2. Grunty Budowlane –

2. Grunty Budowlane –

Charakterystyka Geotechniczna

Charakterystyka Geotechniczna



Charakterystyka

Podstawowych Właściwości
Fizycznych Gruntu



Cechy Określające Przydatność

Gruntu Jako Materiału
Budowlanego Na Konstrukcje
Ziemne i Ośrodka, w Którym
Wykonywane Są Wykopy

Produkty wietrzenia skał oraz frakcje
uziarnienia gruntów

Produkty wietrzenia lub rozdrobnienia skały

pierwotnej

Nazwa
frakcji

i ich wymiary

Wietrzenie

fizyczne

Wietrzenie

chemiczne

Rozdrobnienie

mechaniczne

przy

transporcie

Bloki
kamienne i
głazy
ostrokrawędzi
ste

-
 

 

głazy otoczone
i otoczaki

 

Kamienista

(ƒ

k

)

powyżej

40 mm

 

Okruchy
ostrokrawędzi
ste

nie zwietrzałe

okruchy

ostrokrawędziste

okruchy
obtoczone

 

Żwirowa (ƒ

ż

)

40 ÷ 2 mm

Ziarna
ostrokrawędzi
ste

kryształy
odporne na
wietrzenie

ziarna
obtoczone

 

Piaskowa

(ƒ

p

)

2÷0,05

mm

 

drobne kryształy
skały pierwotnej

mączka skalna
powstała przy
obtaczaniu
ww. okruchów

Pyłowa (ƒ

π

)

0,05÷0,000

2 mm

 

 

minerały iłowe

bardzo drobne
cząstki mączki
skalnej o
wymiarach
poniżej 0,002
mm

Iłowa (ƒ

i

)

poniżej

0,0002 mm

Frakcja

piaskow

a

Frakcja

pyłowa

Frakcja

iłowa

FRAKCJE UZIARNIENIA

GRUNTÓW

CHARAKTERYSTYKI

CHARAKTERYSTYKI

UZIARNIENIA

UZIARNIENIA

Ziarna i cząstki gruntu dzielone są wg wielkości na
grupy

zwane

frakcjami.

Wyróżniamy

pięć

następujących frakcji:

 kamienista o ziarnach d >
25 mm

 żwirowa o ziarnach

d = 25 – 2

mm

 piaskowa o ziarnach

d = 2 – 0,05

mm

 pyłowa o cząstkach

d = 0,05 –

0,002 mm

 iłowa o cząstkach

d < 0,002

mm

Uziarnienie gruntu (skład granulometryczny)

określa się procentową zawartością poszczególnych
frakcji w stosunku do ciężaru całej próbki badanego
gruntu.

Wykres uziarnienia (krzywe uziarnienia)

sporządza się

po wykonaniu analizy granulometrycznej (metodą sitową lub
sitowo-aerometryczną)
i obliczeniu procentowych zawartości masy ziaren i cząstek.

F r a k c j e

iłowa

pyłowa

piaskowa

żwirowa

kam.

średnica zastępcza ziarna (cząstki) – d, mm

0

,0

0

1

0

,0

1

0

,

1

1

1

0

1

0

0

zaw

arto

ść

zia

rn

(cz

ąste

k)

o ś

re

dn

icy mn

ie

jsz

ej

niż

d

100%

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

40

50

100%

90

80

70

60

30

20

10

0

7

6

5

4

3

2

1

f

k

f

ż

f

p

f



f

i

x

dx

Z wykresów krzywych uziarnienia można
wyznaczyć:



procentowe

zawartości

poszczególnych

frakcji

(niezbędne do określenia rodzaju gruntu),



średnice cząstek d

10

, d

30

, d

60

(niezbędne do

określenia

wskaźników

uziarnienia

gruntu)

oznaczające średnice cząstek, które wraz z
mniejszymi stanowią 10, 30, 60 %.

Uziarnienie gruntu charakteryzują dwa
wskaźniki:

wskaźnik

krzywizny

uziarnienia:





60

10

2

30

d

d

d

C





wskaźnik różnoziarnistości

(uziarnienia gruntu)

10

60

d

d

U 

Zależnie od wskaźnika różnoziarnistości grunty
dzieli się na:

równoziarniste

gdy 1 ≤ U ≤ 5 (np. piaski

wydmowe, lessy),

różnoziarniste

gdy 5 ≤ U ≤ 15 (np.

gliny holoceńskie),

bardzo różnoziarniste

gdy U > 15 (np. gliny

zwałowe, pospółki).

Grunt jest dobrze uziarniony, jeżeli:

C = 1 ÷ 3, a U > 4 dla żwirów lub U > 6 dla
piasków

Parametry Opisujące

Parametry Opisujące

Własności

Własności

Fizyczne

Fizyczne

Cechy fizyczne gruntu można podzielić na

podstawowe

i

od nich

pochodne.

Do podstawowych

cech fizycznych gruntów zalicza

się:

    

wilgotność w

    

gęstość właściwą

ρ

s

    

gęstość

objętościową ρ

cechy te oznaczane są na podstawie badań
laboratoryjnych



   

  stopień zagęszczania I

D

i wskaźnik

zagęszczania Is

Do pochodnych cech fizycznych gruntu

zalicza się:

   

 

gęstość objętościową szkieletu

gruntowego ρ

d

   

 

porowatość

n

i

wskaźnik

porowatości e

 

  

  wilgotność całkowitą w

r

i stopień

wilgotności S

r



 

wskaźnik plastyczności I

P

stopień

plastyczności I

L

CECHY OKREŚLAJĄCE PRZYDATNOŚĆ GRUNTU JAKO

MATERIAŁU BUDOWLANEGO NA KONSTRUKCJE ZIEMNE

Cechy wpływające na wymiary

i rozwiązania konstrukcyjne

budowli ziemnych

Cechy charakteryzujące

podatność gruntu

na zagęszczanie

• wytrzymałość na
ścinanie

• ściśliwość

•
przepuszczalność
(zdolności
filtracyjne)

• uziarnienie
gruntu

• wilgotność
gruntu

• urabialność
gruntu

Parametry Plastyczności Gruntów

Parametry Plastyczności Gruntów

Plastycznością

nazywa się zdolność gruntu do

poddawania

się

trwałym

(nieodwracalnym)

odkształceniom przy stałej objętości, bez pęknięć i
kruszenia się. Cechę tę wykazują tylko te grunty,
które zawierają w swoim składzie cząstki minerałów
ilastych.

Wskaźnik plastyczności I

P

jest to różnica pomiędzy

granicą płynności i granicą plastyczności (zakres
wilgotności wyznaczony granicami), oznacza ile wody
w procentach (w stosunku do masy szkieletu)
wchłania dany grunt przy przejściu ze stanu
półzwartego w półpłynny.

P

L

P

w

w

I





gdzie:

w

P

- granica plastyczności,

w

L

- granica płynności.

Stopień plastyczności I

L

jest to stosunek różnicy

wilgotności

naturalnej

danego

gruntu

i

granicy

plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy
plastyczności. Wskaźnik ten określa, jaką konsystencję ma
badany grunt oraz odzwierciedla właściwości gruntu w
stanie in situ.

P

L

P

n

L

w

w

w

w

I







Wykres stanów
gruntu

Wilgotność, %

Stan gruntu

Konsystencja

Wskaźnik plastyczności

I

P

=w

L

-w

P

plastyczna

płynna

zwarta

zwarty

p

ó

ł

zw

a

rt

y

twardo

plastyczny

plastyczny

miękko

plastyczny

płynny

w

L

w

P

w

S

G

ra

n

ic

a

p

ły

n

n

o

śc

i

w

=

w

L

w

=

w

p

+

0

,5

0

I

p

w

=

w

p

+

0

,2

5

I

p

G

ra

n

ic

a

sk

u

rc

zu

w

=

w

s

G

ra

n

ic

a

p

la

st

yc

zn

o

śc

i

w

=

w

p

Poszczególne stany gruntu stanowią określone
konsystencje

Rozróżnia

się

trzy

konsystencje

gruntów spoistych:



płynną

- grunt zachowuje się jak ciecz i nie ma

prawie żadnej wytrzymałości



plastyczną

- odkształca się przy pewnym

nacisku, nie ulega przy tym spękaniom i
zachowuje nadany mu kształt



zwartą

- odkształca się dopiero przy dużych

naciskach, przy czym odkształceniom towarzyszą
spękania

ZAGĘSZCZALNOŚĆ GRUNTU

ZAGĘSZCZALNOŚĆ GRUNTU

Podatność gruntu na zagęszczanie określona
jest
w znormalizowanej próbie Proctora. Z
badania określa się

wilgotność optymalną

(w

opt

)

wbudowywanego gruntu w nasyp,

przy której osiąga się

maksymalną

wartość gęstości objętościowej gruntu

(ρ

ds

).

Próbę Proctora wykonuje się zarówno

dla gruntów spoistych jak i niespoistych. Dla
gruntów

niespoistych,

a w szczególności piasków wykonuje się
także badania w aparacie widełkowym, z
których otrzymuje się graniczne wartości
zagęszczenia

i

maksymalną

gęstość

objętościową suchej masy

(ρ

dmax

)

oraz

minimalną gęstość objętościową suchej
masy

(ρ

dmin

).