Warszawa 23.XII.2008

Grupa

ISiW2 wtorek godz. 8:15

Sprawozdanie z przedmiotu

„Podstawy Geologii i Geotechniki”

Ćwiczenie nr 2

„Badanie uziarnienia metodą sitową i areometryczną. Badanie: w_n , ρ , ρ_d , ρ_s.”

Prowadzący:

dr inż. Agnieszka Dąbska

Wykonali:

Piotr Chmielewski

Mikołaj Frankiewicz

Paweł Gamus

Karol Grochowski

Wojciech Maj

Maciej Metko

Piotr Rak

Cel.

Celem ćwiczenia było zbadanie wilgotności naturalnej, gęstości objętościowej gruntu, gęstości objętościowej szkieletu gruntowego i gęstości właściwej, a także badanie uziarnienia gruntu - analiza sitowa.

Przebieg.

Grupa została podzielona na zespoły, które wykonały ćwiczenie. Każdy z nich najpierw ocenił grunt makroskopowo wg polskiej normy PN-88 B-04481. Następnie wykonał wyżej wymienione badania zgodnie z normą. Na koniec przeprowadzono potrzebne obliczenia.

Część 1

Z oceny makroskopowej wynika, że poddany badaniom został grunt szary, wilgotny o stanie półzwartym i zawartości CaCO3: 3-5% kl. III. Rodzaj gruntu: ił piaszczysty.

Następnie obliczono wilgotność naturalną zgodnie ze wzorem:

w_n = (m_mt-m_st)/(m_st-m_t) [%]

gdzie:

w_n - wilgotność naturalna

m_mt - masa wilgotnej próbki z masą parowniczki, g,

m_st - masa próbki wysuszonej z masą parowniczki, g,

m_t - masa parowniczki

Pobrano 2 próbki gruntu i dla każdej z nich wykonano niezbędne pomiary wg danej normy. Zmierzono masę parowniczek, w których suszono grunt, parowniczki z gruntem wilgotnym i suchym.

Następnie wyliczono wartość wilgotności naturalnej dla gruntu, która wynosi: 22,1%.

Wyniki poszczególnych wyliczeń przedstawiono w poniższej tabeli:

nr próbki	masa parowniczki mt	masa parowniczki z gruntem wilgotnym mmt	masa parowniczki z gruntem po wysuszeniu mst	masa szkieletu gruntowego ms	masa wody mw	wilgotność wn	wilgotność wnsr
-	g	g	g	g	g	%	%
1	133,3	165,6	159,6	26,3	6	22,8	22,1
2	95,45	124,65	119,5	24,05	5,15	21,4

Badanie zostało wykonane zgodnie z normą, ale osiągnięto nieprawidłowy wynik. Różnica pomiędzy oznaczeniami wynosi 1,4 (22,8-21,4) co stanowi 6,33% wartości średniej. Różnica ta nie powinna przekroczyć 5%. W takim przypadku należy przeprowadzić badania na dwóch pozostałych częściach próbki i jako wynik ostateczny należy przyjąć średnią arytmetyczną trzech najmniej różniących się wartości.

Następnie przystąpiono do zbadania gęstości objętościowej gruntu. Skorzystano ze wzoru:

ρ = m_m/V [g/cm³]

gdzie:

ρ - gęstość objętościowa gruntu [g/cm³]

m_m - masa gruntu, g,

V - objętość jaką dana masa gruntu zajmuje, cm³,

Aby obliczyć objętość pierścienia, pomierzono go.

Wyniki przedstawiono w tabeli:

nr próbki	średnica pierścienia D	wysokość pierścienia H	objętość próbki V	masa pierścienia mt	masa pierścienia z gruntem mmt	masa gruntu mm = mmt - mt	gęstość objętościowa ρ = mm/V
-	cm	cm	cm^3	g	g	g	g/cm^3
1	4,02	2,58	32,73	34,6	96,43	61,85	1,8897
2	4,02	2,58	32,73	34,6	96,75	62,15	1,8989

Gęstość objętościowa danego gruntu wynosi:

ρ = 1,894 [g/cm³]

Badanie gęstości objętościowej wykonano zgodnie z normą i wynik uznano za prawidłowy, gdyż różnica wyników nie przekroczyła 0,02 g/cm³.

Obliczono gęstość objętościową szkieletu gruntowego zgodnie ze wzorem:

Czyli:

W dalszej kolejności przeprowadzono badanie gęstości właściwej gruntu.

Oznaczenie wykonano korzystając z piknometru - kolby z dokładnie oznaczoną objętością. Wycechowana kolba, była warzona bez gruntu z wodą, wodą i gruntem i samym gruntem. W celu dokładnych pomiarów woda z gruntem był gotowana. Dzięki temu pozbyto się pęcherzyków powietrza, które mogłyby sfałszować wynik.

nr próbki	masa piknometru mt	masa piknometru z gruntem suchym mg	masa suchego gruntu ms	masa piknometru z woda i gruntem mwg	masa piknometru z woda mwt	objętość szkieletu gruntowego	gęstość właściwa gruntu ρs
-	g	g	g	g	g	cm^3	g/cm^3
1	84,868	123,105	38,237	359,431	335,125	13,931	2,745
2	87,452	124,646	37,194	360,620	336,960	13,534	2,748
							2,74

Gęstość właściwa gruntu wynosi:

ρ_s = 2,74 [g/cm³]

i zgodnie z tablicą 9 pochodzącą z normy nr PN-88 B-04481 określono rodzaj gruntu.

Ocena makroskopowa gruntu została potwierdzona. Rodzaj gruntu to ił.

Część 2

Przeprowadzono analizę sitową gruntu sypkiego. Z oceny makroskopowej wynika, że był to grunt niespoisty, suchy, o barwie żółtej z zawartością CaCO3 poniżej 1%. Był to piasek średnioziarnisty.

Początkowa masa próbki pobranej do analizy wynosiła m_s = 300 g.

W tabeli przedstawiono kolejno masy gruntu zatrzymane na sitach o różnym wymiarze oczek. Dalej przedstawiono procentową zawartość na sitach, poprawkę i obliczenia po poprawce.

wymiar oczek sita	masa gruntu msi	procentowa zawartość na sicie P	poprawka ∆msP%/100%	masa gruntu po uwzględnieniu poprawki	procentowa zawartość na sicie po uwzględnieniu poprawki	procentowa zawartość na sicie wraz z większymi
mm	g	%	g	g	%	%
4	0,25	0,08%	0,00	0,25	0,08%	0,08%
2	2,3	0,77%	0,00	2,30	0,77%	0,85%
1	43,85	14,63%	0,03	43,88	14,63%	15,48%
0,5	145,8	48,63%	0,10	145,90	48,63%	64,11%
0,25	76,6	25,55%	0,05	76,65	25,55%	89,66%
0,1	30,8	10,27%	0,02	30,82	10,27%	99,93%
0,063	0,1	0,03%	0,00	0,10	0,03%	99,97%
	0,1	0,03%	0,00	0,10	0,03%	100,00%
	299,8	100,00%	0,20	300,00	100,00%

∆m_s = m_s - ∑m_si = 0,2 g

Oznaczono procentową zawartość każdej z frakcji gruntu. Frakcja kamienista dla ziaren o średnicy d powyżej 40 mm i frakcja pyłowa (średnica poniżej 0,002 mm) nie występuje. Frakcja żwirowa średnica d = 2 : 40 mm to 0,85%. Frakcja piaskowa d od 0,05 do 2 mm to 99,1%, zaś frakcja pyłowa (d = od 0,002 mm do 0,05 mm) to 0,05%.

W dalszej kolejności wykreślono krzywą uziarnienia.

Odczytane z krzywej:

d₅₀ = 0,55mm,

d₆₀ = 0,65mm,

d₁₀ = 0,25mm,

U = 2,6 czyli jest to grunt równoziarnisty (uziarnienie równomierne)

Nazwa gruntu: piasek gruby

Rachunek błędów.

Wnioski:

Pierwszy grunt - ił piaszczysty (wg oceny makroskopowej) został poddany badaniom wilgotności i gęstości. Wyniki przedstawiały się następująco:

Wilgotność naturalna: w_nsr = 22,1 ± 0,44 %

Gęstość objętościowa gruntu: ρ = 1,894 ± 0,017 [g/cm³]

Gęstość obj. szkieletu gruntowego: ρ_d = 1,551 ± 0,0136 [g/cm³]

Gęstość właściwa gruntu: ρ_s = 2,74 [g/cm³]

Warto zwrócić uwagę na to, że największa z gęstości, to gęstość właściwa gruntu, a najmniejsza to gęstość objętościowa szkieletu gruntowego.

Badanie wilgotności naturalnej zostało wykonane zgodnie z normą, ale osiągnięto nieprawidłowy wyniki. Różnica pomiędzy oznaczeniami wynosi 1,4 (22,8-21,4) co stanowi 6,33% wartości średniej. Różnica ta nie powinna przekroczyć 5% wartości średniej. W takim przypadku należy przeprowadzić badania na dwóch pozostałych częściach próbki gruntu i jako wynik ostateczny należy przyjąć średnią arytmetyczną trzech najmniej różniących się wartości.

Przedstawiono fragment tabeli z normy PN-81/B-03020:

Przedstawione wyniki jednoznacznie nie wskazują na rodzaj gruntu.

Można mieć jednak pewność, że grunt to ił. Wydaje się, że grunt ten można z pewnym błędem zakwalifikować jako ił pylasty twardoplastyczny. Jest to zatem inny wynik niż w przypadku oceny makroskopowej.

Z rachunku błędów wynika, że ćwiczenie zostało wykonane z bardzo małymi błędami, gdyż żaden błąd względny nie jest większy od 1%.

Krzywa uziarnienia wskazuje na rodzaj gruntu. Ten poddany badaniu, to piasek średnioziarnisty co wynika z oceny makroskopowej. Na podstawie tej krzywej można określić rodzaj gruntu - piasek gruby. Ocena makroskopowa i analiza sitowa nie dają tego samego wyniku, jednak przyjęto, że wynik analizy sitowej za właściwy.

Wadą tego badania jest to, że analizie sitowej mogą być poddane tylko grunty niespoiste i suche, co nie pozwala na szybkie badanie gruntu.

---