POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I ARCHITEKTURY

KATEDRA GEOTECHNIKI

SPRAWOZDANIE Z MECHANIKI GRUNTÓW

ĆWICZENIE 2

BADANIA MAKROSKOPOWE GRUNTÓW wg. Normy europejskiej.

Wykonali:

Mateusz Matras

Damian Krzak

Cel ćwiczenia:

Określenie przybliżonego rodzaju, nazwy, stanu oraz niektórych cech fizycznych gruntu poprzez jego ocenę wizualną bez użycia specjalistycznych przyrządów i aparatury. Są to badania przybliżone, wykonywane najczęściej w terenie jako badania polowe, których wyniki należy potwierdzić w laboratorium.

Zakres badań:

Badania makroskopowe mają na celu określenie następujących cech gruntów: podział wg uziarnienia oraz plastyczności, spoistości, wytrzymałość gruntu w stanie suchym, dylatancji, konsystencji, zawartości węglanów, barwy oraz wilgotności.

Określenie ziarnistości gruntu

Wyróżnia się grunty bardzo gruboziarniste, gruboziarniste i drobnoziarniste.

Grunty bardzo gruboziarniste to takie w których zawartość głazów i kamieni o wymiarze powyżej 63 mm jest większa niż 50%.

Grunty gruboziarniste to takie, w których ziarna i cząstki w stanie wilgotnym nie zlepiają się. W gruntach tych zwykle ziarna można dostrzec gołym okiem. W przypadku gdy ponad 50% masy gruntu gruboziarnistego zajmują ziarna o wymiarze ponad 2 mm - mamy do czynienia ze żwirem. W przeciwnym razie mamy do czynienia z piaskiem. W zależności od proporcji poszczególnych frakcji możemy grunty gruboziarniste podzielić na: żwiry grube, żwiry średnie, żwiry drobne, piaski grube, piaski średnie i piaski drobne. Klasyfikacji gruntu pod tym względem dokonuje się na podstawie wzrokowej oceny wielkości ziaren i zawartości poszczególnych frakcji. Przydatne jest tu doświadczenie osoby wykonującej badanie.

W przypadku, gdy wilgotne ziarna i fragmenty gruntu zlepiają się i tworzą grudki odkształcające się plastycznie - mamy do czynienia z gruntami drobnoziarnistymi. W gruntach tego typu zwykle ziaren głównej frakcji nie można dostrzec gołym okiem. Grunty drobnoziarniste złożone są głównie z frakcji pylastej i ilastej, ale mogą też zawierać domieszki frakcji grubszych. W zależności od wzajemnej proporcji poszczególnych frakcji możemy tu wyróżnić: pyły, iły, pyły piaszczyste, iły piaszczyste, iły pylaste itp. Klasyfikacji gruntu pod tym względem dokonuje się na podstawie wzrokowej oceny plastyczności gruntu oraz zwartości piasku, pyłu i iłu, opisanej w pkt. 1.5.

Określenie frakcji głównej i drugorzędnej

Nazwę gruntu determinują właściwości inżynierskie. O nazwie gruntu decyduje frakcja główna, tj. frakcja o przeważającej masie w danym gruncie. Zapisuje się ją rzeczownikiem na początku nazwy gruntu. Frakcję drugorzędną i ewentualnie kolejne wymienia się wtedy, gdy uznajemy, że mogą one mieć wpływ na właściwości inżynierskie gruntu i wówczas zapisuje się ją przymiotnikowo za frakcją główną np. żwir piaszczysty (saGr), ił pylasty (siCl), piasek z drobnym żwirem (fgrSa), żwir drobny z piaskiem ( saFGr).

Stosuje się odwrotną kolejność wymieniania frakcji: na początku podaje się frakcje drugorzędne w kolejności ważności (od mniej do bardziej ważnej), zapisywane małymi literami, a na końcu frakcję główną, zapisywaną dużymi literami.   

Jeśli w gruncie występują dwie frakcje w przybliżeniu w równych proporcjach, pomiędzy odnośnymi nazwami umieszcza się ukośnik, np. żwir/piasek Gr/Sa lub piasek drobny/piasek średni (FSa/MSa).

Określenie plastyczności gruntu oraz zawartości piasku, pyłu i iłu

W celu oznaczenia plastyczności (zwięzłości) wilgotną kulkę gruntu o średnicy około 7 mm powinno się wałeczkować na gładkiej powierzchni aby otrzymać wałeczek o średnicy około 3 mm. Następnie należy utworzyć ponownie kulkę i powtarzać wałeczkowanie do chwili, kiedy na skutek utraty wody, gruntu nie daje się wałeczkować, a tylko zlepiać. Osiąga się wtedy granicę plastyczności. W wyniku badania stwierdza się, że grunt ma:

a) małą plastyczność - gdy próbka wykazuje spoistość, ale nie daje się wykonać wałeczka o średnicy 3 mm,

b) dużą plastyczność - gdy próbka daje się wielokrotnie wałeczkować do cienkich wałeczków.

Mała plastyczność wskazuje na dużą zawartość pyłu, a duża plastyczność świadczy o dużej zawartości iłu.

Do oceny zawartości piasku, pyłu i iłu wykorzystuje się próbę rozcierania w wodzie, potrząsania próbką oraz rozcinania nożem.

Próba rozcierania polega na umieszczeniu niewielkiej ilości gruntu między palcami dłoni i rozcierania go po zanurzeniu w wodzie. W czasie rozcierania próbujemy wyczuć zawartość ziaren piasku. Jeżeli wyczuwa się dużą ilość ziaren piasku mamy do czynienia z pyłem piaszczystym lub iłem piaszczystym.

Ponadto grunt ilasty przy rozcieraniu sprawia wrażenie śliskości (mydła), przykleja się do palców i po wysuszeniu nie można go usunąć bez opłukiwania. Grunt pylasty daje wrażenie szorstkości, a po

wysuszeniu łatwo daje się usunąć z palców.

Próba potrząsania (dylatancji) polega na przerzucaniu z dłoni do dłoni wilgotnej próbki o rozmiarze ok. 20-30 mm. Próbka staje się błyszcząca na skutek pojawienia się wody na jej powierzchni. Po naciśnięciu próbki palcami, woda z powierzchni znika. Zawartość pyłu i iłu może być określona na podstawie czasu potrzebnego na pojawienie się wody przy wstrząsaniu i jej zaniku przy nacisku. W przypadku pyłu woda szybko się pojawia i znika. W przypadku dużej zawartości iłu wstrząsanie i nacisk nie dają efektu. Im wolniej pojawia się i znika woda, tym większa jest zawartość iłu w próbce.

Próba rozcinania próbki nożem polega na obserwacji powierzchni gruntu po rozcięciu nożem. Połysk świadczy o dużej zawartości iłu, powierzchnia matowa - jest charakterystyczna dla pyłu lub pyłu ilasto-piaszczystego o małej plastyczności.

Określenie konsystencji gruntu

Pod względem konsystencji można stwierdzić, że badany grunt spoisty jest:

a) miękkoplastyczny - jeśli wydostaje się między palcami dłoni przy ściskaniu

b) plastyczny - jeśli daje się formować przy lekkim nacisku palców

c) twardoplastyczny - jeśli nie może być formowany palcami, lecz daje się wałeczkować do średnicy 3 mm bez spękań i rozdrabniania się

d) zwarty - jeśli nie daje się wałeczkować do średnicy 3 mm, lecz jest ciągle wilgotny i pozwala na uformowanie grudki (kulki)

e) bardzo zwarty - jeśli jest wysuszony, ma najczęściej jasną barwę i rozpada się przy próbie

formowania.

Określenie barwy gruntu

Barwę gruntu należy określić na próbce świeżo pobranej z podłoża i przy świetle dziennym. Do określenia barwy wskazane jest skorzystanie z wzorcowej skali barw. Barwę gruntu określa się po przełamaniu próbki gruntu. Przy opisie najpierw podajemy odcień i jego intensywność, a następnie barwę dominującą (np. ciemnożółto-szara).

Oznaczanie wilgotności gruntu (wg PN)

Makroskopowo wilgotność gruntu określa się wyróżniając pięć stopni wilgotności gruntów spoistych. Grunt określamy jako:

1. suchy, jeśli grudka gruntu przy zgniataniu pęka, a po rozdrobnieniu daje suchy proszek,

2. mało wilgotny, jeśli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie, lecz papier przyłożony do gruntu nie staje się wilgotny,

3. wilgotny, jeżeli grudka gruntu przyłożona do papieru zostawia na nim wilgotny ślad,

4. mokry, jeżeli przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się woda,

5. nawodniony, jeżeli woda odsącza się z gruntu grawitacyjnie.

Grunt sypki określa się jako:

1. suchy, gdy nie wykazuje śladu wilgoci, a przy przesypywaniu kurzy się,

2. wilgotny, gdy zostawia ślad na papierze lub dłoni,

3. nawodniony, gdy woda odsącza się niego grawitacyjnie.

Określanie zawartości węglanu wapnia

Obecność węglanów w gruntach powoduje ich silną agregację (łączenie się mniejszych cząstek w większe), co w zasadniczy sposób może mieć wpływ na inżyniersko-geologiczne właściwości tych gruntów. Makroskopowo zawartość węglanu wapnia określa się za pomocą kropli10% roztworu kwasu solnego lub rozcieńczoną wodą w proporcji 3:1 roztworu kwasu solnego. Wyróżniane są następujące reakcje gruntu:

grunt silnie wapnisty (++)               intensywnie się pieni

grunt wapnisty (+)                            lekko się pieni

grunt bezwapnisty (0)                       nie reaguje z kwasem solnym

Wyniki oraz przebieg ćwiczenia przedstawiają poniższe tabele:

---