POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Wydział Inżynierii Środowiska

Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu Geotechnika

Sprawozdanie nr 3

Określenie stanu gruntów spoistych i niespoistych.

Katarzyna Budzanowska

Julia Bytońska

Michalina Gotowiec

Paweł Milewski

Iwona Nietubyć Data wykonania ćwiczenia: 5.12.06 r

Małgorzata Pasek Data oddania sprawozdania: 19.12.06 r.

1. Badanie stanu gruntów spoistych

Wstęp teoretyczny

Grunty spoiste znacząco reagują na zmiany zawilgocenia. Przy wzroście wilgotności pęcznieją, nabierają właściwości plastycznych, natomiast przy jego spadku zatracają właściwości plastyczne i przypominają ciała krystaliczne.

Wyróżniamy następujące stany gruntów spoistych:

1. zwarty

2. półzwarty

3. twardoplastyczny

4. plastyczny

5. miękkoplastyczny

Stopień plastyczności gruntu spoistego określamy z następującego wzoru:

gdzie: w_n - wilgotność naturalna

w_p - granica plastyczności

w_L - granica płynności

Wilgotność naturalną gruntu określa wzór:

gdzie: m_mt - masa wilgotnej próbki z parowniczką, g

m_st - masa suchej próbki z parowniczką, g

m_t - masa parowniczki, g

Granicę plastyczności w_p jest to wilgotność gruntu, przy której wałeczek o średnicy 3 mm pęka.

Granicę płynności w_L wyznaczamy przy użyciu aparatu Casagrandego.

Próbkę gruntu nakładamy warstwami na miseczkę aparatu do uzyskania łącznej masy 210 g. Następnie wykonujemy rysę przez środek miseczki z próbką, którą umieszczamy w aparacie. Za pomocą korbki uderzamy miseczką o podłoże z częstotliwością 2 obroty/s. Liczba wstrząsów przy której nastąpiło zlanie się rysy jest podstawą do wyznaczenia granicy płynności. Doświadczenie powtarzamy 5 razy. Granica płynności jest to wilgotność gruntu odczytana dla 25 uderzeń.

Wyniki badań:

Rozpoznanie gruntu:

1. glina pylasta zwięzła

2. stan twardoplastyczny

3. zawartość CaCO₃ - klasa I

4. grunt mało wilgotny

5. barwa szaro - brązowa

Wilgotność naturalna w:

m_mt = 141,40 g

m_st = 132,85 g

m_t = 106,50 g

Granica plastyczności w_p:

masa naczynka nr 1: m_t1 = 19,35 g

masa naczynka nr 2: m_t2 = 27,65 g

masa naczynka nr 1 z wałeczkami: m_mt1 = 26,35 g

masa naczynka nr 2 z wałeczkami: m_mt2= 34,65 g

masa naczynka nr 1 z wałeczkami po wysuszeniu: m_st1 = 24,90 g

masa naczynka nr 2 z wałeczkami po wysuszeniu: m_st2 = 33,05 g

Granica płynności w_L:

Tabela z pomiarami:

Nr pomiaru	Masa naczynka [ g ]	Masa wilgotnej próbki z naczynkiem [g]	Masa wysuszonej próbki z naczynkiem [g]	Ilość uderzeń n
1	43,70	49,80	47,25	15
2	44,75	51,65	48,70	14
3	45,45	54,45	50,75	18
4	45,00	52,95	49,75	27
5	46,00	52,90	50,10	38

Granice płynności zostały wyznaczone według wzoru:

w_L1 = 72 %

w_L2 = 75 %

w_L3 = 70 %

w_L4 = 67 %

w_L5 = 68 %

Dla n = 25 wartości granicy płynności wynosi w_L = 70 %

Stopień plastyczności wynosi więc:

Stopień plastyczności badanego gruntu zawiera się w przedziale 0 < I_L < 0,25 więc grunt jest twardoplastyczny.

Wg literatury wilgotność naturalna w gliny pylastej zwięzłej w stanie twardoplastycznym wynosi 22%. W przeprowadzonym doświadczeniu otrzymaliśmy nieco wyższą wilgotność

w = 32%

2. Badanie stanu gruntów niespoistych

Wstęp teoretyczny

Układ szkieletu gruntów niespoistych w zasadzie nie zmienia się pod wpływem zmian wilgotności. Przy określaniu stopnia zagęszczania udział bierze gęstość gruntu. Stopień zagęszczania gruntu niespoistego określa wzór:

Gdzie:
- gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³

- maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³

- minimalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³

W gruntach niespoistych wyróżniamy następujące stany zagęszczenia:

a) bardzo luźny

b) luźny

c) średnio zagęszczony

d) zagęszczony

e) bardzo zagęszczony

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego
wyraża stosunek masy szkieletu gruntowego do całej objętości gruntu. Gęstość objętościową można wyznaczyć także korzystając ze wzoru:

gdzie: ρ - gęstość objętościowa [g/cm³]

w - wilgotność gruntu [%]

Do wyznaczenia stopnia zagęszczenia niezbędna jest znajomość granicznych wartości gęstości objętościowych szkieletu gruntowego
i
.

W celu ustalenia tych wielkości do stalowego cylindra wsypujemy przez lejek badaną próbkę gruntu. Górną warstwę wyrównujemy nożem, a następnie ustawiamy na niej obciążnik. Zagęszczanie gruntu odbywa się poprzez uderzanie cylindra widłami. Po każdym cyklu uderzeń notujemy wysokość zagłębienia obciążnika. Badanie jest zakończone gdy kolejne pomiary nie wykazują dalszego zagłębiania się tłocznika.

Wyniki badań:

Rozpoznanie gruntu:

1. piasek średnio-gruby

2. stan luźny

3. zawartość CaCO₃ - klasa I

4. wilgotność - piasek suchy

5. barwa szaro - żółta

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego
dla badanego gruntu wynosi 1, 75 g/cm³

wyznaczenie ρ_min:

masa cylindra: m_c = 1278 g

masa próbki: m_p = 774 g

wysokość cylindra: H = 12,5 cm

średnica cylindra: D = 7,09 cm

objętość próbki przed zagęszczeniem:

cm³

Minimalna gęstość objętościowa gruntu:

g/cm³

wyznaczenie ρ_max:

Tabela z pomiarami:

Czas t [min]	Wysokość zagłębienia [mm]
1,0	1,4
1,5	2,9
2,0	3,5
2,5	3,7
3,0	4,2
3,5	4,4
4,0	4,5
4,5	4,6
5,0	4,6

Po 5 minutach próbka gruntu była już maksymalnie zagęszczona.

Grubość obciążnika - 16,3 mm

Maksymalna wysokość zagłębienia obciążnika - 4,6 mm

Wysokość próbki po zagęszczeniu: H = 12,5- (1,63 + 0,46) = 10,41 cm

Objętość próbki po zagęszczeniu:

cm³

Maksymalna gęstość objętościowa gruntu:

g/cm³

Grunt jest średniozagęszczony.

Stopień zagęszczenia badanego gruntu zawiera się w przedziale 0,33 < I_D < 0,67 więc grunt jest średniozagęszczony. Gęstość objętościowa piasków grubych i średnich według literatury mieści się w granicach 1,70 - 1,85 g/cm³_, co jest zgodne z wynikami uzyskanymi w doświadczeniu.

w_L [%]

Wykres zależności w_L(n)

n

---