MG laboratorium 2

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki

Zakład Mechaniki Gruntów

Sprawozdanie nr 2

Oznaczenie podstawowych cech fizycznych gruntu

  1. Wstęp

Cechy fizyczne gruntu można podzielić na podstawowe i od nich pochodne, które oblicza się na podstawie cech podstawowych. Do podstawowych cech fizycznych gruntów zalicza się wilgotność, gęstość właściwą i gęstość objętościową. Cechy te wyznacza się na podstawie badań laboratoryjnych.

Mając oznaczone podstawowe cechy fizyczne gruntu, można obliczyć cechy od nich pochodne, do cech pochodnych należą : gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ( d ) , ciężar objętościowy szkieletu gruntowego ( d ), porowatość ( n ), wskaźnik porowatości ( e ), szczelność ( m. ), wilgotność całkowita ( wr ), stopień wilgotności ( sr ), gęstość objętościowa ( ' ) i ciężar objętościowy ( ' ) gruntu przy całkowitym wypełnieniu porów wodą, gęstość objętościowa ( sr ) i ciężar objętościowy ( sr ) gruntu poniżej zwierciadła wody po uwzględnieniu wyporu. Znajomość podstawowych cech fizycznych jest również niezbędna do określenia: stopnia wilgotności, stopnia zagęszczenia, stopnia plastyczności i wskaźnika zagęszczenia.

  1. . Oznaczenie gęstości objętościowej

Gęstością objętościową gruntu nazywa się stosunek masy próbki gruntu (w stanie naturalnym) do jej objętości. Wyznacza się ją ze wzoru:


$$\rho = \frac{m_{m}}{V}$$

Gdzie:

ρ - gęstość objętościowa

m.m. – masa próbki w stanie naturalnym

V - objętość badanej próbki

Gęstość objętościowa jest jednym z parametrów charakteryzujących strukturalno – teksturalne właściwości gruntów. Jej wartość zależy od składu mineralnego, porowatości i wilgotności gruntu. Jest więc wartością zmienną. Gęstość objętościowa jest bezpośrednim wskaźnikiem obliczeniowym służącym między innymi do:

Ponadto wskaźnik ten wykorzystuje się do obliczenia innych parametrów, takich jak:

Gęstość objętościową gruntu wyznacza się z zasady na próbkach o strukturze nienaruszonej (NNS).

W zależności od rodzaju gruntu oraz stanu i wielkości próbki przeznaczonej do badań przy oznaczaniu gęstości objętościowej stosuje się jedną z czterech metod:

metodę oznaczenia gęstości objętościowej w cylindrze.

1.2. Oznaczenie wilgotności

Wilgotność jest stosunkiem masy wody zawartej w danej próbce gruntu do masy tej próbki wysuszonej w temp. 105-110°C, wyrażany w procentach


$$w = \frac{m_{w}}{m_{s}} \bullet 100\%$$

mw- masa wody

ms- masa gruntu suchego

Wilgotność jest czynnikiem kształtującym wiele fizyczno-mechanicznych właściwości gruntów, zwłaszcza gruntów spoistych i zmienność jej będzie powodowała znaczną zmienność tych właściwości.

Wilgotność naturalna charakteryzuje zawartość wody w gruncie w warunkach naturalnych czyli bezpośrednio w terenie.

Na podstawie stopnia związania wody z cząsteczkami mineralnymi można wyróżnić następujące typy:

  1. Woda w sieci krystalicznej minerałów:

- konstytucyjna

- krystalizacyjna

- zeolitowa

b) Woda związana:

- higroskopijna

- błonkowa

- kapilarna

c) Woda wolna

d) Woda w stanie stałym

e) Woda w stanie gazowym

1.3. Cechy pochodne

1.3.1. Gęstość objętościowa

Gęstością objętościową szkieletu gruntowego jest to stosunek masy szkieletu gruntu w danej próbce do jej objętości pierwotnej:

$\rho_{d} = \frac{m_{s}}{V}$

Gdzie:

ρd – gęstość objętościowa szkieletu gruntowego

m.s – masa próbki wysuszonej do stałej masy

V – objętość gruntu przed wysuszeniem

1.3.2. Ciężar właściwy szkieletu gruntowego

γd = g × ρd

gdzie :

g - przyspieszenie ziemskie,

ρd - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego.

1.3.3. Porowatość gruntu

Porowatość gruntu jest to stosunek objętości porów w danej próbce gruntu do jej całkowitej objętości. Porowatość oblicza się ze wzoru:


$$n = \frac{V_{p}}{V}$$

Gdzie:

n – porowatość gruntu

V – objętość całkowita

Vp – objętość porów

1.3.4. Wskaźnik porowatości gruntu

Wskaźnikiem porowatości gruntu nazywamy stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego. Wskaźnik porowatości obliczamy ze wzoru:


$$e = \frac{V_{p}}{V_{s}}$$

Gdzie:

e – wskaźnik porowatości gruntu

Vp – objętość porów

Vs – objętość szkieletu

1.3.5. Wilgotność całkowita gruntu

Grunt ma wilgotność całkowitą, gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą. Wilgotność całkowitą oblicz się ze wzoru:


$$w_{r} = \frac{n \bullet \rho_{w}}{(1 - n)\rho_{s}}$$

gdzie:

wr – wilgotność całkowita

n – porowatość gruntu

ρw – gęstość właściwa wody

ρs – gęstość właściwa szkieletu gruntowego

1.3.6. Stopień wilgotności i stany zawilgocenia

Stopień wilgotności określa stopień wypełnienia porów gruntu przez wodę. Oblicza się go ze wzoru:


$$S_{r} = \frac{w_{n}}{w_{s}}$$

Zależnie od stopnia wilgotności rozróżnia się następujące stany zawilgocenia gruntów niespoistych:

1.3.7. Gęstość objętościowa przy całkowitym napełnieniu porów wodą

ρsr = (1 – n)*ρs + nρw = ρd = nρw

1.3.8. Gęstość objętościowa gruntu poniżej zwierciadła wody

ρ′ = ( ρs - ρw )(1 – n )

1.3.9. Ciężar objętościowy gruntu przy całkowitym wypełnieniu porów wodą

γ′ = g *ρ′

1.3.10. Gęstość objętościowa pruntu poniżej zwierciadła wody po uwzględnieniu wyporu

ρ′ = ( ρs - ρw )(1 – n )

  1. Metody badań laboratoryjnych

    1. Przebieg oznaczenia wilgotności

- waży się puste, wysuszone i ochłodzone naczynka z dokładnością do 0,01g (mt)

- próbkę gruntu przeznaczoną do badania wilgotności umieszcza się w zważonym naczynku i waży z tą samą dokładnością (mmt). Badanie przeprowadza się dla dwóch próbek tego samego gruntu.

- zważoną próbkę wstawia się do suszarki i suszy w temperaturze 105-110°C do stałej masy. Po 8h przeprowadza się kontrole wysuszenia dla gruntów sypkich, po 24 dla gruntów spoistych. Po tym czasie wyjmuje się próbki z suszarki, waży i ponownie wstawia do suszarki. Po około 1 godzinie próbkę waży się ponownie. Jeżeli wyniki są jednakowe to można uznać, że próbka została wysuszona do stałej masy (mst)


$$w = \frac{m_{\text{mt}} - m_{\text{st}}}{m_{\text{st}} - m_{t}} \bullet 100\%$$


w − wilgotnosc


mmt − masa naczynka z gruntem wilgotnym


mst − masa naczynka z gruntem suchym


mt − masa naczynka pustego

Jako wynik ostateczny przyjmuje się średnią arytmetyczną wartości dwóch oznaczeń

  1. Oznaczenie gęstości objętościowej. Metoda pierścienia tnącego

Stosowana jest przy badaniu próbek gruntów spoistych o nienaruszonej strukturze o dostatecznie dużej objętości oraz w stanie pozwalającym na zastosowanie pierścienia bez naruszenia struktury próbki.

Przebieg badania:

- waży się pierścień

- przy pomocy suwmiarki mierzy się wysokość i średnicę pierścienia

- wyrównuje się powierzchnię gruntu o nienaruszonej strukturze

- pierścień ustawia się zaostrzoną krawędzią na wyrównanej powierzchni, pierścień zagłębia się w gruncie

- wypełniony pierścień wyjmuje się z gruntu

- waży się pierścień z gruntem po wcześniejszym oczyszczeniu jego ścianek i krawędzi


$$\rho = \frac{m_{\text{mt}} - m_{t}}{V_{p}} = \frac{m_{m}}{V}$$


mmt −  masa pierscienia z gruntem


mt −  masa pierscienia


mm −  masa probki w stanie naturalnym


Vp −  objetosc pierscienia = V

  1. Wnioski

Badania makroskopowe pozwoliły na określenie nazwy i stanu gruntu- badana była próbka humusu należącego do grupy gruntów drobnoziarnistych.

Suszenie gruntów spoistych a do tej grupy zaliczany jest humus, nie daje stuprocentowej gwarancji całkowitego wysuszenia. Istnieje możliwość, że niewielka część wody silnie związanej może zostać w gruncie. Wilgotność badanego gruntu różni się od wartości normowej. Przyczyną takiego stanu jest najprawdopodobniej nieodpowiednie przechowywanie gruntu, w wyniku którego próbka straciła swoje naturalne cechy.

Metoda pierścienia tnącego jest prosta i pozwala na uzyskanie dobrych wyników. W przypadku badanego gruntu wystąpiła jednak duża różnica między masami gruntu przez co otrzymano różne wartości gęstości objętościowej. Przyczyną tego jest prawdopodobnie zagęszczenie próbki podczas przygotowywania jej do badania. Możliwe jest również niewłaściwe wyrównanie próbki nożem.

Na podstawie badań gruntu otrzymano wartość gęstości objętościowej oraz wilgotności naturalnej próbki. Na podstawie tych wyników, posługując się odpowiednimi wzorami można określić cechy pochodne danego gruntu.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
MG Laboratorium
mg odpowiedzi laboratoria
Kontrola badań laboratoryjnych
badania laboratoryjne 6
ROZRÓD Badanie terenowe i laboratoryjne mleka
Diagnostyka laboratoryjna chorób serca i mięśni poprzecz (2)
Diagnostyka laboratoryjna zaburzen gospodarki lek 2010
medycyna laboratoryjna
Medycyna laboratoryjna 12 13
7) Laboratoria EMG i MMG na pziomach sily i ko
3 1 5 CCNA1 Laboratorium pl
laboratorium2
Laboratorium 7

więcej podobnych podstron