P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A

W y d z i a ł I n ż y n i e r i i L ą d o w e j i Ś r o d ow i s k a

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12

10.

Badanie edometryczne ściśliwości gruntu.

Badanie enometryczne polegające na stopniowym obciążaniu i odciążaniu próbki gruntu umieszczonej
w pierścieniu na tyle sztywnym, aby zablokował możliwość odkształceń w kierunku poziomym,
pozwala określić trzy grupy parametrów przedstawionych w tablicy 10.1.:

Tab. 10.1. Parametry ściśliwości, odprężenia i konsolidacji.

Ściśliwość

Odprężenie

Konsolidacja

*Edometryczny moduł ściśliwości

pierwotnej [MPa]

i

i

i

oi

h

h

M

∆

∆

=

σ

Stopień sztywności i odprężenia

ε

σ

∆

−

∆

−

=

i

s

S

ln

Współczynnik konsolidacji

T

v

f

t

L

C

⋅

=

50

2

197

,

0

Moduł odkształcenia pierwotnego

o

o

M

E

δ

=

Wskaźnik skonsolidowania gruntu

M

M

o

=

β

*Edometryczney moduł ściśliwości

wtórnej

iw

iw

i

i

h

h

M

∆

∆

=

σ

Moduł odkształcenia wtórnego

M

E

δ

=

Współczynnik ściśliwości

objętościowej

i

i

i

i

v

h

h

h

m

σ

∆

⋅

−

=

+

1000

1

*Wskaźnik ściśliwości

i

c

e

C

σ

log

∆

∆

−

=

∆σ

i

, – przyrost naprężenia efektywnego w szkielecie gruntowym ∆σ

i

=σ

i+1

-σ

i

[MPa]

h

i

, h

iw

– grubość próbki przed zwiększeniem naprężenia o ∆σ

i

[m] (indeks w dotyczy fazy odprężenia)

∆h

i

, ∆h

iw

– zmiana grubości próbki po zmianie obciążenia ∆h

i

=h

i

-h

i+1

; ∆h

iw

=h

iw

-h

(i+1)w

[m] (indeks w jak wyżej)

)

1

(

)

2

1

)(

1

(

ν

ν

ν

δ

−

−

+

=

∆e – zmiana wskaźnika porowatości [-]

∆ε - zmiana w odkształceniu pionowym [-]
L – długość ścieżki odpływu wody; gdy jest możliwy odpływ do góry i na dół próbki to L jest równe połowie
wysokości próbki przed rozpoczęciem badania (L=0,5h); w przeciwnym wypadku L=h [m]
t

50

– czas osiągnięcia 50% konsolidacji [s]

f

T

– poprawka temperaturowa

* - zależność ważna dla części liniowej wykresu krzywej ściśliwości pierwotnej/wtórnej

10.1

Sprzęt do badania.

Edometr:

1 – czujniki przemieszczenia,
2 – filtr górny,
3 – pierścień,
4 – obudowa pierścienia,
5 – podstawa edometru,
6 – próbka,
7 – filtr dolny,
8 – płytka perforowana,
9 – odpływ wody z próbki,

Rys. 10.1. Schemat edometru.

2

10.2

Przygotowanie gruntu do badań.

10.2.1 Badanie należy przeprowadzić na próbce NNS lub przygotowanej w sposób odzwierciedlający warunki

in situ najlepiej jak to możliwe. Próbkę należy umieścić w pierścieniu edemetru.

10.2.2 Średnia wartość średnicy największych cząstek w próbce nie powinna przekraczać 1/5 wysokości

pierścienia.

10.3

Wykonanie badania.

10.3.1 Pierścień z próbką gruntu należy umieścić w edometrze i przykryć pokrywą obciążeniową, a następnie

ustawić czujniki do pomiaru przemieszczeń pionowych pokrywy. Próbkę od dołu i od góry należy
zabezpieczyć filtrami.

10.3.2 Należy ustalić jakim naprężeniom zostanie poddana próbka. Zazwyczaj stosuje się od 4 do 6 przyrostów

obciążenia. Każdy kolejny nacisk powinien być dwa razy większy od poprzedniego.

10.3.3 Po przyłożeniu pierwszego stopnia obciążenia należy w określonych odstępach czasu zapisywać

odczyty na czujnikach przemieszczenia do momentu ustabilizowania się osiadań.

10.3.4 Następnie należy powtarzać czynność 10.3.3. dla kolejnych stopni obciążenia.

10.3.5 Gdy w programie badań przewidziane jest odciążenie próbki po określonym stopniu obciążenia, można

tego dokonać dopiero po ustabilizowaniu się osiadań próbki. Należy wówczas zmniejszać obciążenie
o jeden stopień i notować w określonych odstępach czasu przyrosty wysokości próbki na czujnikach
odkształcenia, aż do momentu ich stabilizacji.

10.3.6 Procedurę odciążania wg 10.3.5. należy kontynuować zdejmując kolejne stopnie obciążenia.

10.3.7 Jeśli program badań przewiduje powtórne obciążenie (np. w celu określenia enometrycznego modułu

ściśliwości wtórnej) to powtarzamy procedury 10.3.3.-10.3.4..

10.4

Wyniki badań.

Bezpośrednimi wynikami badania w edometrze są zmiany wysokości próbki przy kolejnych stopniach
obciążania i odciążania oraz rozkład tych zmian w czasie. Na ich podstawie można zilustrować
graficznie wykres zależności wysokości próbki od naprężenia i zmiany wysokości próbki w czasie przy
danej zmianie naprężenia w próbce (Rys. 10.2.).

Linia gruba – krzywa osiadań pierwotnych

Linia przerywana – krzywa odprężenia

Linia cienka – krzywa osiadań wtórnych

Rys. 10.2. Zależność wysokości próbki od naprężenia oraz od czasu w badaniu enometrycznym.

Na podstawie wyników uzyskanych z badania ściśliwości gruntu można wyznaczyć parametry
ściśliwości, odprężenia i konsolidacji przedstawione w tabeli 10.1..