Politechnika Poznańska Poznań, dnia 29 11 2002
Instytut Inżynierii Lądowej
Zakład Geotechniki
i Geologii Inżynierskiej
ul. Piotrowo 5, 61-138 Poznań
Sprawozdanie nr 5
Oznaczenie granic konsystencji (plastyczności, płynności), stopnia
plastyczności .
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie:
- wskaz
nika plastyczności,
" spoistości,
" wilgotności krytycznej,
- stopnia plastyczności
" stanu gruntu,
- konsystencji,
- aktywności gruntu (wg Skemptona).
Zanim szczegółowo omówię wyżej przedstawione zagadnienia należy zauważyć, że
podstawowymi elementami ćwiczenia jest wyznaczenie:
- wilgotności naturalnej Wn,
- granicy plastyczności Wp,
- granicy płynności Wl.
Z których to dalej można wyznaczyć szukane wskaz
niki.
1. Wilgotność naturalna gruntu Wn: to stosunek masy wody zawartej w próbce gruntu
do masy jej szkieletu gruntowego wyrażony w procentach:
mmt - mst
w = Å"100
mst
gdzie:
mmt - masa gruntu o wilgotności naturalnej [g],
mst - masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105-1100C [g],
2. Granica plastyczności Wp: jest to wilgotność jaką ma grunt na granicy stanu twardo
plastycznego i półzwartego, przy której wałeczek uformowany z gruntu pęka w czasie
wałeczkowania po osiągnięci średnicy 3mm.
mmt - mst
w = Å"100
mst
gdzie:
mmt - masa gruntu o wilgotności po wałeczkowaniu [g],
mst - masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105-1100C [g],
Sposób postępowania:
- z danego gruntu uformować 7mm kulkę,
- uformowaną kulkę rozwałeczkować do wałeczka o grubości ok. 3mm,
- czynność powtarzać tak długo aż wałeczek nie zacznie pękać.
Mechanika gruntów Adam A
odygowski
1
3. Granica płynności Wl: jest to wilgotność, jaką ma grunt na granicy stanu
miękkoplastycznego i płynnego, przy której bruzda rozdzielająca próbkę gruntu w
miseczce aparatu Casagrandego złączy się po 25 uderzeniach miseczki na długości
10mm i wysokości 1mm.
Sposób postępowania:
- dany grunt rozmieszać z wodą tak aby miał on konsystencję pasty,
- rozrobiony grunt w postaci pasty nakładamy na łyżkę aparatu Casagrandego, tak aby
grunt z łyżką ważył 210g ą 1g a grubość gruntu na łyżce w żadnym miejscu nie
przekraczała 9mm (co można sprawdzić dzięki charakterystycznemu rylcowi),
Aparat Casagrandego: jest to urządzenie składające się z:
" miseczki,
" podstawy z korbkÄ…,
Kręcąc korbką unoszona jest łyżka która opadając uderza o gumową podstawę. Jeden
obrót korbki równa się jednemu uderzeniu łyżki.
- ułożony grunt na łyżce rozdzielamy rylcem w ten sposób aby wyraz
nie było widoczne
srebrne dno łyżki,
- kręcimy korbką aparatu Casagrandego i obserwujemy po ilu uderzeniach miseczki o
podstawkę grunt połączy się na szerokości 10mm i grubości 1mm,
- jeżeli grunt połączy się na szerokości 10mm i grubości 1mm po 25 uderzeniach jest to
właśnie granica plastyczności,
- połączenie gruntu po dokładnie 25 uderzeniach jest bardzo trudne dlatego wykonuje
się co najmniej 5 prób z założeniem, że grunt musi połączyć się po maksymalnie 40-
stu a minimalnie 10-ciu uderzeniach, jeżeli tak nie jest oznacza to, że konsystencja
pasty jest zbyt wilgotna lub zbyt sucha,
- po uzyskaniu pięciu wyników nanosimy je na wykres i łączymy aproksymowaną
prostÄ…,
- odczytujemy jaka wartość wilgotności przypisana jest 25-ciu uderzeniom- jest to
poszukiwana granica płynności.
Dysponując wilgotnością, granicą plastyczności i granicą płynności możemy wyznaczyć
poszukiwane wartości:
1. Wskaz
nik plastyczności IP to różnica między granicą płynności a granicą
plastyczności:
I = WL -WP
P
" Spoistość
zwięzło bardzo
mało średnio
nie
spoisty spoisty
spoisty spoisty
spoisty
0 1 10 20 30
" wilgotność krytyczna: ma ją grunt w momencie przejścia ze stanu
plastycznego do miękkoplastycznego
Wk = Wp + 0,5 Å" IP
Mechanika gruntów Adam A
odygowski
2
2. Stopień plastyczności IL określony jest wzorem:
Wn -Wp
Il =
Wl -Wp
" stanu gruntu:
miękko
twardo
płynny
plastyczny
zwarty
plastyczny
plastyczny
0 0,25 0,5 1,0
IL
3. Stopień konsystencji: zwarta, plastyczna, płynna
Wl -Wn
Ik = 1- Il =
Wl -Wp
4. Aktywności gruntu (wg Skemptona): stosunek wskaz
nika plastyczności (w
procentach) do zawartości frakcji iłowej fi (wg normy):
I
p
A =
fi
bardzo
przeciętnie
nie
aktywny
aktywny
aktywny
aktywny
0,75 1,25 2,0
OBLICZENIA:
1. Badanie makroskopowe: glina (ił pylasty), ciemno- żółto- szaro- brązowy, zawartość
CaCO3<1%, wilgotny, spoisty (bardzo spoisty).
2. Wilgotność naturalna:
Wilgotność [%]
Masa mmt Masa mst Masa mt
mmt - mst
w = Å"100
[g] [g] [g]
mst - mt
31,23 29,92 25,62 30,46512
WN=30,46%
Mechanika gruntów Adam A
odygowski
3
3. Granica plastyczności:
Wilgotność [%]
Masa mmt Masa mst Masa mt
mmt - mst
w = Å"100
[g] [g] [g]
mst - mt
33,09 31,73 26,53 26,15385
33,45 32,02 25,99 23,71476
24,9343
WP=24,93%
4. Granica płynności:
Wilgotność [%]
Masa mmt Masa mst Masa mt w = mmt - mst Å"100 Ilość uderzeÅ„
[g] [g] [g]
mst - mt
31,18 28,92 25,38 63,84181 31
34,17 32,15 29,56 77,99228 19
32,2 30,78 29,06 82,55814 17
44,5 36,21 26,73 87,44726 15
34,35 33,18 31,97 96,69421 10
Granica płynności
100
y = -1,5375x + 110
80
60
40
20
0
10 15 20 25 30 35 40
Ilość uderzeń
WL=71,56%
Mechanika gruntów Adam A
odygowski
4
Wilgotno
ść
Wskaz
nik plastyczności IP to różnica między granicą płynności a granicą plastyczności:
I = WL -WP = 46,63
P
Ip=46,63 grunt bardzo spoisty
Wilgotność krytyczna: ma ją grunt w momencie przejścia ze stanu plastycznego do
miękkoplastycznego
Wk = Wp + 0,5 Å" IP = 24,93 + 23,32 = 48,24
Ik=48,24
Stopień plastyczności IL określony jest wzorem:
Wn -Wp
Il = = 0,11
Wl -Wp
Il=0,118 grunt twardo plastyczny
Stopień konsystencji Ik określony wzorem:
Wl -Wn
Ik = 1- Il = = 0,881
Wl -Wp
Ik=0,881 konsystencja plastyczna
Aktywności gruntu (wg Skemptona): stosunek wskaz
nika plastyczności (w procentach) do
zawartości frakcji iłowej fi (wg normy 10-20%):
I
p
A = = 2,33
fi
A=2,33 grunt bardzo aktywny
Mechanika gruntów Adam A
odygowski
5