Politechnika Wrocławska Wydział Budownictwa

Instytut Geotechniki i Hydrologii Lądowego i Wodnego

Zakład Mechaniki Gruntów

Sprawozdanie z Mechaniki Gruntów:

Liczbowe charakterystyki cech fizycznych gruntów

Prowadzący: Wykonał :

dr Halina Konderla Marek Turczyn

Rok akademicki 1998/99 Rok III, sem.V gr.4

Semestr zimowy

PODSTAWOWE DEFINICJE I WZORY.

Podstawowe cechy fizyczne gruntów.

1. Gęstość właściwa.

Gęstością właściwą gruntu ρ_s nazywamy stosunek masy jego cząstek do ich objętości. Obliczamy ją według wzoru

gdzie m - masa cząstek gruntu w stanie suchym

V_s - objętość samych cząstek (szkieletu gruntowego)

Ciężar objętościowy gruntu wyznacza się według wzoru

2. Gęstość objętościowa gruntu.

Gęstością objętościową ρ nazywamy stosunek masy szkieletu gruntu wraz z porami do jego objętości . Wyznaczamy ją ze wzoru

gdzie m - masa gruntu

V - objętość gruntu.

3. Wilgotność naturalna.

Wilgotnością naturalną gruntu nazywamy procentowy stosunek masy wody m_w zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego m_s. Próbki gruntu powinny być naturalnej wilgotności (NW), naturalnej strukturze (NNS) lub wilgotności w stanie powietrzno suchym.

Pochodne wskaźniki identyfikacyjne gruntu.

4. Gęstość objętościowa szkieletu gruntu.

Gęstością objętościową ρ nazywamy stosunek masy szkieletu gruntu do objętości tego szkieletu . Wyznaczamy ją ze wzoru

gdzie m_s - masa szkieletu gruntu V_s - objętość szkieletu gruntu.

5. Porowatość.

Porowatością n nazywamy stosunek objętości porów V_p do objętości całego gruntu V:

w którym:
_s -gęstość właściwa szkieletu gruntowego, g/cm³.

-gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³.

6. Szczelność.

Szczelnością nazywamy stosunek objętości szkieletu gruntu V_p do objętości całego gruntu V:

7. Wskaźnik porowatości.

Wskaźnikiem porowatości nazywamy stosunek objętości porów do objętości cząstek gruntu

8. Wilgotność całkowita.

Wilgotność całkowitą liczymy ze wzoru:

w którym :
_w -gęstość właściwa wody, g/cm³.

_s -gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³.

e - wskaźnik porowatości.

9. Stopień wilgotności.

Stopniem wilgotności gruntu nazywa się stosunek objętości wody zawartej w porach gruntu do objętości porów:

OPIS BADANIA.

1. Gęstość objętościowa gruntu.

W zależności od rodzaju, stanu gruntu i wielkości dostarczonej próbki, oznaczenia można wykonywać jedną z następujących metod:

a) metodą pierścienia tnącego

b) metodą wyporu hydrostatycznego w wodzie (parafinowania)

c) przez oznaczenie objętości próbki metodą rtęciową,

d) przy zastosowaniu cylindra o określonej objętości.

Metody a), b), c) stosuje się dla gruntów spoistych, a metodę d) dla gruntów sypkich.

Oznaczenie gęstości objętościowej gruntu pierścieniem tnącym.

Do oznaczenia należy używać pierścienia o znanej masie i objętości wewnętrznej.

V_p - objętość cylindra

d_p - średnica cylindra h_p - wysokość cylindra

Pierścień należy wypełnić gruntem nie pozostawiając niewypełnionych miejsc wyrównać nożem z dwóch stron i zważyć próbkę wraz z pierścieniem.

Gęstość objętościową gruntu obliczamy ze wzoru:

w którym: m_m - masa próbki gruntu, g

V - objętość próbki, cm³

m_st - masa pierścienia wraz z gruntem, g

m_t - masa pierścienia, g

V_p - wewnętrzna objętość pierścienia, cm³

2.Wilgotność naturalna gruntu.

Do oznaczenia wilgotności gruntu powinny być użyte próbki o naturalnej wilgotności (NW), naturalnej strukturze (NNS) lub wilgotności w stanie powietrzno suchym. Próbki należy umieścić w parowniczce o znanej masie, zważyć, a następnie suszyć w temperaturze 105-110°C do stałej masy i po ostudzeniu w eksykatorze ponownie zważyć. Wilgotność gruntu obliczamy ze wzoru:

w którym m_mt - masa wilgotnej próbki z masą parowniczki, g.

m_st - masa próbki wysuszonej z masą parowniczki, g.

m_t - masa parowniczki lub innego naczyńka mieszczącego badaną próbkę, g.

Wartość m_st oznaczać należy co najmniej dwukrotnie, przyjmując do obliczeń wilgotności średnią arytmetyczną wartości obu oznaczeń, jeżeli ich różnica nie przekroczy 5% wartości średniej.

WYNIKI BADAŃ.

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego.

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego została określona na podstawie nazwy gruntu określonej metodami makroskopowymi.

Stan gruntu - zwarty, f_i < 5%, nie da się uformować kulki (próba wałeczkowania).

Rodzaj gruntu - pył piaszczysty, podczas próby rozcierania zakwalifikowałem próbkę do grupy II - f_p>30%, f_π > 30%

Badanym gruntem jest pył piaszczysty, którego gęstość właściwa szkieletu gruntowego wynosi

2,66 g/cm³.

Ciężar właściwy

γ_s = 2,66 ^. 9,81 = 26,1 kN/m³

Wyznaczenie doświadczalnie podstawowych cech fizycznych pyłu piaszczystego

Gęstość objętościowa gruntu badana metodą pierścienia tnącego

V_p - objętość cylindra h_p = 3,0 cm d_p = 3,97 cm

Dwa pomiary:

1. m_t = 16,87 g

m_mt = 79,59 g

2. m_t = 16,87 g

m_mt = 79,55 g

ρ₁ - ρ₂ = 1,69 - 1,688 = 0,002 < 0,02 [g/cm³]

ρ =

Różnica pomiędzy ρ₁ a ρ₂ nie przekracza 0,02g , tak więc gęstość objętościowa pyłu piaszczystego wynosi 1,69 [g/cm³]

Ciężar objętościowy

Oznaczanie wilgotności

Dwa pomiary:

1. m_mt = 37,93 g

m_t = 26,55 g

m_st = 36,64 g

= 12,8 %

2. m_mt = 39,19 g

m_t = 25,52 g

m_st = 37,66 g

= 12,6 %

w₁ - w₂ = 12,8 - 12,6 = 0,2

Różnica pomiędzy w₁ a w₂ nie przekracza 5% wartości średniej, tak więc wilgotność próbki wynosi

12,7 %.

Wyznaczenie pochodnych cech fizycznych pyłu piaszczystego

Porowatość

Szczelność

Wskaźnik porowatości

Wilgotność całkowita.

Wyznaczenie stopień wilgotności.

Stopniem wilgotności gruntu nazywa się stosunek objętości wody zawartej w porach gruntu do objętości porów:

Przekształcając wzór, aby skorzystać z danych do oznaczania wilgotności naturalnej.

S_r = 0,6 badany grunt jest gruntem wilgotnym

6 ZESTAWIENIE WYNIKÓW , i porównanie z wartościami normowymi.

pył piaszczysty w stanie zwartym wilgotny	norma wartości dla stanu zwartego	wynik badania
gęstość objętościowa	2,15	1,69[g/cm^3]
wilgotność	14	12,7%

WNIOSKI

Badanym gruntem jest pył piaszczysty w stanie zwartym. Gęstość właściwa wynosi 2,66 [g/cm³], gęstość objętościowa 1,69 [g/cm³], wilgotność jest 12,7%. Pozostałe wartości wynoszą odpowiednio:

- porowatość - 0,36

- szczelność - 0,64

- wskaźnik porowatości - 0,56

- wilgotność całkowita - 21,05%

oraz stopień wilgotności, który wynosi 0,6 czyli badany grunt jest wilgotny.

Norma PN-81/B-03020 nie zawiera charakterystycznych wartości dla pyłu piaszczystego, wilgotnego w stanie zwartym, dlatego też trudno jest porównać wyniki otrzymane z badań z wynikami normowymi.

Bibliografia

[1] Z. Wiłun, Zarys geotechniki, Warszawa 1982.

[2] E. Myślińska, Laboratoryjne badania gruntów, PWN Warszawa 1992.

[3] PN-81/B-03020.

2

---