górnego ustawić czujniki edometru, notując wskazania pierwotne

4. na trzpień nałożyć ramkę przenoszącą obciążenie 12,5 kPa

5. przeprowadzić badanie na próbce stalowej wg. przyjętego programu obciążania próbki gruntu

Przebieg badania:

1. próbkę gruntu o nienaruszonej strukturze umieścić w pierścieniu edometru

2. napełniony pierścień oczyścić z zewnątrz, wyrównać grunt równo z krawędziami

pierścienia

3. obie powierzchnie ściskanej próbki należy pokryć bibułą filtracyjną

4. pierścień z próbką umieścić na podstawie edometru, nałożyć filtr górny

5. na brzegach filtra górnego ustawić czujniki edometru i odczytać ich wskazania (wysokość początkowa próbki)

6. przyłożyć obciążenie przenoszone poprzez ramkę (pierwszy stopień obciążenia 12,5 kPa)

7. notować wskazania czujników po upływie 30″, 1’, 2’, 3’, 5’;

8. po wykonaniu odczytów pkt 7 powtórzyć dla kolejnych obciążeń (25, 50, 100, 200, 400 kPa)

_{Obliczenie wyników:}

Obciążenie jednostkowe [kPa]				Wskazania czujników [mm]		Średnia wyników	Wysokość próbki Δhn-1	Moduł ściśliwości
				Lewy czujnik	Prawy czujnik
1. obciążanie	St. obc.	0	godzina	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[kG/cm2]
	1	12,5	08:15:00	0,5562	0,8171	0,00132	19,99868	1898,609
	2	25	08:21:00	0,5610	0,8217	0,00585	19,99415	427,2254
	3	50	08:29:00	0,5666	0,8270	0,01140	19,98860	438,3465
	4	100	08:31:00	0,5741	0,8350	0,01908	19,98092	523,5175
	5	200	08:37:00	0,5825	0,8444	0,02802	19,97198	712,8608
odc.	1	12,5	08:42:00	0,5825	0,8442	0,02775	19,97225	-719,721
	2	25	08:46:00	0,5809	0,8432	0,02648	19,97352	-377,096
2. obciążanie	1	25	08:51:00	0,5799	0,8425	0,02563	19,97437	-194,809
	2	50	08:54:00	0,5790	0,8418	0,02487	19,97513	-100,411
	3	100	08:56:00	0,5791	0,8419	0,02507	19,97493	99,60904
	4	200	08:59:00	0,5801	0,8425	0,02585	19,97415	193,1736
	5	400	09:04:00	0,5830	0,8450	0,02853	19,97147	349,9673

_{Pierwotny moduł ściśliwości Wtórny moduł ściśliwości}

Krzywe ściśliwości i odprężenia

Wnioski

Krzywa nie jest idealnie równa z podręcznikiem. Mogły o tym zadecydować niedokładności

pomiarowe i być może nieodpowiednie odstępy czasowe. Jednak wykres ten jest bardzo

zbliżony do oczekiwanego więc wyniki mogę przyjąć jako satysfakcjonujące.