Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
w Suwałkach
Instytut Politechniczny
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych
Temat ćwiczenia:
Oznaczanie modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej
gruntu metodÄ… edometrycznÄ…
Numer ćwiczenia: 6
Laboratorium z przedmiotu:
Mechanika gruntów
Studia stacjonarne
Kod: BS5093
Suwałki 2012
1. WST
P
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 budowlÄ…:
- 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:
"Ã "Ã hi-1
i i
M0 = = , kPa
µ "hi
"Ã hi-1
i
M = , kPa
"hi
gdzie: "Ã = Ã - Ã , kPa,
i i i-1
"hi = hi-1 - hi , mm,
hi-1 - wysokość próbki przed zwiÄ™kszeniem naprężeÅ„ z à do à ,
i-1 i
hi - wysokość próbki po zwiÄ™kszeniu naprężeÅ„ z à do à ,
i-1 i
"hi
µ = - odksztaÅ‚cenie wzglÄ™dne próbki, - .
hi-1
1.3.4. Wskaz
nik skonsolidowania gruntu wyrażony jest wzorem:
M0
² = , - .
M
1.3.5. Edometryczny moduł odprężenia gruntu oblicza się według wzoru:
"Ã hi
i
M = , kPa ,
"hi
gdzie: "à - zmniejszenie naprężeÅ„, kPa,
i
hi - wysokość próbki przed zmniejszeniem naprężeń, mm,
"hi - zwiÄ™kszenie wysokoÅ›ci próbki po zmniejszeniu naprężeÅ„ o "à , mm.
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 wartoÅ›ci zbliżonej do naprężenia pierwotnego à na
zÁ
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 naprężeÅ„ od budowli à na rozpatrywanej gÅ‚Ä™bokoÅ›ci)
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 BADAC

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:
Wskazania czujnika odkształceń osiowych* Wysokość próbki hi
Ãi
ETAP [mm] [mm]
[kPa]
po czasach t po czasach t
0 1 2 5 0 1 2 5
0,0 - - - 20,00 - - -
I 12,5 - -
OBCI
- 25,0 - -
ŻENIE 50,0 - -
100,0 - -
200,0 - -
ODCI
- 50,0 - -
ŻENIE 12,5 - -
25,0 - -
II 50,0 - -
OBCI
- 100,0 - -
ŻENIE 200,0 - -
*Uwaga: Nie uwzględniono odkształceń własnych edometru.
5.4. WNIOSKI
5.4.1. SporzÄ…dzić na papierze milimetrowym w skali wykres Å›ciÅ›liwoÅ›ci gruntu hi = f (à ) .
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
0
5.4.3. Obliczyć wskaz
niki skonsolidowania gruntu ² = 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