Objaśnienie podstawowych pojęć.

Podstawowe cechy fizyczne gruntów - są to cechy które można wyznaczyć na podstawie badań laboratoryjnych i określić bezpośrednio dzięki nim wartości liczbowe badanych cech. Należą do nich :

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego - nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości tego szkieletu ( bez porów ) wyrażamy wzorem:

[g/cm3]

-masa szkieletu gruntowego

-objętość szkieletu gruntowego

Wartość jej zależy od składu mineralnego i cząstek stanowiących dany szkielet gruntowy.

Gęstość objętościowa gruntu - jest to stosunek masy gruntu w stanie naturalnym do jej objętości :

[g/cm3]

- masa próbki gruntu w stanie naturalnym

-objętość badanej próbki .

Jest parametrem charakteryzującym strukturę i teksturę gruntu , zależy od składu mineralnego porowatości i wilgotności .

Wilgotność - procentowy stosunek masy wody zawartej w próbce gruntu do stałej masy szkieletu gruntowego .Woda w porach gruntu występuje w postaci :wody wolnej ,wody kapilarnej i błonkowej .W szkielecie gruntowym w jego sieci krystalicznej znajduje się :woda konstytucyjna ,krystalizacyjna i zeolitowa .

* 100 [g/cm3]

m_w - masa wody znajdującej się w porach badanej próbki

ms - masa szkieletu gruntowego badanej próbki

Wilgotność naturalna - to taka wilgotność jaką ma próbka w swoim naturalnym środowisku .

Pochodne wskaźniki identyfikacyjne gruntu - są to wielkości wyznaczone na podstawie wcześniej określonych wartości podstawowych.

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego - stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości tej próbki włącznie z porami .

[g/cm3]

- masa szkieletu gruntowego

- objętość badanej próbki

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego zależy od porowatości i składu mineralnego .

Wyznaczmy ją na podstawie wzoru:

[%]

Porowatość - nazywamy stosunek objętości porów zawartych w próbce do objętości całkowitej :

[-]

V_p - objętość porów w próbce

V - całkowita objętość próbki

Wyznaczamy ją :

Porowatość zależy od struktury, wielkości i równomierności ziaren stanowiących szkielet, stopnia zagęszczenia, wilgotności.

Porowatość może być charakteryzowana również przez wskażnik porowatości .

Wskażnik porowatości - to stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego

V_P - objętość porów w próbce

VS - objętość szkieletu gruntowego

Wyznaczamy ją:

a następnie analogicznie jak wyżej , ostatecznie otrzymując wzór :

Wilgotność całkowita - grunt ma wilgotność całkowitą gdy jego pory całkowicie wypełnione są wodą. Jest to stosunek masy wody zawartej w porach do masy szkieletu :

Przekształcając :

=1

Stopień wilgotności - określa on stopień wypełnienia porów gruntu wodą . Jest to stosunek objętości wody do objętości porów .Jest to również wilgotność naturalna do wilgotności całkowitej .

po przekształceniach :

W zależności od wartości
określa się stan zawilgocenia gruntu . Wartości podaję w tabeli:

Stopień wilgotności	Stan gruntu
	Grunt suchy lub mało wilgotny Grunt wilgotny Grunt mokry

Opis przeprowadzonych badań .

Oznaczenie wilgotności naturalnej .

Ważymy parowniczki z dokładnością do 0.01 g (m_t) . Następnie ważymy parowniczkę z wilgotną próbką gruntu (
).Suszymy próbkę w temperaturze 105-110^oC dla gruntów sypkich przez 8 godzin dla spoistych przez 24 h .Próbkę studzimy i ważymy razem z parowniczką (m_st ) .Wilgotność obliczamy ze wzoru :

Jako wartość ostateczną przyjmuje się średnią arytmetyczną dwóch pomiarów.

Oznaczenie gęstości właściwej szkieletu gruntowego .

Możemy oznaczyć dwoma sposobami ,doboru dokonujemy w zależności od badanego gruntu.

Metoda piknometru polega na tym ,ze wysuszoną w temperaturze 105-110^oC próbkę wsypujemy do uprzednio zważonej kolby o masie (m_t) i ważymy notując (m_gt) .Kolbę napełniamy do 2/3 objętości wodą destylowaną i gotujemy mieszając aby pozbyć się powietrza . studzimy i zalewamy wodą destylowaną do oznaczonej na kolbie kreski, należy przy tym cały czas kontrolować czas .Kolbę z zawiesiną ważymy (m_wgt ) .Następnie ważymy kolbę z wodą nalaną do poziomu kreski (m_wt ) . Obliczamy ze wzoru :

[g/cm3]

Stosuje się ją jedynie do gruntów ,które nie zawierają soli rozpuszczalnych w wodzie .

Kolba Le Chateliera . Dzięki niej wykonujemy doświadczenie w następujący sposób:

Wysuszoną próbkę rozciera się w moździerzu , do momentu kiedy próbka przejdzie przez sito o wymiarach oczek 0.075 mm .Roztartą próbkę suszymy do stałej masy i ważymy (m_st1 ) . Czystą kolbę napełniamy cieczą niepolarną do poziomu zerowego, po uprzednim ustabilizowaniu temperatury. Wsypujemy próbkę do kolby ostrożnie do momentu kiedy poziom cieczy nie osiągnie podziałki 20 cm³. Pozostałą część próbki ważymy w parowniczce (m_st2 ) .Następnie obliczamy ze wzoru :

[g/cm3]

Oznaczenie gęstości objętościowej .

Dokonujemy dzięki takim metodom jak :

• metoda pierścienia tnącego

• metoda rtęciowa przy użyciu objętościomierza

• metoda wyporu hydrostatycznego wody lub w cieczach organicznych .

Metoda pierścienia tnącego polega na tym ,ze ważymy pierścień ,za pomocą suwmiarki mierzymy wysokość ( h_p ) i średnicę pierścienia (d_p) i obliczamy objętość pierścienia wg wzoru :

[cm³]

Wyrównujemy poziom gruntu i wciskamy pierścień w grunt ,wypełniony gruntem pierścień wyjmujemy i wyrównujemy grunt z krawędziami pierścienia .Ważymy pierścień z gruntem (m_mt ) .Gęstość obliczamy ze wzoru :

[g/cm³]

m_t- masa pierścienia

m_m -masa próbki w stanie naturalnym .

Granica błędu pomiarów .Różnica dwóch równoległych pomiarów nie powinna przekraczać 0.02 g/cm³. Gdy różnica błędu jest większa należy wykonać oznaczenie na dwóch dodatkowych próbkach i jako wynik końcowy należy przyjąć średnią arytmetyczną trzech najmniej różniących się wyników.

Wyniki przeprowadzonych badań .

Wyznaczenie podstawowych wielkości fizycznych :

Wynik badań makroskopowych :

• grunt spoisty

• glina pylasta

rozpoznana na podstawie próby wałeczkowania i rozcierania :wałeczek podczas wałeczkowania cały czas pozostawał matowy ,rozwarstwił się poprzecznie .Podczas rozcierania nie wyczuwalna frakcja piaskowa .

• rodzaj gruntu :średniospoisty

• stan gruntu :miękkoplastyczny

rozpoznany na podstawie próby wałeczkowania :wałeczek rozsypał się po 6 wałeczkowaniu , czyli uzyskano 5 wałeczków .

Na podstawie tych rozpoznań wyznaczam z normy wartość gęstości właściwej

ρ_s=2.68 g/cm3

Oznaczenie wilgotności :

Nr Parowniczki	mt [g]	mmt [g]	mst [g]	wn [-]
288	25.09	37.78	36.12
134	28.82	39.61	38.19

wnśr =

Oznaczenie gęstości objętościowej :

Badania przeprowadzone metodą pierścienia tnącego .

dp. [cm]	hp. [cm]	Vp [cm3]
3.98	1.96	24.38

m_t = 39.70 g

mmt1 [g]	mmt2 [g]
89.70	90.10

m_mtśr = 89.90 g

m_m= 50.2 g

Wynik :

ρ=2.06 g/cm3

Wyznaczenie pochodnych wielkości fizycznych :

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego:

[g/cm3]

Porowatość :

Szczelność:

Wskażnik porowatości:

Wilgotność całkowita :

Stopień wilgotności:

Porównanie otrzymanych wielkości z wielkościami normowymi .

Gęstości objętościowa otrzymana dzięki metodzie pierścienia tnącego

ρ=2.06 g/cm3

Gęstości objętościowa odczytana z normy

ρ=1.90 g/cm3

Wilgotność wyznaczona na podstawie oznaczenia

wnśr =24

Wilgotność wyznaczona z normy

wnśr= 32

Wnioski

Otrzymane wyniki znacznie różnią się od wartości podanych w normie ,ponieważ nie została zachowana naturalna wilgotność próbek.

5

6

---