Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

w Suwałkach

Instytut Politechniczny

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Temat ćwiczenia:

Oznaczanie modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej

gruntu metodą edometryczną

Numer ćwiczenia: 6

Laboratorium z przedmiotu:

Mechanika gruntów

Studia stacjonarne

Kod: BS5093

Suwałki 2012

1. WSTĘP

1.1. Ściśliwość gruntu - jest to właściwość, polegająca na zmniejszaniu się objętości gruntu pod wpływem przyłożonego obciążenia, a odprężenie - jest to przyrost objętości gruntu po zmniejszeniu obciążenia.

1.2. Miarami ściśliwości gruntu są moduły odkształcenia (ściśliwości), a miarą odprężenia -

moduł odprężenia. Wartości modułów zależą od sposobu badania i od zakresu naprężeń.

1.3. Moduły odkształcenia - są to iloczyny stosunku przyrostu obciążenia jednostkowego do jednostkowego przyrostu odkształcenia.

1.3. Metody badania modułów odkształcenia:

1.3.1. Moduły pierwotnego E0 i wtórnego E odkształcenia gruntu ( w warunkach możliwej bocznej rozszerzalności gruntu) bada się w terenie metodą próbnego obciążenia gruntu płytą sztywną lub świdrem talerzowym.

1.3.2. Edometryczne moduły odkształcenia gruntu (w warunkach niemożliwej bocznej rozszerzalności gruntu) bada się w laboratorium w edometrze, modelując stan naprężeń w gruncie pod budowlą:

- edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M0 , charakteryzuje osiadanie podłoża w zakresie naprężeń dodatkowych,

- edometryczny moduł ściśliwości wtórnej M, charakteryzuje osiadanie podłoża w zakresie naprężeń wtórnych,

- edometryczny moduł odprężenia M charakteryzuje odprężenie podłoża w zakresie odciążenia gruntu wykopem.

Edometryczne moduły odkształcenia wykorzystuje się min. przy obliczaniu osiadania fundamentów według PN-81/B-03020 p-t 3.5.3.

1.3.3. Edometryczne moduły ściśliwości gruntu oblicza się według wzorów:

∆σ

∆σ h

M

i

i

i 1

=

=

− , kPa

0

ε

h

∆ i

∆σ h

M

i

i

=

−1 , kPa

∆hi

gdzie: ∆σ =

−

, kPa,

i

σ i σ i−1

∆ h = h −

, mm,

1 − h

i

i

i

hi-1 - wysokość próbki przed zwiększeniem naprężeń z σ

do σ ,

i −1

i

hi - wysokość próbki po zwiększeniu naprężeń z σ

do σ ,

i −1

i

∆ h

ε =

i - odkształcenie względne próbki, - .

hi−1

1.3.4. Wskaźnik skonsolidowania gruntu wyrażony jest wzorem: β = M 0 , - .

M

1.3.5. Edometryczny moduł odprężenia gruntu oblicza się według wzoru:

∆σ h

M

i

i

= ∆ , kPa ,

hi

gdzie: ∆σ - zmniejszenie naprężeń, kPa,

i

h - wysokość próbki przed zmniejszeniem naprężeń, mm,

i

∆ h - zwiększenie wysokości próbki po zmniejszeniu naprężeń o ∆σ , mm.

i

i

1

1.3.6. Obciążenie i odciążenie próbki realizuje się stopniowo; sposób obciążania próbki w edometrze powinien modelować projektowany stan naprężeń pod budowlą:

- I obciążenie - (od 0 kPa do wartości zbliżonej do naprężenia pierwotnego σ ρ na z

głębokości pobrania próbki do badania) stopniami obciążeń: 12,5; 25; 50; 100; 200; 400; 800 kPa ,

- odciążenie - stopniami odciążenia: 200; 50; 12,5 kPa,

- II obciążenie - (od 12,5 kPa do naprężeń od budowli σ na rozpatrywanej głębokości) zq

stopniami jak przy I obciążeniu.

1.3.7. Odczyty osiadań dla każdego stopnia obciążenia wykonuje się po czasach: 1; 2; 5; 15; 30min; 1; 2; 4; 19; 24; 48; 72h i co 24h aż do momentu umownej stabilizacji osiadań.

1.3.8. Umowna stabilizacja osiadań - stan, gdy zmiana osiadań próbki, w okresie od 1 do 4h lub od 4 do 19h od momentu zmiany obciążenia, nie przekroczyła 0,001mm.

2. CEL i ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest opanowanie umiejętności badania modułów ściśliwości gruntów, potrzebnych m.i n. do sprawdzania II stanu granicznego gruntów pod fundamentami budowli.

Badania edometryczne przeprowadza się dla próbek NNS gruntów spoistych oraz gruntów organicznych. Dla innych gruntów moduły ściśliwości bada się metodami polowymi lub odczytuje z PN-81/B-03020 Rys.7. na podstawie nazwy gruntu oraz ID lub IL.

3. METODYKA BADAŃ

3.1. Modułów E0; E - według Instrukcji ITB nr 232/1980.

3.2. Modułów M0; M - według PN-88/B-04481 p-t 6.1.

4. WYMAGANIA BHP

- należy zachować ostrożność przy obciążaniu próbki - obciążniki na wieszak edometru należy zawieszać naprzemianlegle podłużnymi szczelinami, by zapobiec ich zsunięciu się,

- należy pozostawić porządek na stanowisku badawczym.

5. SPRAWOZDANIA STUDENCKIE

5.1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

W ćwiczeniu badane są edometryczne moduły odkształcenia gruntu spoistego.

5.2. Opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji eksperymentu

- należy zaplanować i wypisać kolejność czynności ( w punktach) oraz symbole wyników, otrzymanych z kolejnych czynności.

2

5.3. Zestawienie wyników badań.

5.3.1. Badanie makroskopowe rodzaju gruntu:.....................................................................

...............................................................................................................................

i stanu gruntu : X=..............................stan:........................ I =...........÷................

L

5.3.2. Wyniki badań w edometrze próbki gruntu pobranego w terenie:

σ

Wskazania czujnika odkształceń osiowych*

Wysokość próbki h

i

i

ETAP

[kPa]

[mm]

[mm]

po czasach t

po czasach t

0

1’

2’

5’

0

1’

2’

5’

0,0

-

-

-

20,00

-

-

-

I

12,5

-

-

OBCIĄ-

25,0

-

-

ŻENIE

50,0

-

-

100,0

-

-

200,0

-

-

ODCIĄ- 50,0

-

-

ŻENIE

12,5

-

-

25,0

-

-

II

50,0

-

-

OBCIĄ-

100,0

-

-

ŻENIE

200,0

-

-

*Uwaga: Nie uwzględniono odkształceń własnych edometru.

5.4. WNIOSKI

5.4.1. Sporządzić na papierze milimetrowym w skali wykres ściśliwości gruntu h = f (σ ) .

i

i

5.4.2. Obliczyć wartości modułów M ; M ; M w poszczególnych, założonych zakresach 0

naprężeń: 12,5-50; 50-100; 100-200 kPa.

M

5.4.3. Obliczyć wskaźniki skonsolidowania gruntu

0

β =

w zakresach jak wyżej.

M

5.4.4. Sprawdzić rząd wielkości otrzymanych wyników według PN-81/B-03020 Rys.7 oraz Tab.3.

6. LITERATURA

PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.

PN-B-02481: 1998 Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar.

PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie.

Instrukcja ITB nr 232/1980 Instrukcja wykonywania próbnych obciążeń gruntu płytą sztywną i świdrem talerzowym.

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.

3