Mechanika gruntów

Adam Łodygowski, Grzegorz Majewski, Michał Płotkowiak

Politechnika Poznańska

Poznań, dnia 29 11 2002

Instytut Inżynierii Lądowej
Zakład Geotechniki
i Geologii Inżynierskiej
ul. Piotrowo 5, 61-138 Poznań

Sprawozdanie nr 9

Oznaczenie Kapilarności biernej i czynnej

Celem ćwiczenia jest:

- Zbadanie

kapilarności biernej i czynnej,

Podstawy teoretyczne

K

APILARNOŚĆ CZYNNA

H

K

C

:

- Jest to maksymalna wysokość, na jaką podniesie się woda w porach gruntu ponad

poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej.

- Wysokość na jaką „grunt podciągnie wodę” (zachowuje się czynnie) zależy między

innymi od:

•

uziarnienia gruntu,

•

struktury i tekstury gruntu,

•

temperatury wody,

- kapilarność czynną można również obliczać przy pomocy wzorów przybliżonych:

d

H

KC

30

,

0

=

gdzie d jest średnicą porów w gruncie (zależy od rodzaju gruntu)

Przebieg ćwiczenia i wyniki:

1. Na dole rurki doświadczalnej (średnica 4-6mm) przy pomocy gumki umocowaliśmy

szmatkę, tak aby chroniła ona grunt przed wypadaniem.

2. Rurkę wypełniliśmy gruntem (piaskiem średnim).
3. Umieściliśmy rurkę w pojemniku z wodą.
4. Mierzyliśmy kapilarność czynną, czyli wysokość na jaką grunt podciągnie wodę,

pamiętając o tym aby utrzymać stały poziom wody w pojemniku poprzez uzupełnianie
jej strat.

Wyniki

, które otrzymaliśmy:

H

KC

[cm]

1’ 2’ 5’ 10’ 15’ 30’ 60’

7cm 8,5cm 10cm 12cm 12,5cm 14cm 15cm

K

APILARNOŚĆ BIERNA

H

KB

:

- jest to maksymalna wysokość na jakiej utrzymuje się woda całkowicie wypełniająca

pory gruntu ponad poziomem swobodnego zwierciadła wody gruntowej po jego
obniżeniu

- Przyjmuje

się, że kapilarność bierna gruntu jest równa wysokości słupa wody [cm],

przy której przebija się powietrze przez próbkę gruntu podczas badania.

Mechanika gruntów

Adam Łodygowski, Grzegorz Majewski, Michał Płotkowiak

Przebieg ćwiczenia i wyniki:

Do wyznaczania kapilarności biernej (czyli takiej gdzie zachowuje się biernie)
wykorzystaliśmy prosty sprzęt:

- wiadro z wodą,
- gumowa rurka,
- sączek,
- lejek
- próbka

gruntu:

•

musi być rozdrobniony czyli bez grudek,

•

grunt w stanie powietrznosuchym, odsiewając od niego ziarna większe niż
2mm,

•

każda z próbek o wadze 20g,

- skala

porównawcza,

Postępowanie:

1. Grunt umieszczamy na sączku w lejku delikatnie go ugniatając aby pozbyć się

pęcherzyków powietrza,

2. Zakładamy, że gumowa rurka (całkowicie zanurzona we wiadrze) jest w pełni

wypełniona wodą (bez pęcherzyków powietrza).

3. Na początku doświadczenia lejek (połączony z gumową rurką zanurzoną w wodzie)

musi być częściowo zanurzone w wodzie.

4. Podnosimy lejek i gumową rurkę do góry i obserwujemy na jakiej wysokości pojawi

się pęcherzyk powietrza.

Metoda:

- Zgodnie z wyżej pokazanym opisem dokonujemy pomiaru próbnego H

KB

(próbka

zerowa). Próbka uniesie się na wysokość H.

- Podobnie

przygotowaną próbkę 1 i 2 unosimy na wysokość 0,7H, a następnie w

odstępach co 5 minut unosimy o 5 cm, tak długo aż na jednym z takich położeń po
określonym czasie (<5’) nie pojawi się pęcherzyk,

- Kapilarność obliczamy na podstawie zależności:

x

h

H

KB

+

=

gdzie:

h -

wysokość na której nastąpiło poprzednie zatrzymanie lejka [cm],

x

- czas na najwyższym poziomie <5min, który upłynął do momentu pojawienia się
pęcherzyka,

- jeżeli różnica pomiędzy kolejnymi dwoma pomiarami jest większa niż 0,1H

KB

należy

wykonać pomiar dla 2 dodatkowych próbek (3 i 4) a skrajne dwa wyniki odrzucić,

Wyniki:

H

KB

cm

H

cm

H

KB

KB

19

7

,

0

27

≈

⋅

=

Wysokość początkowa

+ 5cm

KBi

H

2

2

1

KB

KB

KB

H

H

H

+

=

H

KB1

19 [cm]

Po 3’ pęcherzyk

22 [cm]

H

KB2

19 [cm]

Po 4’ pęcherzyk

23 [cm]

22,5 [cm]

H

KB3

---------- ----------

H

KB4

---------- ----------