Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
w Suwałkach
Instytut Politechniczny
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych
Temat ćwiczenia:
Oznaczenie wilgotności naturalnej
Oznaczenie granic: skurczalności, plastyczności i płynności
Stopień plastyczności
Numer ćwiczenia: 10
Laboratorium z przedmiotu:
Mechanika gruntów
Studia stacjonarne
Kod: BS5093
Suwałki 2013
1.1. Wilgotność naturalna gruntu w - jest to stosunek masy wody zawartej w próbce m w
do masy szkieletu gruntowego m :
s
m
m
− m
def. w
w
=
100 , % , oblicza się ze wzoru: w
mt
st
=
m
m −
100 , %
m
s
st
t
gdzie: m - masa parowniczki z gruntem wilgotnym, g, mt
m - masa parowniczki z gruntem wysuszonym, g,
st
m - masa pustej parowniczki, g.
t
1.2. Granica skurczalności w - wilgotność grutu spoistego między stanami zwartym i pół-
s
zwartym; przyjmuje się, że jest to wilgotność, przy której grunt pomimo dalszego susze -
nia nie zmienia swojej objętości i jednocześnie jego barwa staje się jaśniejsza.
1.3. Granica plastyczności w - wilgotność gruntu spoistego między stanami półzwartym i p
twardoplastycznym; przyjmuje się, że jest to wilgotność, przy której wałeczek uformo -
wany z gruntu podczas jego wałeczkowania na dłoni pęka po osiągnięciu średnicy 3mm.
1.4. Granica płynności - wilgotność gruntu spoistego między stanami miękkoplastycznym i płynnym.
Metody wyznaczania granicy płynności: a) metoda Casagrande’a - jako wartość granicy płynności w przyjmuje się wilgotność pasty L
gruntowej, w której wykonana bruzda zlewa się na długości 10mm i wysokości 1mm przy 25 uderzeniach miseczki o podstawę,
b) metoda Wasiljewa - jako wartość granicy płynności w przyjmuje się wilgotność pasty L
gruntowej, w którą stożek zagłębia się pod własnym ciężarem na głębokość h=10,0mm w czasie 5 s.
c) metoda penetrometru stożkowego - wartość granicy płynności w oblicza się ze wzoru: L
w = 0 0
, 04 w
3 2
,
,
18 + 0 887 w
3 18 + 3 62
L
gdzie: w - wilgotność pasty gruntowej, odpowiadająca głębokości penetracji h=18,0mm.
18
1.5. Stopień plastyczności I służy do określenia stanów gruntów spoistych. Obliczany jest L
według wzoru:
w − w
−
p
w
w p
I
=
=
L
lub IL
, -
w
−
−
L
w p
w L w p
1.6. Wskaźnik plastyczności I wskazuje ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu p
półzwartego w stan płynny ( w % w stosunku do masy szkieletu). Stanowi kryterium podziału gruntów na grupy pod względem spoistości. Obliczany jest według wzoru: I
=
−
=
p
w L
w p , % lub I
−
p
w L w p , %
1.7. Stan i konsystencję gruntu spoistego określa się na podstawie wartości stopnia plastyczności I lub I według Tabeli 1.
L
L
1.8. Grunt zalicza się (w zależności od spoistości) do odpowiedniej grupy gruntów
spoistych na podstawie wartości wskaźnika plastyczności Ip lub Ip zaliczyć według Tabeli 2.
1
Tabela 1. Określenie stanu i konsystencji gruntu spoistego na podstawie wartości I L
Wartości I
Wartości w
STAN GRUNTU
Symbol
Konsystencja
L
I
zwarty
zw
ZWARTA
L<0
w≤ws
IL ≤ 0
w
półzwarty
pzw
s<w≤wp
0<IL ≤ 0,25
twardoplastyczny
tpl
0,25<IL ≤ 0,50
wp<w≤wL
plastyczny
pl
PLASTYCZNA
0,50<IL ≤ 1,00
miękkoplastyczny
mpl
IL>1,00
wL≤w
płynny
pł
PŁYNNA
Tabela 2. Grupy gruntów spoistych (ze względu na spoistość) na podstawie wartości I p
GRUPY GRUNTÓW
WSKAŹNIK PLASTYCZNOŚCI [%]
NIESPOISTY
Ip≤1
SPOISTY:
Ip>1
mało spoisty
1<Ip≤10
średnio spoisty
10<Ip≤20
zwięzło spoisty
20<Ip≤30
bardzo spoisty
Ip>30
2. CEL i ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest opanowanie umiejętności określania stanu gruntów spoistych na podstawie stopnia plastyczności, obliczonego z wykorzystaniem zbadanych parametrów geotechnicznych.
Oznaczanie wilgotności (w) wykonuje się dla próbek NW wszystkich rodzajów gruntów.
Oznaczanie granicy skurczalności (ws) wykonuje się dla próbek NW i NNS gruntów spoistych. Oznaczenie granicy plastyczności (wp) wykonuje się dla próbek NW i NNS
wszystkich gruntów spoistych. Oznaczanie granicy płynności (wL lub w ) wykonuje się dla L
próbek NW wszystkich gruntów spoistych.
Pojęć IL lub IL nie należy stosować w przypadku gruntów małospoistych.
3. METODYKA BADAŃ - według PN-88/B-04481
3.1. Wilgotności gruntu metodą suszenia - p-t 5.1.
3.2. Granicy skurczalności - p-t 5.4.
3.3. Granicy plastyczności - p-t 5.5.
3.4. Granicy płynności - p-t 5.6.
a) metodą Casagrande’a - p-t 5.6.2.
b) metodą Wasiljewa - p-t 5.6.3.
c) metodą penetrometru stożkowego - p-t 5.6.4.
4. WYMAGANIA BHP
- należy pozostawić porządek na stanowisku badawczym.
2
5.1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego
W ćwiczeniu laboratoryjnym badane są parametry geotechniczne gruntu spoistego, potrzebne do określenia stanu gruntu spoistego na podstawie obliczonego stopnia plastyczności I określenia spoistości gruntu na podstawie obliczonego wskaźnika L
plastyczności Ip.
5.2. Opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji eksperymentu
- należy zaplanować i wypisać kolejność czynności oraz symbol wyniku, otrzymanego z danej czynności.
5.3. Zestawienie wyników badań
5.3.1. Badanie makroskopowe rodzaju gruntu:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
I =...........÷.............. Ilość wałeczkowań X=..............................
p
stan:...................................................... I =...........÷................
L
5.3.2. Tabela zawierająca wyniki badań próbki gruntu pobranego w terenie: Wilgotność gruntu
WILGOTNOŚĆ
GRANICA
NATURALNA w
PLASTYCZNOŚCI w
p
Numer parowniczki
masa parowniczki
mt
[ g ]
masa parown. z gruntem wilgotnym
mmt
[ g ]
masa parown. z gruntem wysuszonym mst
[ g ]
masa wody w próbce
mmt-mst [ g ]
masa szkieletu gruntowego
mst-mt
[ g ]
wilgotność gruntu
W
[%]
Wynik badania
[%]
w =
w =
p
GRANICA PŁYNNOŚCI w według CASAGRANDE’A L
Liczba uderzeń
N
u
Numer parowniczki
masa parowniczki
mt
[ g ]
masa parown. z gruntem wilgotnym
mmt
[ g ]
masa parown. z gruntem wysuszonym mst
[ g ]
masa wody w gruncie
mmt-mst [ g ]
masa szkieletu gruntowego
mst-mt
[ g ]
wilgotność gruntu
W
[%]
3
5.3.3. Sporządzić wykres zależności N = f ( w) w skali (na druku wg PN-88/B-04481
u
Tablica I-8, str.56),
Wyznaczyć z wykresu wilgotność pasty gruntowej przy 25 uderzeniach czyli granicę płynności w L .
5.3.4. Obliczyć wartości IL oraz Ip .
5.4. Wnioski
- Na podstawie wartości IL określić stan i konsystencję gruntu spoistego według Tabel 1 i 2.
- Na podstawie wartości Ip określić grupę gruntu ze względu na spoistość
- Porównać orientacyjne wartości Ip i IL otrzymane z badań makroskopowych z wynikami badań laboratoryjnych.
6. LITERATURA
PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
PN-B-02481:1998 Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar.
Myślińska E.: Laboratoryjne badania gruntów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1992.
Pisarczyk S., Rymsza B.: Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1988.
Steckiewicz R., Karska Z.: Laboratorium z mechaniki gruntów. Wydawnictwa Politechniki Białostockiej, 1981.
4