P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego

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

5. Oznaczenie stopnia zagęszczenia gruntów sypkich

Stopień zagęszczenia gruntu niespoistego jest to stosunek istniejącego zagęszczenia naturalnego danego
gruntu do maksymalnego, możliwego do uzyskania zagęszczenia tego gruntu.

Stopień zagęszczenia I

D

określa się ze wzoru:

min

max

max

e

e

e

e

I

n

D

−

−

=

(5.1)

w którym:

e

n

– wskaźnik porowatości gruntu przy naturalnym ułożeniu ziaren

e

max

– wskaźnik porowatości gruntu przy najluźniejszym ułożeniu ziaren

e

min

– wskaźnik porowatości gruntu przy najgęstszym ułożeniu ziaren

Stopień zagęszczenia jest jednym z najważniejszych parametrów dla gruntów niespoistych. Określa on
stan gruntu niespoistego, który następnie znacząco wpływa na parametry mechaniczne tego gruntu,
takie jak ściśliwość i wytrzymałość na ścinanie oraz na ogólną przydatność gruntu do podłoża
budowlanego.

Ze względu na stopień zagęszczenia norma PN-EN ISO 14688-2 wprowadza następujący podział
gruntów niespoistych:

a) grunty bardzo luźne

- I

D

≤ 0.15

b) grunty luźne -

I

D

= 0.15

÷ 0.35

c) grunty średnio zagęszczone - I

D

= 0.35

÷ 0.65

d) grunty zagęszczone -

I

D

= 0.65

÷ 0.85

e) grunty bardzo zagęszczone -

I

D

= 0.85

÷ 1.00

5.1

Przygotowanie gruntu do badań

Do określenia stopnia zagęszczenia I

D

gruntu niespoistego wymagana jest próbka typu NNS.

W pierwszej kolejności należy określić cechy fizyczne gruntu (

ρ

s

,

ρ i w

n

) celem wyznaczenia wartości

wskaźnika porowatości naturalnej (e

n

). Badania cech fizycznych należy wykonać zgodnie z instrukcją

do ćwiczenia nr 2. Następnie z pozostałej części gruntu lub z dodatkowej próbki (NU) tego samego
gruntu należy przygotować próbkę o objętości co najmniej 600 cm

3

i wysuszyć do stałej masy

w temperaturze 105 – 110

°C.

5.2 Przyrządy do badań

a)

Cylinder stalowy wraz z tłoczkiem

o wymiarach podanych na rys. 5.1a,

b) Stalowe widełki wibracyjne o wymiarach

podanych na rys. 5.1b,

c) Waga techniczna o dokładności ważenia 0.1 g,
d) Suwmiarka o dokładności mierzenia 0.1 mm,
e) Nóż o prostym ostrzu,
f) Lejek z tworzywa sztucznego.

Masa cylindra z tłoczkiem powinna wynosić
około 1700 g, a masa widełek około 500 g.

Rys. 5.1. Cylinder z tłoczkiem i widełki wibracyjne.

d

2

d

1

2

5.3 Wykonanie

badania

Na początku należy określić wymiary wewnętrzne cylindra (d

1

, h

1

), obliczyć jego pojemność (V) oraz

określić masę (m

t

). Wysuszoną próbkę gruntu należy wsypywać przez lejek do cylindra. Czynność tę

należy wykonywać delikatnie i powoli tak, aby uzyskać jak najluźniejsze ułożenie ziaren gruntu.
Końcówka lejka powinna znajdować się tuż nad powierzchnią usypywanego gruntu i w czasie
wysypywania gruntu lejek powinien być powoli podnoszony. Po napełnieniu z naddatkiem cylindra
gruntem należy za pomocą noża usunąć nadmiar gruntu, wyrównać powierzchnię i całość zważyć (m

st

).

Następnie na powierzchni gruntu w cylindrze należy ułożyć tłoczek i przeprowadzić zagęszczenie
gruntu przez 1 min, uderzając widełkami o ścianki cylindra. Uderzać należy początkowo lekko i wolno,
a następnie coraz szybciej i mocniej. Po upływie 1 min. należy dokonać pomiaru zagłębienia tłoka (

∆h)

w trzech punktach po obwodzie. Następnie należy powtarzać zagęszczanie gruntu w kolejnych cyklach
30-to sekundowych i mierzyć zagłębienie tłoka. Grunt można uznać za maksymalnie zagęszczony,
jeżeli pomiary za pomocą suwmiarki po trzech kolejnych cyklach zagęszczania nie wykażą zmian
zagłębienia tłoka.
Dla uzyskanego stanu gruntu należy określić wartość zmniejszenia objętości (

∆V).

Dla badanego gruntu należy wykonać 5 niezależnych oznaczeń m

s

i 3 niezależne oznaczenia

∆V.

5.4 Obliczenie

wyników

Z uzyskanych pomiarów w trakcie badań należy obliczyć gęstość objętościową szkieletu gruntowego
przy najluźniejszym ułożeniu ziaren (

ρ

dmin

) i odpowiadający wskaźnik porowatości (e

max

) oraz gęstość

objętościową szkieletu gruntowego przy najgęstszym ułożeniu ziaren (

ρ

dmax

) i odpowiadający wskaźnik

porowatości (e

min

). Do tego celu można wykorzystać wzory:

V

m

m

t

st

d

−

=

min

ρ

,

min

min

max

d

d

s

e

ρ

ρ

ρ

−

=

(5.2)

V

V

m

m

t

st

d

∆

−

−

=

max

ρ

,

max

max

min

d

d

s

e

ρ

ρ

ρ

−

=

(5.3)

Jako miarodajne należy przyjąć najniższą z 5 oznaczeń wartość

ρ

dmin

i e

max

oraz największą z 3 oznaczeń

wartość

ρ

dmax

i e

min

.

Na podstawie otrzymanych powyższych wartości oraz wartości wskaźnika porowatości naturalnej (e

n

)

należy obliczyć stopień zagęszczenia gruntu I

D

według wzoru 5.1.