1)

Rozszyfrować nazwy frakcji: LBo, FGr, CSi, MGr, FSa, Co

LBo- duże głazy
FGr- drobny żwir
CSi- gruby pył
MGr- średni żwir
FSa- drobny piasek
Co- kamienie

L-duży C-gruby M-średni F-drobny
Bo-głazy Gr-żwir Co-kamienie Sa-piasek Si-pył Cl-ił

2) Co to jest po

rowatość, definicja, symbol, wzór obliczeniowy.

Stosunek objętości wolnych przestraszeni w gruncie do objętości całkowitej gruntu.
Symbol : n. Wzór: Vp/V (wyklad 2a)

3)

Co to jest wskaźnik porowatości, definicja, symbol, wzór obliczeniowy.

Stosunek objętość wolnych przestrzeni gruntu do objętości samego szkieletu
gruntowego. Symbol: e. Wzór: e=Vp/Vs ( wyklad 2a)

4)

Co to jest gęstość objętościowa szkieletu, definicja, symbol, wzór
obliczeniowy.

Stosunek masy szkieletu do jego objętości. Symbol: ρ. Wzór: m/V.

5)

Ile wynosi bok sześcianu, jeżeli gęstość objętościowa gruntu to 2 g/cm

3

,

a masa sześcianu to 16g?

Gęstość objętościowa to stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości
tego szkieletu. Symbol : ρ

s

wzór ρ

s

=m

s

/V

s .

V=a^3=> 2=16/a^3=> a =2 cm

6) Il

e wynosi wilgotność gruntu, jeżeli masa gruntu mokrego wynosi 40g, a

masa gruntu suchego 30g?

m

w

= 40g-30g=10g m

s

=30g => w= 10/30*100%=33%

7)

Ile wynosi gęstość objętościowa szkieletu, jeżeli pobrano 125 cm3
gruntu mokrego, którego masa po wysuszeniu to 200g?

m

s

=200g V= 125 cm^3

ρ

d

= m

s

/v= 200/125*100=160 g/cm3

8)

Na czym polega oznaczanie konsystencji podczas badań
makroskopowych?

Badanie konsystencji w badaniu makroskopowym polega na ściskaniu w dłoni

próbki gruntu oraz na próbie wałeczkowania.

Wyniki:



grunt wydostaje się między palcami – k. Miękkoplastyczna



można formować pod lekkim naciskiem – k. Plastyczna



nie można formować ale można wałeczkować do śr 3 mm –
twardoplastyczna



rozpada się podczas wałeczkowania , ale można uformować kulkę – k.
Zwarta



n

ie można zrobić kulki – k. Bardzo zwarta

9)

O czym świadczy możliwość wałeczkowania próbki aż do uzyskania
cienkich wałeczków?

Świadczy o konsystencji twardoplastycznej oraz frakcja dominująca to ił.

10)

Na czym polega oznaczanie wytrzymałości w stanie suchym podczas
badań makroskopowych?

Należy wysuszoną próbkę gruntu zgnieść palcami.

Wyniki:



rozpad pod lekkim naciskiem

– mała wytrzymałość dominuje frakcja pyłowa



rozpad na bryłki pod wyraźnym naciskiem – średnia wytrzymałość



brak rozpadu pod naciskiem p

alców – duża wytrzymałość dominuje frakcja

iłowa

11)

Jaki wykres można narysować po zbadaniu wilgotności optymalnej w
aparacie Proctora i jak z niego wyznacza się tę wilgotność?

Wilgotno

ścią optymalną wopt nazywamy taką wilgotność, przy której w danych

warunkach ubijania mo

żna osiągnąć największe zagęszczenie gruntu, a więc

maksymaln

ą gęstość objętościową szkieletu gruntowego ρdmax.

Tworzy się wykres zależności gęstości objętościowej szkieletu gruntowego od
wilgotności gruntu w. Czyli f(w)=ρ

d.

Wilgotność optymalną otrzymuje się jako

wartość w dla maksymalnego ρ

d.

12)

Jaki parametr uzyskujemy z badania gruntu w aparacie Casagrande’a i
do czego jest nam on potrzebny?

Otrzymujemy wilgotność przy której grunt ze stanu płynnego przechodzi w stan
miękko-plastyczny. Wielkość ta jest ustalana jako wilgotność przy której grunt w
aparacie Casagrande po 25 uderzeniach zejdzie się na długości 10 mm i

wysokość 1 mm ( wcześniej robimy brudzę w gruncie) Potrzebne jest to do
oznaczenia granicy płynności wL). Przy znajomości gr. Plastyczności i płynności
możemy obliczyć wskaźnik plastyczności I

L

=wL-wp . Mając Ip możemy dzielić grunty

ze wzg na spoistość.

13)

Co to jest wskaźnik konsystencji? Podział gruntów ze względu na
wskaźnik konsystencji.

I

c

-

wskaźnik konsystencji

I

L

-

wskaźnik plastyczności

14)

Jaki można uzyskać wykres po zbadaniu gruntu w aparacie
Casagrande’a i jak z niego wyznacza się granicę płynności?

Najczęściej przeprowadza się około 5-6 oznaczeń wilgotności i

odpowiadającej jej ilości uderzeń aparatu. Należy odczytać ile uderzeń
odpowiada za zlanie się bruzdy na dł 10 mm i wysokości 1 mm, następnie
oznaczyć wilgotność. Stworzyć wykres zależności wilgotności od ilości
uderzeń, interpolować prostą przechodząc przez dane punkty, odczytać
wilgotność dla 25 uderzeń.

15)

Co to jest stopień zagęszczenia? Podział gruntów ze względu na stopień
zagęszczenia.

Stopniem zag

ęszczenia ID nazywa się stosunek zagęszczenia istniejącego w

warunkach naturalnych do najwi

ększego możliwego zagęszczenia danego gruntu

niespoistego.

Vmax – objętość próbki gruntu w stanie luźnym [cm

3

]

Vmin – objętość próbki gruntu w stanie maksymalnie zagęszczonym [cm

3

]

V

– objętość próbki gruntu w stanie naturalnym [cm

3

]

Stopie

ń zagęszczenia wyznacza się dla gruntów niespoistych (sypkich). Jego

wielko

ść zależy od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziaren.

Stopie

ń zagęszczenia gruntu luźno usypanego jest równy 0, natomiast gruntu

maksymalnie zag

ęszczonego wynosi 1.

16)

Objaśnij zjawisko dylatancji w gruntach gruboziarnistych; w jaki sposób się

ono objawia w warunkach swobodnego drenażu oraz w warunkach
zatrzymanego drenażu

dylatancja -

jest to proces zwiększania objętości gruntów gruboziarnistych po

przekroczeniu określonego naprężenia.
Zatrzymany drenaż- wzrost ciśnienia wody w porach (u)
Swobodny drenaż- wzrost objętości.

17)

Czy w gruntach drobnoziarnistych wykazujących tendencje do upłynnienia w
trakcie ścinania występuje zjawisko dylatacji ? odpowiedź uzasadnij

Dylatacja jest zjawiskiem występującym przy ścinaniu zagęszczonego gruntu. Grunty

drobnoziarniste luźnie nasycone wodą przy szybkim ścinaniu chcą się zagęścić, a to
uniemożliwia obecność wody. Wzrasta ciśnienie wody „u” co przy stałym naprężeniu
całkowitym σ=const. powoduje spadek σ’(=σ-u). Niezależnie od tego wzrasta τ= τ’. Może to
doprowadzić do szybkiego wyczerpania się wytrzymałości gruntu. Zjawisko określa się
terminem upłynniania gruntu.

18) Czy w trakcie zaawans

owanego płynięcia plastycznego, w trakcie ścinania

próbki gruntu drobnoziarnistego w aparacie trójosiowym, w warunkach
swobodnego drenażu występuje zmiana objętości; jak określamy ten stan ?

Tak, występuje zmiana objętości

19)

Co to jest współczynnik rozporu bocznego Ko; objaśnij różnicę pomiędzy
wartościami tego współczynnika w stanie in situ Ko(in situ) oraz w warunkach
normalnej konsolidacji KoNC; czy znana jest ci jakaś formuła empiryczna

określająca wartość współczynnika KoNC ? od czego ten współczynnik zależy
?

Współczynnik rozporu bocznego jest stosunek naprężenia poziomego do

naprężenia pionowego.

KoNC-

współczynnik dla gruntów skonsolidowanych normalnie KoNC=1-sin(Φ)

KoOc-

współczynnik dla gruntów prekonsolidowanych

KoOC=KoNC*OCR(sinΦ)

e

mpirycznie KoNC określa się na podstawie wartości kąta tarcia

wewnętrznego

20)

Od czego zależy wartość współczynnika KoNC i dlaczego istnieje rozbieżność
pomiędzy wartościami Ko(In situ) oraz KoNC ?

Warto

ść współczynnika K0 zależy od rodzaju gruntu i historii jego

napr

ężenia (czy uległ prekonsolidacji) i zmienia się w zakresie 0,2

÷0,6dla gruntów normalnie skonsolidowanych i 0,8 ÷2,0dla gruntów
prekonsolidowanych.

Wartość KoNC zależy od wartości kąta tarcia wewnętrznego.

Przy ustalaniu wielkości Ko zasadnicze znaczenie ma czy grunt jest w stanie

normalnej konsolidacji przy czy był wcześniej konsolidowany.
Ko=(1-

sinΦ)* OCR

OCR:

Współczynnik prekonsolidacji - stosunek największej wartości

napr

ężenia efektywnego σp’, które wystąpiło w gruncie w przeszłości, do

warto

ści naprężenia od ciężaru własnego występującego obecnie σ0’

OCR = 1-grunty normalnie skonsolidowane
OCR> 1 -grunty prekonsolidowane

21)

Warstwę gruntu, normalnie konsolidowanego, o miąższości 20m, opisanego
parametrami wytrzymałościo

o

, c’=10 kPa, poddano

równomiernemu obciążeniu q=500 kPa a następnie odciążono. Sprawdź ile
wynosi stosunek naprężeń poziomych do pionowych w stanie in situ (należy
przyjąć Ko in situ = 0.5), w trakcie obciążenia a następnie po odciążeniu na
głębokości 10m.

22) Dla danej krzywej uziarnienia sklasyfikuj rodzaj gruntu

23)

Objaśnij pojęcie naprężenia efektywnego i naprężenia całkowitego w gruncie
traktowanym jako ośrodek dwuskładnikowy (szkielet+ciecz)

naprężenie efektywne – naprężenie przenoszone przez szkielet gruntowy a

nie przez wodę znajdującą się w porach gruntu. Podczas konsolidacji gruntów
bez możliwości odpływu większą część naprężeń przenosi woda, wzrost

naprężeń efektywnych jest mały, gdy pozwolimy na odpływ wody podczas
konsolidacji to szki

elet gruntowy będzie przenosić obciążenia i nastąpi

znaczny wzrost naprężeń efektywnych.

Inaczej: naprężenia efektywne to różnica między naprężeniem całkowitym a

ciśnieniem porowym

naprężenia całkowite – jest to suma wszystkich naprężeń powodowanych

prze

z ciężar własny gruntu oraz obciążenia zewnętrzne

(

http://pl.wikipedia.org/wiki/Konsolidacja_%28mechanika_grunt%C3%B3w%2

9

warto przeczytać)

24)

Dla macierzy naprężeń efektywnych sigma-x=-100 kPa, sigma-y=-150, tau-
xy=50 kPa wyznacz graficznie wartości naprężeń głównych (koła Mohra)

25)

Objaśnij warunek plastyczności Mohra-Coulomba

Jest to uogólnienie warunku plastycznego Tresci, w którym wprowadza się

wartość I1. Naprężenie styczne potrzebne do zainicjowania ścinania na danej

płaszczyźnie zwiększa się wraz ze zwrostem naprężenia normalnego do tej

płaszczyzny. F(σij)=σ1-K

Φ

*σ3-ft

lub inaczej:

Warunek plastyczno

ści Coulomba-Mohra stanowi liniową relację pomiędzy

najwi

ększym i najmniejszym naprężeniem głównym. Warunek ten można

zapisa

ć jako układ sześciu równań, z których dwa pierwsze mają następującą

posta

ć:

gdzie: φ oznacza kąt tarcia wewnętrznego zaś c kohezję. W przestrzeni

napr

ężeń głównych reprezentuje go ostrosłup o potrójnej symetrii osiowej,

którego oś pokrywa się z osią naprężenia izotropowego.

26)

Jak zorientowane są, względem głównych osi macierzy naprężeń, pasma
ścinania dla warunku M-C oraz Hubera-Misesa

W warunku HMH zawsze występują one pod kątem 45 stopni i nie są od niczego
zależne. W warunku MC zależą od wielkości kąta tarcia wewnętrzego i wynaczą 45-
0,5*Φ

HMH:

MC:

27)

Kiedy możemy korzystać z warunku Tresci lub Hubera-Misesa dla gruntów

Z warunku H-M-H (Hubera-

Misesa) możemy korzystać dla warunków bez

odpływu (wody).

28)

Narysuj rozkład naprężeń efektywnych oraz całkowitych dla podłoża
uwarstwionego (jak na rys.) obciążonego pionowo obc. q=100 kPa, jeśli
poziom wód gruntowych występuje na głębokości 5m poniżej poziomu terenu.
Dane s

ą: ciężar objętościowy szkieletu gruntowego, ciężar właściwy, ciężar

każdej z dwóch warstw oraz miąższości warstw.

29)

Co to jest prędkość Darcy ? objaśnij procedurę laboratoryjnego oznaczania
wartości współczynnika filtracji

Jest to prędkość przepływu wody na jednostkę powierzchni gruntów (łącznie z

cząstkami i porami) prostopadle do kierunku przepływu.

Prawo Darcego opisuje zależność między prędkością filtracji ośrodka

por

owatego u a występującym gradientem ciśnienia (gradP)

współczynnik k określa się na próbce nasączonej wodą, odnosi się wielkość k dla
temperatury 10stopni. W ogólności próbki poddaje się przepływowi wody, mierząc
ciśnienie i objętość wody przechodzącej przez próbkę gruntu.

Dla gruntów drobnoziarnistych stosuje się metodę ze zmiennym gradientem
hydraulicznym, czyli bez kontroli ilości przepływającej wody.
Dla gruntów gruboziarnistych, stały gradien, czyli kontrola ilośc przepływającej wody.

Gradient hydra

uliczny jest to różnica słupa wody między dwoma punktami

pomiarowymi na długości drogi przepływu

30)

Czy w przypadku poziomego zwierciadła wód gruntowych występuje ruch
cząstek cieczy ? odp. Uzasadnij

31)

Podaj orientacyjne przedziały dla wartości wsp. filtracji w piaskach średnich i w
pyłach

10

-3

do 10

-5

m/s dla piasków średnich

10

-6

do 10

-8

m/s dla pyłów

32)

Jakie równanie bilansowe opisuje ruch wód gruntowych

Równanie ciągłości w stanie ustalonym:
Bilans objętości przepływu:

Równanie ciągłości w stanie nieustalonym:
Bilans objętości przepływu:

K

F

- moduł odkształcenia objętościowego wody.

33)

Objaśnij różnicę pomiędzy filtracja ustaloną i nieustaloną

filtracja ustalona

– przebiega zgodnie z prawem Darciego tzn ciśnienie i

prędkość przepływu nie zmieniają się w czasie lub ta zmiana jest b.b powolna

filtracja nieustalona

– wbrew prawu darciego, ciśnienie i prędkość przepływu

jest zmienna w czasie

34)

Czy w przypadku jak na rys. może dojśc do przebicia hydraulicznego ?

Ciężar objętościowy dla gruntu saCl w stanie pełnego nasycenia wynosi 18 kN/m3

σ

y

tot

=-γ*y= -18*3= -54

p=-γ(f)*H/h*y=-10*3*5/3=-50

|σ

y

|>|p| --> nie przebije się

35)

Ile powinna wynosić minimalna długość ściany szczelinowej aby nie doszło do
przebicia hydrauliczn

ego ? dany jest ciężar objętościowy gruntu całkowicie

nasyconego gamma=19 kN/m3

H=h+10


H/h=

γ/ γf

h+10 / h = 19/10

h=0,09

36)

Co to jest wydatek filtracyjny ? Objaśnij na przykładzie wałów
przeciwpowodziowych

a. Interpretujac wyniki te

stu edometrycznego otrzymano otrzymano wartości

współczynników cs = 500 oraz c= 200. Oblicz osiadania warstwy gruntu o miąższości
12 m, gamma=20 kN/m3, obciążonej równomiernie obc. q= 200 kPa jesli wczesniej
ta wartswa była prekonsolidowana obc. o wartosci qo=100 kPa. Analityczna formuła
opisująca zależnośc pomiędzy odkształceniem pionowym a obc. jest nastepująca:
eps_y(y) = 1/(Cs * ln(10))*ln(sig_y/sig_y0) dla galezi konsolidacji wtórnej oraz
eps_y(y) = 1/(Cc * ln(10))*ln(sig_y/sig_y0) dla galęzi konsolidacji pierwotnej. W
obliczeniach osiadan zastosuj calkowanie metodą prostokatow z podzialem warstwy
gruntu na 2 przedziały.

3m

12m

2m

1

2

m

2

m

1

2

m

2

m

1

2

m

2

m

b. Naszkicuj ścieżki naprężeń efektywnych w teście trójosiowego ściskania w
warunkach bez odpływu dla gruntów drobnoziarnistych normalnie konsolidowanych
przy zastosowaniu modelu Modified Cam Clay. Objaśnij skąd bierze się
naszkicowany kształt tych ścieżek

c. Na czym polega zjawisko konsolidacji ? co oznacza czas konsolidacji ?

Problem konsolidacji polega na sprzężeniu deformacji szkieletu i przepływu wody w porach
gruntu.
Może być on spowodowany zarówno przyłożonym obciążeniem jak i wymuszoną zmianą
pola ciśnień porowych
Ciśnienie wody w porach dekomponuje się na 2 składniki:
- ciśnienie w stanie ustalonym
- nadwyżkę ciśnienia w porach
Czas trwania konsolidacji zależy głównie od przepuszczalności gruntu. Grunty o niskiej
przepuszczalności (np. grunty spoiste) wymagają dłuższego czasu na zakończenie
konsolidacji. Dlatego grunty te osiadają znacznie wolniej niż grunty niespoiste, i, co za tym
idzie, proces ten trwa znacznie dłużej. Proces ten ilustruje krzywa konsolidacji.

d.

Czy prędkośc obciażenia ma wpływ na nośność graniczna podłoża w gruntach
gruboziarnistych ? jesli tak to określ warunki w jakich to znaczenie mogłoby
się uwidocznić ?

Ma wpływ.

e. Czy prędkośc obciażenia ma wpływ na nośność graniczna podłoża w gruntach
drobnoziarnistych ? jesli tak to uzasadnij z czego wynika ten wpływ

Ma wpływ.

f. Jak rozumiesz niesprzężoną analizę stanu deformacji i przepływu wód gruntowych

g. Objaśnij pojęcie cisnienia spływowego.

ciśnienie spływowe - ciśnienie działające na cząstki gruntu wskutek filtracji wody i
skierowane zgodnie z jej kierunkiem.

h. Objaśnij pojęcie niedrenowanej wytrzymałości na ścinanie.

Niedrenowana wytrzymałość na ścinanie charakteryzuje osad, uwzględniając łącznie wpływ
kąta tarcia wewnętrznego i spójności. Tym samym wartość niedrenowanej wytrzymałości na
ścianie odpowiada naprężeniu stycznemu, jakie jest wywoływane podczas zniszczenia
struktury gruntu wskutek ścięcia.


i. Dlaczego analiza stanu nosności granicznej (stateczności) skarpy pionowej
powstałej w wyniku wykonania wykopu, w warunkach bez odpływu, prowadzi do
oszacowania wsp. bezpieczeństwa po stronie "niebezpiecznej"

j. Narysuj rozkład parcia czynnego na ściane oporową podpierającą 5m skarpę z
gruntu drobnoziarnistego (fi=20 stopni c=10 kPa), gama = 20 kN/m3 przyjmując że
zwierciadło wód gruntowych znajduje sie 3m pod powierzchnia terenu

k. Jakie znasz rodzaje parcia w gruncie i czym sie one o

d siebie różnią ? Pod jakim

kątem tworzą się kliny odłamu w stanie granicznym w przypadku tych parć wg teorii
Coulomba ?

4 Parcie spoczynkowe: Oddzialywanie od strony ośrodka gruntowego na ściane oporową
absolutnie sztywną i nie podlegającym przemianom

5 Parcie czynne: Jest to oddzialywanie od strony ośrodka gruntowego na ściane która ulegla

przemieszczeniom w kierunku od gruntu wzdluz powierzchni poślizgu.

6 Parcie bierne :

Oddzialywanie gruntu na ściane która pod wplywem obciązen zewnetrznych przemieszcza sie.

l. Korzystając z zasad stosowanych w oszacowaniach dolnych nosnosci granicznej
oraz wykorzystując metodę kół Mohra wyznacz wartości oraz kat obrotu naprężeń
naprężeń głównych w obszarze II mając dany stan naprężeń w strefie I (hipoteza

Trescii)

m.

Jakie czynniki decydują o nosności granicznej podłoża dla materiałów z
tarciem wewnętrznym oraz niezerowym ciężarem własnym (wzór Hansena)

kat nachylenia przykladanej sily do fundamentu oraz wspolczynnik ksztaltu zalezny od wielkosci mimosrodow oraz stosunkow
dlugosci bokow fundamentu

n. Stosując podział na 2 paski wyznacz wartość wsp. stateczności dla skarpy
pionowej o wysokości 4m, fi=30 stopni c=15 kPa, jeśli kąt nachylenia pasma ścinania
do poziomu wynosi 60 stopni (gamma=20 kN/m3)