Wykonali: Michał Łojewski, Wojciech Kusio

SPRAWOZDANIE

ANALIZA GRANULOMETRYCZNA

1. Teoria.

Frakcja – jest to populacja ziaren (cząstek) o określonej wielkości (średnicy zastępczej) występująca w osadzie lub gruncie.

W uziarnieniu gruntów rozróżnia się pięć zasadniczych frakcji:

Nazwa frakcji	Wymiary ziarn i cząstek [mm]
Kamienista	>40
Żwirowa	40-2
Piaskowa	2-0,05
Pyłowa	0,05-0,002
Iłowa	<0,002

Spotykane najczęściej w praktyce grunty zawierają nieznaczne ilości ziarn większych niż 2 mmm toteż do określenia rodzaju gruntu według uziarnienia na ogół stosuje się klasyfikację opartą na trzech najdrobniejszych frakcjach: piaskowej, pyłowej i iłowej.

Dla zobrazowania wzajemnego stosunku ilości frakcji piaskowej, pyłowej i iłowej w gruncie stosuje się Trójkąt Fereta:

Za jego pomocą odczytujemy rodzaj gruntu, znając procentową zawartość trzech najdrobniejszych frakcji.

Do oznaczenia składu granulometrycznego (uziarnienia) gruntów stosuje się dwie metody:

- sitową, dla żwirów i piasków o uziarnieniu >0,07 mm

- areometryczną, dla gruntów spoistych, zawierających dużą ilość cząstek mniejszych niż 0,07 mm

W naszym doświadczeniu badamy piasek o uziarnieniu >0,07 mm, dlatego też korzystamy w nim z analizy sitowej. Metoda ta polega na przesiewaniu wysuszonego piasku przez sita o określonych wymiarach oczek i obliczaniu w procentach zawartości ziarn pozostających na kolejnych sitach w stosunku do całkowitej masy badanej próbki. Zawartość ziarn oblicza się wg. wzoru:

$$s_{i} = \frac{M_{\text{si}}}{M_{s}}*100\%$$

gdzie:

si – zawartość frakcji o rozmiarach ziarn większych od di [%]

Msi – masa pozostałości na sicie o oczkach di i większych od di [g]

Ms – masa całości próbki [g]

Mając wyznaczone wartości si wykonuje się wykres uziarnienia.

2. Przebieg doświadczenia:

a) pobranie dwóch próbek gruntu i ich zważenie

b) pomiar wagi każdego sita użytego w doświadczeniu

c) ustawienie na stojaku sit od najdrobniejszego na dole, do najgrubszego na samej górze

d) wsypanie do górnego sita próbki 1, zamknięcie sita i włączenie wstrząsarki

e) zważenie części próbki, która zatrzymała się na każdym z sit

f) opróżnienie sit i powtórzenie czynności c, d, e dla próbki 2.

3. Obliczenia

PRÓBKA I

Lp.	Rozmiar oczka w sicie [mm]	Masa próbki pozostała na sicie [g]	Zawartość [%]	Zawartość razem z drobniejszymi frakcjami [%]
1	25,000	26,41	5,16%	99,98%
2	10,000	32,99	6,44%	94,82%
3	2,000	272,33	53,20%	88,38%
4	1,000	48,16	9,41%	35,17%
5	0,800	12,18	2,38%	25,77%
6	0,500	62,58	12,23%	23,39%
7	0,200	53,81	10,51%	11,16%
8	0,100	3,23	0,63%	0,65%
9	0,063	0,09	0,02%	0,02%

Masa próbki [g]	511,88
d60	1,380
d30	0,900
d10	0,195
Wskaźnik uziarnienia U	7,076923077

PRÓBKA II

Lp.	Rozmiar oczka w sicie [mm]	Masa próbki pozostała na sicie [g]	Zawartość [%]	Zawartość razem z drobniejszymi frakcjami[%]
1	25,000	0,29	0,06%	99,90%
2	10,000	30,85	6,74%	99,84%
3	2,000	195,91	42,83%	93,09%
4	1,000	46,64	10,20%	50,27%
5	0,800	17,08	3,73%	40,07%
6	0,500	74,83	16,36%	36,34%
7	0,200	82,76	18,09%	19,98%
8	0,100	7,88	1,72%	1,89%
9	0,063	0,76	0,17%	0,17%

Masa próbki [g]	457,45
d60	1,200
d30	0,340
d10	0,140
Wskaźnik uziarnienia U	8,571428571

4. Wnioski.

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia, posługując się trójkątem Ferreta oraz zestawieniem: „Klasyfikacja żwirów i piasków” (tabela 4-2, Zarys Geotechniki, Zenon Wiłun) wykazaliśmy, że badana przez nas skała to piasek gliniasty, gruby, co zgadza się z naszą obserwacją makroskopową. Jest to grunt różnoziarnisty, gdyż wyznaczone wartości współczynnika uziarnienia U stanowią kolejno U₁=7,08 dla próbki pierwszej oraz U₂=8,57 dla próbki drugiej. Wartość U otrzymana dla próbki 2 jest o 21% większa od wartości U dla próbki 1. Spodziewaliśmy się podobnej różnicy ze względu na niejednorodność badanego materiału oraz możliwość posegregowania frakcji ziarnowych w wyniku przechowywania i przygotowania próbek do pomiarów (początkowo pobrana została jedna próbka o masie około kilograma, z której następnie wydzielono dwie mniejsze) oraz faktu, że wykonujący to ćwiczenie studenci zsypują posegregowany na sitach grunt kolejno do naczynia głównego, co także stanowi o jego stopniu segregacji.

Z otrzymanych wykresów wynika, że frakcja piaskowa stanowi około 90% badanych próbek. Wykresy obu próbek nieznacznie się różnią (niejednorodność materiału, segregacja frakcji), jednak zachowują ogólny, bardzo podobny bieg. Świadczy to o poprawności wykonania ćwiczenia.