Badanie edometryczne gruntu (ćw. 9)
Wiadomości wstępne:
Ściśliwość gruntu  zjawisko, gdy grunt ulega ściśnięciu na skutek wzrostu (lub
spadku) naprężenia efektywnego w związku z rozproszeniem nadwyżki ciśnienia
wody w porach przy stałym naprężeniu, któremu towarzyszy odprowadzanie wody z
porów.
Zjawisko ściśliwości bada się w aparacie zwanym edometrem którego schemat
jest przedstawiony poniżej (rys.1).
Badanie ściśliwości w edometrze polega na stopniowym obciążaniu próbki gruntu
w warunkach uniemożliwiających jej boczną rozszerzalność. Obciążony grunt
odkształca się tylko w kierunku działania siły. Założenie jest zgodne w przybliżeniu z
rzeczywistymi warunkami, w jakich znajduje się grunt w podłożu pod dużym
fundamentem, gdzie jego boczna rozszerzalność jest również znacznie ograniczona
sÄ…siednimi elementami gruntu.
1. Badany grunt
2. Pierścień edometru
3. PÅ‚ytki porowate
4. Pokrywa obciążeniowa
Rys.1. Schemat ogólny typowego edometru
Sprzęt niezbędny do wykonania badania:
- waga o dokładności do 0,01 [g]
- przyrzÄ…dy miernicze (linijka, suwmiarka)
- metalowy pierścień
- pierścień tnący
- nóż, nożyczki
- edometr
- parowniczka
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego:
1. Zależy zacząć od zwarzenia pustego pierścienia edometru  mt [g],
zmierzenia jego wysokości h [cm] oraz średnicę wewnętrzną d [cm];
dodatkowo z papieru należy wyciąć dwa filtry o średnicy wewnętrznej
pierścienia.
2. Próbkę gruntu o nienaruszonej strukturze umieścić pierścieniu edometru
przy pomocy pierścienia tnącego; pozostałe z wycinania skrawki gruntu
użyć do oznaczenia początkowej wilgotności.
3. Zważyć pustą parowniczkę mt(p) [g], nałożyć skrawki gruntu i ponownie
zważyć parowniczkę z gruntem mmt(p) [g]. Tak przygotowaną próbkę
wysuszyć i zważyć mst(p) [g].
4. Napełniony pierścień oczyścić z zewnątrz, wyrównać grunt równo z
krawędziami pierścienia; zważyć pierścień z gruntem - mmt [g].
5. Pierścień z próbką umieścić na podstawie edometru, nałożyć pokrywę
obciążeniową.
6. Na brzegach pokrywy ustawić czujniki edometru i odczytać ich wskazania
(wysokość początkowa próbki Ho [mm]).
7. Przyłożyć obciążenie przenoszone poprzez ramkę (pierwszy stopień
obciążenia 12.5 [kPa]).
8. Notować wskazania czujników po upływie założonego czasu
(np. 1, 2, 3, 5 [min]).
9. Po wykonaniu odczytów pkt.8 powtórzyć dla kolejnych obciążeń (25, 50,
100, 200, 400 [kPa]).
10. Po wykonaniu ostatniego stopnia obciążenia próbkę stopniowo odciążać
(czyli: 400, 200, 100, 50, 25, 12.5 [kPa]), w przewidzianych odstępach
czasowych ( jeden odczyt po 2 [min]).
11. W celu określenia ściśliwości wtórnej gruntu po odciążeniu próbkę obciąża
siÄ™ ponownie kolejnymi stopniami wg pkt 9 jeden odczyt po 2 [min].
Niezbędne wzory:
GÄ™stość objÄ™toÅ›ciowÄ… szkieletu gruntowego Ád wyznaczamy ze wzoru:
"
=
[ ]
+
gdzie:
Á  gÄ™stość objÄ™toÅ›ciowa gruntu [g/cm3]
w  wilgotność [%]
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
PoczÄ…tkowÄ… gÄ™stość objÄ™toÅ›ciowÄ… Á wyznaczamy ze wzoru:
-
=
[ ]

gdzie:
mmt  masa pierścienia z gruntem wilgotnym [g]
mt  masa pierścienia [g]
V  objętość próbki w pierścieniu [cm3]
Wskaz
nik porowatości początkowej e0 wyznaczamy ze wzoru:

= - [-]

gdzie:
Ád  gÄ™stość szkieletu gruntowego [g/cm3]
Ás  gÄ™stość wÅ‚aÅ›ciwa [g/cm3]
Równoważnik początkowy cząstek stałych Hs wyznaczamy ze wzoru:

= [ ]
+
gdzie:
Ho  pierwotna wysokość próbki (równa wysokości pierścienia [mm]
eo  wskaz
nik porowatości początkowej [-]
Wskaz
nik porowatości ef wyznaczamy ze wzoru:
-
=
[-]

gdzie:
Hs  równoważnik początkowy cząstek stałych [mm]
H5min  wysokość próbki na końcu przyrostu obciążenia [mm]
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Edometryczny moduł ściśliwości Eoed wyznaczamy ze wzoru:
"

= [ ]
"
gdzie:
"à  różnica naprężeÅ„ po i prze zmianÄ… obciążenia [kPa]
v
"µv  różnica wysokoÅ›ci próbki po i przed zmianÄ… naprężenia [-]
RóżnicÄ™ naprężeÅ„ "à wyznaczamy ze wzoru:
v
" = - [ ]

gdzie:
à  naprężenie po zmianie naprężenia [kPa]
v2
à  naprężenie przed zmianÄ… naprężenia [kPa]
v1
RóżnicÄ™ wysokoÅ›ci "µv wyznaczamy ze wzoru:
-
" = [-]

gdzie:
H1min  wysokość próbki na początku przyrostu naprężeń [mm]
H5min  wysokość próbki na końcu przyrostu naprężeń [mm]
Wysokość próbki Hi wyznaczamy ze wzoru:
= - ( Å› - Å› ) [ ]
gdzie:
Cśro  średnia wartość z dwóch odczytów czujnika dla wysokości początkowej [mm]
Cśri  średnia wartość z dwóch odczytów czujnika dla kolejnych wysokości [mm]
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Współczynnik ściśliwości objętościowej mv wyznaczamy ze wzoru:
-
= [ ]
"
-

OdksztaÅ‚cenia pionowe µv wyznaczamy ze wzoru:
-
=
" % [%]

Sporządzić wykres zależności wskaz
nika porowatoÅ›ci ef od naprężenia à v (rys.2).
Rys.2. Wykres zależności naprężenia od wskaz
nika porowatości.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Sporządzić wykres krzywej ściśliwości gruntu (rys.3), zależność zmian wysokości
próbki gruntu (H) od obciążenia (Ã v).
Rys.3. Wykres zależności naprężenia od wysokości próbki.
Sporządzić wykres krzywych konsolidacji dla wszystkich przedziałów obciążeń
(rys.4), zależność zmian wysokości próbki gruntu (H) od czasu trwania obciążeń (t).
Rys.4. Wykres krzywych konsolidacji, zależność wysokości próbki od czasu trwania obciążenia.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
SporzÄ…dzić wykres zależnoÅ›ci naprężenie (à )  odksztaÅ‚cenie (µv) w skali
v
półlogarytmicznej (rys.5). Na podstawie wykresu wyznaczyć naprężenie
prekonsolidacyjne à [kPa]
p
Rys.5. Zależność naprężenie (w skali logarytmicznej)  odkształcenie (w skali liniowej).
A,B,C  krzywa ściśliwości pierwotnej
C,D  krzywa odprężenia
D,E,C  krzywa ściśliwości wtórnej
C ,F  krzywa ściśliwości pierwotnej c.d.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Formularz do ćwiczenia nr. 9
Rok; grupa; termin zajęć; data;
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ..
Skład zespołu:
1& & & & & & & & & & ..
2& & & & & & & & & & ..
3& & & & & & & & & & ..
4& & & & & & & & & & ..
Dane:
mt=& & & .. mmt=& & & & mt(p) =& & & & . mmt(p)=& & & ..
mst(p)=& & & & Ás=& & & & . h=Ho& & & & d=& & & & .
Przykładowe obliczenia dla naprężenia 200 [kPa] w czasie 5 [min]:
H=& & & .. Hs =& & & & .
V=& & & & .
ef =& & & & .
m=& & & & .
"Ã & & & ..
v=
w=& & & ...
"µ =& & & & .
v
Á =& & & & . Eoed=& & & & .
Ád=& & & & mv=& & & ...
eo =& & & & . µv=& & & & .
Podpis prowadzÄ…cego
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Tabela odczytu wartości z czujników i wysokości próbki:
Podpis prowadzÄ…cego
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Przykładowa tabela wyników końcowych:
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)