Podstawowe składniki gruntu i ich wpływ na właściwości gruntu.

Grunt - trzyfazowy i trzyskładnikowy (faza stała ciekła i gazowa)

• szkielet (ziarna - frakcja kamienista, żwirowa i piaskowa, cząstki - pyłowa, iłowa i koloidy)

• pory (mogą być wypełnione wodą lub wodą i powietrzem)

Woda :

• adsorbowana - silnie związana - nie oddziałują tu siły grawitacyjne tylko międzycząsteczkowe (inne własności fizyczne)

• błonkowa - nie działają siły grawitacji - silnie związana przyłączona przez siły powierzchniowe.

• kapilarna - działają siły grawitacyjne.

• wolna - wypełnia pory (obowiązują wszystkie prawa hydrodynamiki)

Gaz :

• swobodny - występuje w gruntach o dużym uziarnieniu - ma dużą odkształcalność.

• uwięziony - w frakcjach drobnych (iłach), sprawia że grunt nabiera własności sprężystych.

Określenie rodzaju gruntu - dokładne i przybliżone.

Rodzaj gruntu określamy metodą :

Przybliżoną ( za pomocą badań makroskopowych )

• określamy czy jest to grunt spoisty (po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego tworzy zwarte grudki) czy niespoisty (po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego stanowi nie związane grudki i rozpada się przy nacisku palcem).

• Dla gruntów niespoistych wzrokowo określamy procentową zawartość frakcji.

• Dla gruntów spoistych (próba wałeczkowania, rozcierania gruntu w wodzie, próba rozmakania - na podstawie zawartości frakcji iłowej i pyłowej określamy nazwę gruntu z trójkąta Fereta).

Dokładną (za pomocą badań granulometrycznych)

• dla gruntów niespoistych przy pomocy analizy sitowej

• dla gruntów spoistych przy pomocy analizy aerometrycznej (na podstawie prędkości opadania cząstek gruntu w wodzie - prawo Stokesa) lub pipetowej.

3. Czynniki warunkujące podział gruntów na rodzaje.

Czynnikiem warunkującym podział gruntów na rodzaje jest procentowa zawartość poszczególnych frakcji w gruncie. Rozróżniamy następujące frakcje :

• kamienista >40mm

• żwirowa 2-40mm

• piaskowa 0.05-2mm

• pyłowa 0.002-0.05mm

• iłowa <0.002mm

Powierzchnia właściwa gruntu : zjawiska z nią związane

Powierzchnia właściwa - wielkość powierzchni granicznej ziaren i cząstek gruntu w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu.

Powierzchnia graniczna pomiędzy fazą stałą (cząstkami) i fazą ciekłą (wodą) jest miejscem występowania wielu zjawisk natury fizyko-chemicznych (decydują o - strukturze gruntu, ściśliwości i wytrzymałości):

• adsorpcji wody błonkowej i jonów

• potencjał elektro-kinetyczny (spadek potencjałów pomiędzy pierwszą warstwą kationów a zewnętrzną warstwą kationów strefy dyfuzyjnej)

• pojemność wymienna (liczba wymiennych jonów wyrażona w miliwalentach na 100g suchej masy gruntu)

• kohezja

Im drobniejsze są cząstki danego ośrodka tym większa jest jego powierzchnia właściwa i tym większa jest aktywność fizyko-chemiczna.

Przykładowe wartości :

Piasek średni - 6mm²/mm³

Iły - 6000mm²/mm³

Rodzaje wód występujących w gruntach

• błonkowa (przywarta na powierzchni cząstek gruntowych, działają na nią tak duże siły przyciągania powierzchniowego że nie ulega przyciąganiu ziemskiemu )

• kapilarna (utrzymywana siłami napięcia powierzchniowego w porach gruntu ponad zwierciadłem wody wolnej, opada w dół gdy jej ciężar przekroczy kapilarne siły napięcia powierzchniowego)

• woda wolna (woda gruntowa - zajmuje możliwe najniższe położenie w porach przepuszczalnych gruntów)

• Rozróżniamy wody gruntowe :

• właściwe (stanowią ciągły poziom wodonośny i zalegają na znacznym obszarze)

• zaskórne (występują na lokalnych soczewkach gruntów mało przepuszczalnych, leżących powyżej zwierciadła właściwej wody gruntowej, blisko pod powierzchnią terenu)

• artezyjskie (głębokie pokłady wody pod ciśnieniem)

• naporowa - międzywarstwowa - występuje między dwiema mało przepuszczalnymi warstwami i wywiera napór na spód wyżej leżącej mało przepuszczalnej warstwy.

Tiksotropia gruntu

Zjawisko przechodzenia ciała stałego w płynne (żelu w zol) na skutek czynnika dynamicznego (wstrząsy i wibracje) - Tiksotropia

Podstawowe parametry fizyczne gruntów : definicje, metody wyznaczania

1. Gęstość objętościowa gruntu

1. Gęstością objętościową ρ nazywamy stosunek masy gruntu do jego objętości . Wyznaczamy ją ze wzoru

1. gdzie m - masa gruntu

1. V - objętość gruntu.

Sposoby wyznaczania gęstości objętościowej:

• w wodzie za pomocą parafiny

• w pierścieniu metalowym

• w cylindrze stalowym

• za pomocą rtęci

1. Gęstość właściwa szkieletu

1. Gęstością właściwą gruntu ρ_s nazywamy stosunek masy jego cząstek do ich objętości. Obliczamy ją według wzoru. Wyznaczamy metodą kolby Le Chateliera, metodą piktometru.

1. gdzie m - masa cząstek gruntu

1. V_s - objętość szkieletu gruntowego

1. Wilgotność naturalna

1. Wilgotnością naturalną gruntu nazywamy procentowy stosunek masy wody m_w zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego m_s. Próbki gruntu powinny być naturalnej wilgotności (NW), naturalnej strukturze (NNS) lub wilgotności w stanie powietrzno-suchym.

Pochodne parametry fizyczne gruntu : definicje i ich zastosowanie.

1. Gęstość objętościowa szkieletu gruntu

1. Gęstością objętościową szkieletu gruntu nazywamy masę ziarn i cząstek stałych w jednostce objętości gruntu. Wyznaczamy ją ze wzoru:

1. gdzie m_s - masa szkieletu w próbce gruntu, oznaczona przez wysuszenie,

1. V - objętość próbki (przed wysuszeniem).

1. Porowatość

1. Porowatością n nazywamy stosunek objętości porów V_p do objętości całego gruntu V:

1. Szczelność

1. Szczelnością m nazywamy stosunek objętości szkieletu gruntu V_p do objętości całego gruntu V:

1. Wskaźnik porowatości

1. Wskaźnikiem porowatości nazywamy stosunek objętości porów do objętości cząstek gruntu (szkieletu); wskaźnik ten obliczamy ze wzoru:

1. Wilgotność całkowita

1. Grunt ma wilgotność całkowitą, gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą. Wilgotność całkowitą w_r w procentach oblicza się ze wzoru:

1. gdzie m_w` - masa wody całkowicie wypełniająca pory gruntu,

1. m_s - masa szkieletu gruntowego.

1. Stopień wilgotności

1. Stopień wilgotności S_r określa stopień wypełnienia porów gruntu wodą. Obliczamy go ze wzoru:

Wilgotność optymalna gruntów - definicja, sposób wyznaczania.

Skala zagęszczenia gruntów spoistych.

Stopień zagęszczenia ID.

ID =

e, emax, emin - wartości wskaźnika porowatości przy maksymalnej i minimalnej gęstości objętościowej gruntu.

Podział gruntów drobnoziarnistych niespoistych ze względu na zagęszczenie:

a) stan luźny - ln 0 < ID <=0,33,

b) średnio zagęszczony - szg 0,33 < ID <0,67,

c) zagęszczony - zg 0,67 < ID < 0,8,

bardzo zagęszczony - bzg ID > 0,8.

Granice konsystencji gruntów spoistych.

Stan gruntu spoistego

Grunt spoisty w zależności od składu mineralnego oraz ilości zawartej w nim wody może mieć jedną z trzech konsystencji: zwartą, plastyczną lub płynną. Począwszy od gruntu suchego ze wzrostem wilgotności grunt przechodzi kolejno przez następujące stany:

• zwarty - konsystencja zwarta,

•półzwarty - konsystencja zwarta,

•plastyczny: twardoplastyczny, plastyczny, miękkoplastyczny - konsystencja plastyczna,

•płynny - konsystencja płynna

Grunt przechodzi poprzez poszczególne stany dlatego iż po dodaniu wody do gruntu suchego każda cząstka pochłania wodę i otacza się jej błonkami, których grubość wzrasta w miarę dodawania wody, powodując pęcznienie gruntu. Ze wzrostem grubości błonek wody maleją siły wzajemnego przyciągania się cząstek gruntu. W wyniku tego zjawiska przemieszczenie i odkształcenie gruntu może odbywać się przy coraz to mniejszym obciążeniu zewnętrznym.

Wilgotność gruntu pomiędzy poszczególnymi stanami jest wilgotnością graniczną (oddzielającą stany od siebie). Zostały przyjęte następujące nazwy granic konsystencji:

• między stanem zwartym półzwartym - granica skurczalności,

• między stanem półzwartym a plastycznym - granica plastyczności,

• między stanem plastycznym a płynnym - granica płynności.

Granica skurczalności ( w_S %)

Granicą skurczalności gruntu nazywamy wilgotność, jaką ma grunt na granicy konsystencji zwartej i półzwartej, po osiągnięciu której w miarę dalszego suszenia grunt nie zmienia swojej objętości, zmieniając jednocześnie barwę na jaśniejszą.

.

Granica plastyczności ( w_P %)

Granicą plastyczności gruntu nazywamy wilgotność, jaką ma grunt na granicy konsystencji półzwartej i plastyczne. Po uzyskaniu przez grunt podczas wałeczkowania wilgotności odpowiadającej granicy plastyczności, wałeczek pęka po osiągnięciu średnicy około 3 mm.

Obliczenie granicy plastyczności

Wilgotność odpowiadającą granicy plastyczności oblicza się ze wzoru:

gdzie: m_wt - masa próbki wilgotnej, łącznie z masą parowniczki w gramach

m_st - masa próbki wysuszonej, łącznie z masą parowniczki w gramach

m_t - masa parowniczki w gramach

Granica płynności ( w_L %)

Wyznaczamy za pomocą metody Casagrande'a

Zmiany ciężaru gruntu zależnie od stopnia wypełnienia porów wodą - wpływ tych zmian na zachowanie się gruntu.

Ciężar w stanie pełnego nasycenia wody

Ciężar z uwzględnieniem wyporu wody

Dla powyższych zachodzi zależność :

gdzie :

n - porowatość

γs - ciężar właściwy szkieletu gruntowego

14. Początkowy spadek hydrauliczny - filtracja w gruntach spoistych

W gruntach spoistych pory są niemal całkowicie wypełnione wodą błonkową, w związku z czym przy spadku hydraulicznym mniejszym od spadku początkowego io woda nie przepływa przez grunt. Dla gruntów spoistych spadek początkowy wynosi :

• >10 wg Rozy (dla gruntów w stanie twardoplastycznym lub półzwartym)

• <5 wg Wiłuna (dla skonsolidowanej gliny pylastej ciężkiej).

Laboratoryjne metody wyznaczania współczynnika wodoprzepuszczalności.

Prawo filtracji laminarnej (prawo Darcy)

1. Prawo filtracji kapilarnej jest to prawo opisujące ruch wody w gruncie. Po raz pierwszy zostało sformułowane przez H. Darcy'ego. Zauważył on, że prędkość przepływu wody w gruncie jest wprost proporcjonalna do wielkości spadku hydraulicznego i zależna jedynie od rodzaju gruntu, uziarnienia, wielkości porów (zagęszczenia), temperatury wody (lepkości). Prawo to wyraża się wzorem:

1. -dla gruntów niespoistych,

1. - dla gruntów spoistych.

1. gdzie:

1. k - współczynnik wodoprzepuszczalności - stała Darcy'ego;

1. i - spadek hydrauliczny określony wzorem:

1. ,

1. i₀ - początkowy spadek hydrauliczny.

1. Lepkość wody jest zależna od temperatury co uwzględnia stała Darcy'ego k. Wobec tego jako wartość charakterystyczną dla danego gruntu określającą jego wodoprzepuszczalność przyjęto stałą Darcy'ego dla wody o temperaturze 10°C (k₁₀). Stałą k_T można zredukować do k₁₀ za pomocą wzoru:

1. ,

1. gdzie:

1. k₁₀ - stała Darcy'ego dla wody o temperaturze 10°C,

1. k_T - stała Darcy'ego dla wody o temperaturze T°C,

1. T - temperatura wody.

1. Laboratoryjnie.

1. Sposób wyznaczania współczynnika k zależy od tego z jakim rodzajem gruntu mamy do czynienia. Inna jest metoda dla gruntów: sypkich o nienaruszonej strukturze, o naruszonej strukturze oraz dla gruntów spoistych. Do wyznaczenia stałej k w laboratorium służy aparat Wiłuna oraz rura Kamieńskiego. Rura Kamieńskiego jest to aparat zbudowany z przezroczystej rury, otwartej z jednej strony, a zaślepionej filtrem z drugiej. Na filtrze umieszczona jest próbka przez którą filtruje się woda. Współczynnik k można wyznaczyć ze wzoru:

1. ,

1. gdzie:

1. Q - objętość przepływu, cm³,

1. A - pole przekroju próbki, prostopadłe do kierunku przepływu wody, cm²,

1. t - czas przepływu Q przez próbkę, s,

1. i - spadek hydrauliczny.

1. a). Na podstawie próbnego pompowania.

1. Metoda wyznaczania stałej k na podstawie próbnego pompowania jest metodą polową. Należy ona do najbardziej dokładnych metod wyznaczania współczynnika filtracji k. Charakteryzuje się ono największą dokładnością ze względu na naturalne warunki gruntowe. Metoda ta polega na wykonaniu próbnego pompowania ze studni centralnej przy jednoczesnej obserwacji zmian poziomu wody w otworach obserwacyjnych, usytuowanych w pewnej odległości od studni na linii zgodnej z przypuszczalnym kierunkiem spływu i na linii prostopadłej do tego kierunku. W przypadku pomiarów dla dwóch otworów obserwacyjnych w każdym kierunku z wyżej wymienionych współczynnik k obliczamy ze wzoru:

1. ,

1. gdzie:

1. Q - wydatek pompowania,

1. H - miąższość warstwy wodonośnej,

1. S₁ - depresja w otworze nr 1,

1. S₂ - depresja w otworze nr 2,

1. r₁ - odległość otworu 1,

1. r₂ - odległość otworu 2.

1. b). Za pomocą wzorów empirycznych.

1. Współczynnik k można wyznaczyć na podstawie znajomości uziarnienia gruntu. Służą do tego wzory Hazena oraz Sedheima.

1. Wzór Hazena ma postać:

1. ,

1. w którym:

1. k₁₀ -wskaźnik wodoprzepuszczalności w temperaturze 10°C, cm/s.

1. d₁₀ -średnica miarodajna, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 10% (masy), mm.

1. Wzór Sadheima ma postać:

1. w którym;

1. d₅₀ - średnica cząstek, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 50 % (masy), mm.

1. Obliczona wartość wskaźnika k ze wzoru Hazena:

1. .

16. Krzywa ściśliwości - jak uzyskuje się ją, do czego służy. Krzywa zagęszczenia - jak uzyskuje się ją, do czego służy.

Ściśliwość i odprężenia gruntu badamy w edometrach. Badanie to jest badaniem modelowym, polega na stopniowym obciążeniu próbki gruntu umieszczonej w metalowym pierścieniu, a więc w warunkach uniemożliwiających boczną rozszerzalność próbki. Próbki gruntu zazwyczaj obciąża się stopniowo, zwiększając obciążenie za każdym razem dwukrotnie w stosunku do poprzedniego ( przy odciążaniu zmniejsza się każdorazowo nacisk także dwukrotnie). Po każdej zmianie obciążenia przeprowadza się odczyty na czujniku w celu obserwacji zmian grubości próbki.

Krzywa konsolidacji (zagęszczenia) - Ilustruje przebieg osiadania w czasie.

Krzywa ściśliwości - Ilustruje zmianę wartości osiadań, przy zmianie obciążenia. Składa się z 3 zasadniczych części - krzywa ściśliwości pierwotnej, krzywa odprężenia, krzywa ściśliwości wtórnej.

1. Krzywa konsolidacji.

1. Krzywa konsolidacji jest to linia ilustrująca przebieg osiadania gruntu w czasie. Dla każdej zmiany obciążenia próbki otrzymujemy osobne krzywe konsolidacji. Zawsze dążą one asymptotycznie do pewnej wartości przy której kończy się osiadanie dla danego obciążenia.

1. Krzywa ściśliwości.

1. Krzywa przedstawiająca zależność pomiędzy wysokością próbki a naprężeniem działającym na nią nazywamy krzywą ściśliwości. Podczas badania próbki w edometrze możemy wyodrębnić trzy etapy:

1. 1. etap obciążania próbki;

1. 2. etap odciążania próbki;

1. 3. etap ponownego obciążenia próbki.

1. Etapom tym odpowiadają trzy krzywe na wykresie krzywej ściśliwości. Dla pierwszego etapu mamy krzywą ściśliwości pierwotnej, dla drugiego etapu krzywą odprężenia, a w trzecim etapie do osiągnięcia wartości naprężeń przy których rozpoczęło się odprężenie mamy krzywą ściśliwości wtórnej, w dalszym etapie krzywą ściśliwości pierwotnej. Krzywe odprężenia i ściśliwości wtórnej tworzą tzw. pętlę histerezy. Nachylenie krzywej ściśliwości wtórnej jest mniejsze od nachylenia krzywej ściśliwości pierwotnej co oznacza, że grunt przy obciążeniu wtórnym jest znacznie mniej ściśliwy niż przy obciążeniu po raz pierwszy

Na podstawie badań w edometrze wyznaczamy moduł ściśliwości edometrycznej M.

17. Grunty makroporowate ; wskaźnik charakteryzujący je.

18. Wyznaczanie edometrycznego modułu ściśliwości.

19. Badania w aparacie bezpośredniego ściskania; do czego służą, zasada pomiaru.

1. Aparat bezpośredniego ścinania (ABS).

1. Wytrzymałość próbek na ścinanie określa się przez przykładanie siły ścinającej w kierunku

1. prostopadłym do dwu przeciwległych boków próbek o przekroju kwadratowym.

1. Wytrzymałość na ścinanie jest to wytrzymałość chwilowa, osiągana przy stałej prędkości odkształceń. Jako wartość τ_f przyjmuje się maksymalną wartość naprężeń ścinających w zakresie w zakresie odkształceń względnych.

1. Wartość c, tgΦ należy obliczyć przyjmując metodę najmniejszych kwadratów przy najmniejszej liczbie próbek N=5 wg. wzoru:

1. ,

1. w którym:

1. τ_f - wytrzymałość gruntu na ścinanie, kPa,

1. c - spójność gruntu oznaczona metodą bezpośredniego ścinania w aparacie skrzynkowym, kPa.

1. Φ - kąt tarcia wewnętrznego oznaczona metodą bezpośredniego ścinania w aparacie skrzynkowym,

1. σ_n - obciążenie, kPa.

1. Do oznaczenia wytrzymałość na ścinanie może być stosowany dowolny aparat skrzynkowy.

1. Urządzenie składa się ze skrzynki, zbudowanej z dwóch ześrubowanych części i ramki.

1. Badana próbka jest umieszczona do połowy swojej wysokości w skrzynce na filtrze dolnym i dolnej płytce oporowej. Górna połowa próbki wchodzi w ramkę, a na niej spoczywa górna płytka oporowa oraz płytka przenosząca obciążenia normalne. Do łączenia ramki ze skrzynką, w trakcie konsolidowania, próbek służą śruby. Przed rozpoczęciem ścinania powinny być one wykręcone i wyjęte na zewnątrz. Druga para śrub służy do podnoszenia ramki w stosunku do skrzynki przed rozpoczęciem ścinania. Obie płytki oporowe powinny być tak umieszczone, aby płytka górna skierowana była przeciwprostokątnymi powierzchniami żeberek w kierunku działania siły ścinającej, zaś położenie żeberek płytki dolnej było odwrotne.

1. W przypadku grawitacyjnego przykładania obciążenia normalnego należy zapewnić poziome prowadzenie skrzynki, przesuwanej przez układ napędowy aparatu.

Do wycinania z gruntu próbek należy posługiwać się odpowiednim szablonem. Próbki powinny być tak wycinane by płaszczyzna ścinania była równoległa do powierzchni terenu w miejscu ich poprzedniego zalegania w podłożu. Gdy spełnienie tego warunku nie jest możliwe, a inna orientacja nie wynika z programu badań należy to odnotować na formularzu badania.

Równocześnie należy pobrać dwie próbki do oznaczeń wilgotności, jedną z części gruntu przylegającego do górnej powierzchni próbki przeznaczonej do ścinania, drugą zaś z części przylegającej do części dolnej.

Kolejność ścinania próbek nie powinna powiększać wpływu makroskopowo nierozróżnialnej niejednorodności gruntów.

Próbkę należy umieścić w skrzynce i ramce aparatu. Jeśli program badania przewiduje przeprowadzenie wstępnej konsolidacji, to dla jednego oznaczania c_s, Φ_s, wszystkie próbki należy jednakowo obciążać, przeprowadzając obserwacje osiadań, aż do momentu osiągnięcia umownej ich stabilizacji. W okresie konsolidacji próbki powinny być zabezpieczone przed wysychaniem.

Następnie próbki obciążyć dodatkowo do wartości, przy których podlegać mają ścinaniu.

Rozpoczynając badanie należy wykręcić i wyjąć na zewnątrz śruby, a następnie przyłożyć wymagane obciążenie normalne. W 5 min. po przyłożeniu obciążenia należy uruchomić mechanizm powodujący wzajemne przemieszczanie się ramki i skrzynki aparatu.

W przypadku gruntów małospoistych (piaski gliniaste, pyły i pyły piaszczyste) dopuszcza się prędkości odkształceń 1 * 1,2 mm/min, w przypadku pozostałych gruntów spoistych prędkość ta nie powinna przekraczać 0,05 mm/min.

Po uruchomieniu aparatu należy okresowo (co 30 s, 1 min., itd., w zależności od prędkości odkształceń) notować na odpowiednim formularzu:

- wzajemne przemieszczenie ramki i skrzynki aparatu, tzn. odkształcenie względne (ε) próbki w kierunku działania siły ścinającej,

- wartość siły ścinającej (odczyt s_i na czujniku dynamometru),

- zmiany wysokości próbki, ujemne (osiadanie) lub dodatnie (wypieranie).

W chwili, gdy w trzech kolejnych momentach odczytów wartość siły ścinającej pozostaje stała lub ulega zmniejszeniu, należy aparat wyłączyć, w przeciwnym wypadku należy prowadzić ścinanie aż do osiągnięcia odkształcenia względnego ε = 10,0 %.

Bezpośrednio po wyłączeniu aparatu i odciążeniu próbki, należy ją wyjąć i oznaczyć wilgotność.

Wytrzymałość próbek na ścinanie (τ_f) należy obliczyć w kPa:

a) przy odkształceniu względnym próbek ε < 10 % wg wzoru:

,

w którym:

Q_max - maksymalna siła ścinająca, N,

r - przesunięcie ramki aparatu, w mm, w stosunku do skrzynki, w momencie osiągnięcia siły równej Q_max.

a - długość boku próbki, w mm, przy ε = 0 %.

b) przy odkształceniu względnym próbek ε = 10 % wg wzoru:

,

w którym :

Q₁₀ - maksymalna siła ścinająca, w N, przy odkształceniu ε = 10 %.

a - długość boku próbki, w mm, przy ε = 0 %.

Badanie służy do wyznaczenia :

Spójności - (c_s­) należy obliczyć, w kPa z dokładnością 1 kPa wg wzoru:

.

Kąta tarcia wewnętrznego - (Φ_s) należy obliczyć, w stopniach z dokładnością do 0,1° wg wzoru:

.

W powyższych równaniach:

τ_f­_i - wartości wytrzymałości na ścinanie poszczególnych próbek, kPa,

σ_i - naprężenia normalne, kPa,

N - liczna ściętych próbek uwzględniona w obliczeniach.

Badania w aparacie trójosiowego ściskania; do czego służą, zasada pomiaru.

Aparat trójosiowego ściskania (ATS).

Oznaczanie spójności i kąta tarcia wewnętrznego przeprowadza się przez osiowe ściskanie (naprężenia główne σ₁) cylindrycznych próbek aż do osiągnięcia stanu granicznego, lub umownego stanu granicznego, przy stałej wartości ciśnienia bocznego w komorze mieszczącej próbkę

(σ₂ = σ₃) i stałej prędkości odkształceń (v_s); jako konsolidację rozumie się konsolidację izotropową (σ₁ = σ₂ = σ₃).

Wybór metody badania powinien odpowiadać charakterowi pracy gruntu w podłożu, ścinanie wykopu, itd.

W zależności od charakteru naprężeń σ rozróżnia się trzy niżej omówione rodzaje spójności

(c_u, c', c) i kąta tarcia wewnętrznego (Φ_u, Φ`, Φ):

a) Pozorne całkowite wartości spójności (c_u) i kąta tarcia wewnętrznego (Φ_u).

b) Wartości c', Φ` uzyskiwać można alternatywnie dwoma metodami:

- w badaniach z drenażem i stosowaniem odpowiednio małych prędkości odkształceń (v_s); jest to metoda uproszczona.

- w badaniach z konsolidacją, bez drenażu i z pomiarem ciśnienia wody w porach (u); jest to podstawowa metoda oznaczania wartości c', Φ`.

Efektywne wartości spójności i kąta tarcia wewnętrznego obliczane w oparciu o wartości efektywnych naprężeń σ₁, σ₃ ustalonych wg wzorów

w których : σ₁, σ₃ - wartości całkowitych naprężeń głównych;

u - ciśnienie wody w porach badanej próbki.

c) Wartości c i Φ uzyskiwać można alternatywnie dwoma metodami:

- metodą „szybką” TS, w przypadku której jedną i tą samą próbkę ścina się kolejno przy wzrastających wartościach σ₃ stosując wysokie prędkości odkształceń;

- metodą „uproszczoną” TUD, w przypadku której badania prowadzone są z drenażem i wymaganymi niskimi prędkościami.

21. Zalety i wady oceny wytrzymałości z badań na jednej próbce.

22. Fazy pracy podłoża gruntowego pod obciążeniem.

23. Rodzaje próbek na których prowadzone są badania laboratoryjne; omówić jakie badania na jakich

1. próbkach można wykonać.

Wyróżnia się trzy zasadnicze rodzaje pobieranych próbek gruntu.

a). Próbki o naturalnym uziarnieniu (NU) - próbki gruntu pobrane w sposób zapewniający zachowanie naturalnego uziarnienia gruntu; powinny być przechowywane w skrzynkach z podziałami na poszczególne próbki, w torebkach lub pudełkach, przy czym opakowania te powinny być na tyle szczelne, aby zapobiegały stratom cząstek gruntu

2. b). Próbki o naturalnej wilgotności (NW) - próbki gruntu w stanie rzeczywistego zalegania, pobrane w sposób zapewniający zachowanie naturalnej wilgotności gruntu; powinny być przechowywane w pojemnikach o pojemności co najmniej 1 dm³ , szczelnych, zabezpieczających próbki przed wysychaniem ( np.: słoiki typu twist dodatkowo dokładnie zaparafinowane

c). Próbki o naturalnej strukturze (NNS) - próbki gruntu w stanie rzeczywistego zalegania pobrane w sposób zapewniający zachowanie naturalnej struktury gruntu oraz naturalnej wilgotności; Powinny być przechowywane w cylindrach bądź wkładkach dwudzielnych, a próbki pobrane w postaci rdzeni - w stanie naturalnym zabezpieczone przed odkształceniem, wysychaniem, zamarznięciem.

Wszystkie próbki powinny być zaopatrzone w zabezpieczoną przed uszkodzeniem kartkę (metryczkę), z opisem daty miejsca i głębokości pobrania, przelotu warstwy, a w przypadku próbek NNS należy zaznaczyć strop i spong próbki.

Oznaczanie :

• wilgotności - NW, NNS

• gęstości objętościowej gruntu - NNS

24. Makroskopowe rozpoznanie konsystencji gruntu.

Stan ten określa się na podstawie ilości wałeczkowań jednej i tej samej kulki gruntu. Przy czym należy przestrzegać aby do badania używać grunt o naturalnej wilgotności.

W zależności od rodzaju gruntu wałeczkowanie należy przerwać w chwili:

mało spoiste wałeczek po osiągnięciu 3 mm rozwarstwia się podłużnie lub rozsypuje się

średnio spoiste wałeczek po osiągnięciu średnicy 3 mm pęka poprzecznie na oddzielne

spoiste zwięzłe kawałeczki lub występują wyraźne spękania, wałeczek o długości ok. 4cm

bardzo spoiste pęka pod własnym ciężarem gdy się go podniesie za jeden koniec

Stany gruntów spoistych:

• zwarty -suchy i twardy grunt, nie daje się utworzyć kulki lub kulka rozsypuje się

• półzwarty - odkształca się plastycznie, kulkę daje się uformować lecz pęka podczas pierwszego wałeczkowania

• płynny - nie można wałeczkować gruntu, gdyż grunt rozmazuje się.

Stan gruntu sypkiego - określa się makroskopowo w sposób bardzo przybliżony na podstawie oporu piasku pod naciskiem palca na grunt

Kryteria zniszczenia gruntu.

---