BADANIE EDOMETRYCZNE GRUNTÓW

wg PKN-CEN ISO/TS 17892-5

Sprzęt laboratoryjny:

 Pierścień edometru
 Edometr
 Pokrywa obciążeniowa
 Sekundomierz
 Metalowy krążek
 Ostre narzędzie do przygotowania próbki
 Suwmiarka
 Bibułki filtracyjne
 Parowniczka do oznaczenia wilgotności
 Waga techniczna o dokładności 0,03 g

Rys.1. Schemat ogólny typowego edometru.

1. Badany grunt
2. Pierścień edometru
3. Płytki porowate
4. Pokrywa obciążeniowa

Przebieg badania:

1. Ważenie pustego pierścienia z dokładnością do 0,01 g - m

t

.

2. Pomiar pierścienia: wysokości pierścienia h

p

oraz średnicy wewnętrznej d

p

.

3. Przygotowanie próbki gruntu jedną z poniższych metod:

 wyciskanie z rury o średnicy równej średnicy pierścienia,
 wyciskanie z rury o większej średnicy,
 wycinanie z bloków o nienaruszonej strukturze,
 wycinanie z próby o nienaruszonej strukturze uzyskanej metodą opróbowania

ciągłego,

 sztucznie formowane o strukturze naruszonej.

Rys.2. Próbka gruntu do badania edometrycznego.

4. Ważenie pierścienia edometru całkowicie wypełnionego gruntem z dokładnością do

0,01 g - m

mt

.

5. Ważenie pustej parowniczki - m

c

.

6. Pobranie próbki gruntu w celu oznaczenia początkowej wilgotności gruntu w

0

(ważenie parowniczki z gruntem wilgotnym – m

1

, a następnie po wysuszeniu próbki

do stałej masy ważenie parowniczki z gruntem suchym – m

2

).

7. Odczyt początkowy przy zastosowaniu „próbki zastępczej” czyli metalowego

krążka (po założeniu pokrywy obciążeniowej oraz ustawieniu czujników na brzegach
pokrywy).

Stan

obciążenia

Czujnik I

Czujnik II

Obciążenie

0 [kPa]

………

………

8. Umieszczenie papierowych filtrów (bibułek filtracyjnych) od spodu i na górze próbki

w momencie zakładania próbki w edometrze.

UWAGA:

średnica sączka = średnica próbki – 1 mm

9. Założenie pokrywy obciążeniowej na górną powierzchnię próbki.

10. Odczyt początkowy z próbką gruntu w edometrze (po założeniu pokrywy

obciążeniowej na górną powierzchnię próbki oraz ustawieniu czujników na brzegach
pokrywy).

Stan

obc

iążenia

Czujnik I

Czujnik II

Obciążenie

0 [kPa]

………

………

11. Nałożenie na trzpień wieszaka obciążającego uzyskując obciążenie

12,5 [kPa]

.

12. Notowanie odczytów w określonych odstępach czasowych (np. 1, 2, 3, 5 [min]).

13. Notowanie odczytów w określonych odstępach czasowych (np. 1, 2, 3, 5 [min]) przy

stopniowo zwiększanym obciążeniu (

25

,

50

,

100

,

200

,

400 [kPa]

).

14. Etap odciążania (po wykonaniu ostatniego stopnia obciążenia próbkę stopniowo

odciążać aż do wartości 12,5 [kPa], notując odczyty w określonych odstępach
czasowych).

15. W celu określenia ściśliwości wtórnej gruntu po odciążeniu próbkę obciąża się

ponownie kolejnymi stopniami wg pkt 13.

Wyniki badania:

 Umieszczenie tabeli wyników dla poszczególnych obciążeń /odciążeń/ próbki gruntu.

 Zestawienie wartości koniecznych do wyznaczenia początkowej wilgotności gruntu.

Obliczenia:

 Początkowa wilgotność w

0

/ zgodnie z CEN ISO/TS 17892-1 /:

 Początkowa gęstość objętościowa ρ / zgodnie z CEN ISO/TS 17892-2 /:

gdzie:

m

mt

– masa pierścienia z gruntem wilgotnym [g]

m

t

– masa pustego pierścienia [g]

V – objętość próbki w pierścieniu [cm

3

]

 Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρ

d

/ zgodnie z CEN ISO/TS 17892-2 /:

gdzie:

ρ – początkowa gęstość objętościowa gruntu [g/cm

3

]

w – początkowa wilgotność [%]

 Początkowy wskaźnik porowatości e

0

:

gdzie:

ρ

d

– gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [g/cm

3

]

ρ

s

– gęstość właściwa [g/cm

3

]

 Równoważnik wysokościowy cząstek stałych H

s

:

gdzie:

H

o

– pierwotna wysokość próbki (równa wysokości pierścienia) [mm]

e

o

– wskaźnik porowatości początkowej [-]

 Wskaźnik porowatości e

f

:

gdzie:

H

s

– równoważnik wysokościowy cząstek stałych [mm]

H

f

– wysokość próbki na końcu przyrostu obciążenia (czyli wysokość próbki na początku

następnego przyrostu) [mm]

 Edometryczny moduł ściśliwości E

oed

wyznaczamy ze wzoru:

gdzie:

Δσ’

v

– przyrost efektywnych naprężeń pionowych (różnica naprężeń po i przed zmianą

obciążenia) [kPa]
Δε

v

– przyrost odkształcenia pionowego (różnica wysokości próbki po i przed zmianą

naprężenia) [-]

gdzie:

σ’

v2

– efektywne naprężenie pionowe po zmianie obciążenia [kPa]

σ’

v1

– efektywne naprężenie pionowe przed zmianą obciążenia [kPa]

 Odkształcenia pionowe ε

v

:

gdzie:
H

0

– początkowa wysokość próbki [mm],

H

f

– wysokość próbki na końcu każdego z etapów obciążenia /odciążenia/ [mm].

 Współczynnik ściśliwości objętościowej m

v

:

gdzie:
H

i

– wysokość pierwotna (czyli wysokość próbki na początku przyrostu) [mm]

Wykresy:

Rys.3. Wykres zależności naprężenia od wskaźnika porowatości.

Rys.4. Wykres zależności naprężenia od wysokości próbki.

Rys.5. Wykres krzywych konsolidacji, zależność wysokości próbki od czasu trwania obciążenia.

Rys.6. Zależność naprężenie (w skali logarytmicznej) – odkształcenie (w skali liniowej).