Politechnika Łódzka
Katedra Geotechniki i Budowli
Inżynierskich

Badanie gruntów według PN-EN ISO 14688:2006

„Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów.

Część 1: Oznaczanie i opis.

Część 2: Zasady klasyfikowania”

Podstawą opisu gruntów według PN-EN ISO 14688:2006 są wyniki analizy

makroskopowej, czyli oceny pewnych cech gruntów poprzez badanie, w którym przede
wszystkim wykorzystuje się podstawowe zmysły człowieka: wzrok, dotyk, węch itd.
Pomocniczo można korzystać również z prostych przyrządów takich jak papier milimetrowy,
lupka (najlepiej z podziałką), ale również bardziej specjalistycznych, np. wzorzec barw
gruntów i 10% HCl.

Opisowi podlega szereg cech gruntu, które w efekcie pozwalają na wstępną ocenę

zachowania tego gruntu jako elementu podłoża budowli. Badania makroskopowe wykonuje
się zarówno w terenie, podczas prac polowych mających na celu zbadanie podłoża, jak
również w laboratorium, gdzie wykonuje się przede wszystkim oznaczenia ilościowe
podstawowych cech gruntów.

Badania najlepiej wykonywać w określonej kolejności, np. według schematu

przedstawionego na rys. nr 1. Podane niżej kroki odpowiadają tej kolejności.

Krok 1 – pochodzenie gruntu

Należy ustalić, czy grunt powstał w wyniku naturalnych procesów geologicznych

(grunt naturalny, rodzimy), czy też został wytworzony w wyniku działalności człowieka
(grunt antropogeniczny, nasypowy). Grunty antropogeniczne (symbol Mg – made ground)
mogą być zbudowane z materiału naturalnego (gruntów mineralnych), np. różnego rodzaju
nasypy drogowe czy kolejowe, zapory ziemne, wały przeciwpowodziowe itp., lub z materiału
sztucznego, np. z odpadów poprodukcyjnych typu żużle i popioły, osady poflotacyjne.
Czasami ustalenie czy mamy do czynienia z gruntem naturalnym czy antropogenicznym jest
trudne. Zwykle na pochodzenie antropogeniczne wskazują domieszki, które nie są
składnikami gruntów naturalnych, takie jak gruz, śmieci itp. lub nienaturalna struktura gruntu,
np. występowanie w masie piaszczystej grudek gliniastych

Krok 2 – określenie czy grunt należy do gruntów organicznych, czy mineralnych

Grunty mineralne są zbudowane z ziarn i cząstek mineralnych, pochodzących z

rozdrobnienia skał, np. piaski składają się głównie z ziarn kwarcu (SiO

2

) itp. W skład

gruntów organicznych oprócz cząstek mineralnych wchodzą również cząstki organiczne
pochodzące głównie z rozpadu obumierających roślin. Obecność substancji organicznej
można poznać najczęściej po czarnej, ciemnoszarej lub ciemnobrunatnej barwie i
charakterystycznym zapachu gnilno-pleśniowym. Intensywność zapachu może się nasilać po
podgrzaniu próbki. Często gołym okiem są widoczne szczątki roślin. Po wysuszeniu
posiadają wyraźnie niższą gęstość niż grunty mineralne. Po wymieszaniu z wodą najczęściej
barwią ją na brunatny kolor. Wśród gruntów organicznych w zależności od genezy i
zawartości części organicznych wyróżniamy: grunty próchniczne, namuły, gytie i torfy.
Sposoby oznaczania i opisu gruntów organicznych są podane w punktach 5.11 i 5.12 normy.

2

3

Krok 3 – wydzielenie gruntów pochodzenia wulkanicznego

Grunty takie praktycznie na terenie Polski nie występują. Rozpoznaje się je głównie

po niskiej gęstości (nie należy ich mylić z gruntami organicznymi, które również
charakteryzują się tą cechą).

Krok 4 i 5 – wydzielenie gruntów bardzo gruboziarnistych

Określenie rozmiarów ziarn gruntu jest podstawą do dalszego podziału gruntów

mineralnych.

Pod względem uziarnienia wyróżnia się grunty: bardzo gruboziarniste, gruboziarniste

i drobnoziarniste. Podział taki jest związany z ustaleniem frakcji według tablicy 1 (załącznik).

Według tego podziału gruntami podstawowymi są grunty o jednolitym uziarnieniu (tj.

składające się z ziarn tylko jednej frakcji) np. żwir Gr, piasek drobny FSa, pył gruby CSi itp.
Pierwsza litera skrótu (symbolu) frakcji gruntu jest pisana zawsze dużą literą. Opis
uziarnienia gruntu należy rozpocząć od wydzielenia frakcji najgrubszych (głazów i głazików),
powyżej 63 mm (oczywiście postępujemy tak wtedy, gdy takie kamienie występują w badanej
próbie). Jeżeli ich łączna masa przekracza 50 % masy całej próby gruntu oznacza to, że mamy
do czynienia we frakcji głównej z gruntem bardzo gruboziarnistym: LBo, Bo lub Co.

Krok 6 – wydzielenie gruntów gruboziarnistych (sypkich) i drobnoziarnistych
(spoistych)

Kryterium wydzielenia gruntów gruboziarnistych i drobnoziarnistych jest ich

podatność do zlepiania się w grudki w stanie wilgotnym. Zlepiają się grunty drobnoziarniste
(pyły i iły), nie zlepiają się grunty gruboziarniste (piaski i żwiry).

Krok 7 – wydzielenie piasków i żwirów

Jeżeli badany grunt nie zlepia się w stanie wilgotnym, czyli jest gruntem

gruboziarnistym, należy dokonać dalszego podziału na piaski i żwiry. W gruntach
gruboziarnistych w większości przypadków poszczególne ziarna są widoczne gołym okiem.
Jeżeli stwierdzamy, że ponad 50 % ziarn jest większych niż 2 mm (d

50

> 2 mm) to mamy do

czynienia ze żwirem Gr. Jeżeli jest przeciwnie (d

50

≤ 2 mm), oznacza to, że badanym gruntem

jest piasek Sa. W obrębie żwirów dokonujemy dalszego podziału na: żwir gruby CGr, żwir
ś

redni MGr i żwir drobny FGr. Podobnie postępujemy z piaskami, wydzielając: piasek gruby

Csa, piasek średni MSa, i piasek drobny FSa.
Krok 8 – wydzielenie pyłów i iłów

Grunty drobnoziarniste - pyły i iły - w stanie wilgotnym zlepiają się i tworzą grudki

odkształcające się plastycznie. W gruntach tych cząstek frakcji głównych nie można dostrzec
gołym okiem. Mogą również występować w nich domieszki frakcji grubszych. W zależności
od wzajemnych proporcji składników frakcji głównych i drugorzędnych można tu, oprócz
podstawowych: pyłów Si i iłów Cl, wyróżnić szereg gruntów o składzie mieszanym, np. pył
piaszczysty, ił piaszczysty, ił pylasty itp. Szczegółową klasyfikację gruntów drobnoziarnistych
dokonuje się na podstawie wzrokowej oceny plastyczności gruntu oraz zawartości piasku,
pyłu i iłu, opisanej w dalszych krokach.

Krok 9 i 18 – opis gruntów nasypowych

Jeżeli nasyp zbudowany jest z gruntu naturalnego opisuje się go według tych samych

zasad jak inne grunty naturalne. Gdy do jego budowy użyto materiały innego pochodzenia
należy opisać proporcje, cechy i rodzaj poszczególnych składników.

W obu przypadkach należy ustalić, czy mamy do czynienia z nasypem

kontrolowanym, czyli wykonanym z odpowiednim zagęszczeniem czy jest to nasyp
niekontrolowany będący przypadkowym składowiskiem zgromadzonego materiału.

4

Krok 10 – określenie frakcji drugorzędnych i domieszek, zawartości piasku, pyłu i iłu
oraz zawartości węglanów w gruntach

Frakcją główną nazywamy tą frakcję, która określa właściwości inżynierskie gruntu.

W przypadku gruntów gruboziarnistych jest to frakcja o przeważającej masie. Drobne frakcje
(pył lub ił) występujące w złożonych gruntach gruboziarnistych nie decydują o ich
właściwościach inżynierskich.

Dla gruntów drobnoziarnistych główną frakcją jest odpowiedni rodzaj gruntu

drobnoziarnistego – pył lub ił – decydujący o właściwościach inżynierskich gruntu. Grunt
należy nazwać ił lub pył w zależności od stwierdzonej plastyczności drobnej frakcji spoistej, a
nie tylko od uziarnienia.

Frakcje drugorzędne nie decydują o właściwościach inżynierskich danego gruntu, lecz

mają na nie wpływ.

Frakcje drugorzędne są opisywane w drugiej kolejności po rozpoznaniu i opisaniu

frakcji głównej. Stosuje się spójnik „z” lub opisuje w formie przymiotnikowej, np. ił z pyłem
lub ił pylasty. Określenie „domieszka” jest zarezerwowane dla ewentualnych frakcji
trzeciorzędnych.

Przykłady opisu i symboli gruntów:

-

piasek średni z pyłem i domieszką żwiru drobnego – fgrsiMSa,

-

ż

wir piaszczysty – saGr,

-

ż

wir drobny z piaskiem grubym - fgrCSa,

-

pył z piaskiem średnim - msaSi,

-

piasek gruby ze żwirem drobnym – fgrCSa,

-

piasek drobny z pyłem (piasek drobny zapylony) – siFSa,

-

pył z piaskiem grubym i domieszką żwiru drobnego – fgrcsaSi,

-

ił z piaskiem średnioziarnistym – msaCl.

Jeśli w gruntach gruboziarnistych występują dwie frakcje w przybliżeniu w równych

proporcjach umieszcza się pomiędzy ich symbolami ukośnik: żwir/piasek Gr/Sa lub piasek
drobny/średni FSa/MSa.

Grunty stanowiące przewarstwienia pisze się małymi podkreślonymi symbolami PO

frakcji głównej, np. ił pylasty przewarstwiony piaskiem –siClsa.

Obecność piasku, pyłu i iłu w gruntach stwierdza się przez próbę rozcierania w wodzie

lub rozcinania nożem.

Próba rozcierania polega na umieszczeniu małej próbki gruntu pomiędzy palcami i

rozcieranie, najlepiej w wodzie. Ilość frakcji piaszczystej może być określona z
wyczuwalnego stopnia szorstkości materiału.. Jeżeli wyczuwa się dużą ilość ziarenek piasku
(duża szorstkość) mamy do czynienia z pyłem piaszczystym lub iłem piaszczystym. Gruby pył
również może być podobnie wyczuwalny, lecz jego cząstki nie są widoczne gołym okiem.
Grunt ilasty w dotyku przypomina mydło, przykleja się do palców i trudno go usunąć bez
zmycia, nawet gdy jest w stanie suchym. Grunty pylaste wyczuwa się jako gładkie w dotyku,
a suche cząstki gruntu przyklejone do palców w postaci mączki, mogą być łatwo zdmuchnięte
lub usunięte przez pocieranie dłoni.

Próba rozcinania. Dla stwierdzenia obecności iłu lub pyłu wilgotną próbkę należy

przeciąć nożem. Gdy powierzchnia przekroju jest błyszcząca – ił, gdy matowa – pył lub pył
ilasto-pylasty o niskiej plastyczności. W celu dodatkowej oceny powierzchnię próbki można
zarysować lub wygładzić paznokciem.

Zawartość węglanów (głównie węglanu wapnia CaCO

3

) określa się przy użyciu 10

% roztworu HCl. Po skropieniu powierzchni próbki kwasem należy obserwować reakcję i jej
intensywność; grunt jest:

-

bezwapnisty (0) – brak reakcji z kwasem,

-

wapnisty (+) – lekko się pieni pod wpływem kwasu,

-

silnie wapnisty (++) – występuje intensywne pienienie

5

Krok 11 – określenie plastyczności gruntu – podział na pyły i iły
Oznaczenie plastyczności (spoistości) przeprowadza się wykonując próbę

wałeczkowania, próbę wytrzymałości w stanie suchym i próbę dylatancji (rozszerzalności).

Próba wałeczkowania. W tym celu pobieramy niewielką próbkę wilgotnego gruntu

w postaci kuleczki o średnicy około 8 mm i wałeczkujemy ją na gładkiej powierzchni tak,
aby otrzymać z kulki wałeczek o średnicy około 3 mm. Po wykonaniu tej czynności
formujemy z wałeczka ponownie kulkę i znowu ją wałeczkujemy. Powtarzamy to aż do
chwili, gdy kolejny wałeczek kruszy się (pęka) lub rozwarstwia i można go zlepić, ale nie da
się już wałeczkować. Zmiany następują na skutek utraty wody przez grunt podczas
wałeczkowania. Grunt osiąga w ten sposób tzw. granicę plastyczności. W wyniku tej próby
stwierdza się, że grunt ma:

-

małą plastyczność – gdy próbka wykazuje zwięzłość, ale nie daje się wykonać
wałeczka o średnicy 3 mm,

-

dużą plastyczność – gdy próbka daje się wielokrotnie wałeczkować do cienkich
wałeczków (ok. 1 mm).

Mała plastyczność wskazuje na dużą zawartość pyłu, a duża plastyczność świadczy o

dużej zawartości iłu.

Próba wytrzymałości w stanie suchym. Do badania próbkę gruntu należy wysuszyć

w suszarce, mikrofalówce lub na powietrzu. Opór próbki podczas próby ściskania pomiędzy
palcami jest miarą wytrzymałości w stanie suchym. Rozróżnia się następujące rodzaje
wytrzymałości:

-

mała – próbka wysuszonego gruntu rozpada się pod lekkim lub średnim naciskiem
palców,

-

ś

rednia – grunt rozpada się pod wyraźnym naciskiem palców na bryłki, które nadal

wykazują spoistość,

-

duża – grunt nie daje się rozdrobnić pod naciskiem palców; można go rozłamać.

Pył charakteryzuje się niską wytrzymałością w stanie suchym. Wysoką wytrzymałość

wykazuje ił. Mieszanina pyłu i iłu wykazuje na ogół średnią wytrzymałość w stanie suchym.

Próba dylatancji. Próba polega na przerzucaniu z jednej dłoni do drugiej wilgotnej

próbki w postaci bryłki 20-30 mm. Próbka staje się błyszcząca po pojawieniu się wody na jej
powierzchni. Po naciśnięciu próbki palcami połysk znika. Zawartość pyłu i iłu może być
określona na podstawie czasu potrzebnego na pojawienie się wody przy wstrząsaniu i jej
zaniku przy nacisku.

W przypadku pyłu woda pojawia się i szybko znika. Wstrząsanie i nacisk nie dają

efektu w ile. Im wolniej pojawia się woda na powierzchni próbki, tym mniejsza jest zawartość
pyłu i tym większa iłu.

Dokładne określenie plastyczności jest możliwe jedynie po przeprowadzeniu

oznaczeń laboratoryjnych. Można dodać, że im wyższa zawartość frakcji iłowej tym większa
spoistość.

Krok 12 – zawartość części organicznych
Małe ilości rozproszonej materii organicznej w gruncie mogą wytwarzać wyraźny

zapach oraz zabarwiać grunt. Intensywność zapachu i barwy wskazuje na zawartość
substancji organicznej i należy ją uwzględnić w opisie gruntu (vide krok 2).

Krok 13 – struktura gruntu
Przy ocenie struktury gruntu stwierdza się czy ma budowę ciągłą (jednorodną),

nieciągłą (niejednorodną) czy warstwową. Niezbędna jest próbka NNS (o nienaruszonej

6

strukturze). Nieciągłości w obrębie próbki objawiają się nagłymi zmianami barwy,
osłabieniami oraz nagłymi zmianami plastyczności. Nieciągłości chaotyczne i nieregularne
mają zwykle pochodzenie mechaniczne (w wyniku uskoków tektonicznych, osunięć, ścięć
itp.). nieciągłości regularne w postaci warstwowań mają pochodzenie sedymentacyjne.

Krok 14 – określenie barwy gruntu
Barwę gruntu należy określić na próbce NW (o naturalnej wilgotności), na świeżym

przełamie, po przełamaniu próbki. Wskazane jest wykorzystanie ujednoliconego wzorca
barw (póki co nie jest dostępny w Polsce). Barwa zależy od zawartości związków
chemicznych, głównie tlenków. Opisując barwę należy podać najpierw odcień, barwę
uzupełniającą i na końcu barwę zasadniczą, np. jasnoszaro-żółty, brązowo-szary itp. Zwykle
w gruntach występują takie barwy jak: żółta, brązowa, szara w różnych kombinacjach i
odcieniach. Można jednak spotkać również grunty, szczególnie spoiste, zabarwione na
czerwono, zielono czy niebiesko. Czasami występuje duża zmienność barw i taki grunt
można określić jako pstry. W gruntach organicznych dominuje kolor czarny.

Krok 15 – określenie konsystencji (stanu) gruntu
Wyróżnia się następujące konsystencje (stany) gruntów spoistych, określając grunt

jako:

-

miękkoplastyczny – grunt wydostaje się pomiędzy palcami przy ściskaniu porcji
gruntu,

-

plastyczny – jeżeli grudka gruntu daje się formować przy lekkim nacisku palców,

-

twardoplastyczny – jeżeli grunt nie może być formowany palcami, lecz może być
wałeczkowany w dłoniach do postaci wałeczka o średnicy 3 mm bez spękań i
rozdrabniania,

-

zwarty – jeżeli rozpada się i pęka podczas wałeczkowania, lecz jest ciągle
dostatecznie wilgotny, aby ponownie uformować z niego bryłkę,

-

bardzo zwarty – jeśli grunt jest wysuszony (jego barwa najczęściej jest jaśniejsza niż
w stanie wilgotnym); nie można z niego uformować bryłki, lecz rozdrabnia się pod
naciskiem i daje się zarysować paznokciem.

Krok 16 – określenie składu granulometrycznego
W celu określenia uziarnienia gruntu gruboziarnistego należy próbkę gruntu

rozpostrzeć najlepiej na kartce papieru, może to być papier milimetrowy lub wykorzystując
dodatkowo lupkę z podziałką ustalić zawartości frakcji głównej, drugorzędnej i domieszek.
Podany sposób nie jest możliwy do zastosowania w przypadku pyłów i iłów. Ich uziarnienie
określa się według sposobów podanych wyżej (patrz krok 8, 10 i 11).

Krok 17 – ustalenie genezy gruntu
Ustalenie genezy gruntu jest bardzo istotne z punktu określenia jego właściwości i ich

zmienności. Geneza powinna być ustalona przede wszystkim podczas badań terenowych,
należy również wykorzystać inne dostępne informacje o podłożu, np. mapy geologiczne.

7

Załączniki

Tablica 2. Podział gruntów ze względu na uziarnienie

Uziarnienie

Średnice zastępcze ziarn, mm

Drobnoziarniste

d

50

< 0,063

Gruboziarniste

d

90

≥ 0,063 d

50

< 63

Bardzo gruboziarniste

d

50

≥ 63

Tablica 3. Podział gruntów gruboziarnistych piaszczystych ze wzgl. na uziarnienie

Nazwa gruntu

Symbol

Zakres uziarnienia, mm

Piasek gruby

Csa

d

50

> 0,63

Piasek średni

MSa

0,63 ≥ d

50

> 0,2

Piasek drobny

FSa

d

50

≤ 0,2

d

x

(d

50

, d

90

)– średnica ziarna, od którego w badanej próbce jest x[%] ziarn mniejszych

Frakcje do tablicy 4 (określone na podstawie krzywej uziarnienia)

Kamienista (f

k

)

63,0 – 630 mm

Ż

wirowa (f

ż

)

2,0 – 63,0 mm

Piaskowa (f

p

)

0,063 – 2,0 mm

Pyłowa (f

π

)

0,002 – 0,063 mm

Iłowa (f

i

)

≤

0,002 mm

8