Akademia Górniczo - Hutnicza
w Krakowie
im. Stanisława Staszica
GEOMECHANIKA GRUNTÓW
SPRAWOZDANIE 5
TEMAT:
„Oznaczenie konsystencji gruntów spoistych”
Wydział Górniczy
budownictwo rok 3
Chudzikiewicz Marcin
Celem ćwiczenia było wyznaczenie konsystencji gruntów spoistych. Doświadczenie polegało przede wszystkim na wyznaczeniu dwóch podstawowych parametrów gruntów spoistych, a mianowicie:
granicy płynności - przez obliczenie wilgotności i pomiar uderzeń potrzebnych do zapłynięcia rowka o określonej szerokości i długości w tzw. przyrządzie Casagrande'a.
granicy plastyczności - za granicę tą przyjmujemy wilgotność gruntu zwałeczkowanego do grubości 3 mm który pęka pod swym ciężarem lub przejawia widoczne ślady popękania.
Tok przeprowadzenie ćwiczenia
Część pierwsza
Oznaczenie wilgotności naturalnej gruntu Wn.
Wilgotność naturalna gruntu spoistego jest to stosunek masy wody zawartej w porach gruntu w stanie naturalnym do masy próbki wysuszonej.
Część druga
W części drugiej dokonałem pięciu pomiarów gruntu o różnej wilgotności za pomocą aparatu Casagrande'a. Aparat ten składa się z miseczki podnoszonej napędem elektrycznym na wysokość 10 mm ponad podkładkę z twardej gumy. Do owej miseczki nakładaliśmy pastę gruntową ( tzn. grunt o konsystencji miękkoplastycznej ). W tymże gruncie wykonywaliśmy znormalizowaną bruzdę ( za pomocą rylca ) o szerokości górnej równej 10 mm a dolnej 2 mm. Po umieszczeniu miseczki w aparacie załączeniu jego silnika i dokonywałem pomiarów uderzeń aż do momentu gdy bruzda zlała się na długość około 10 mm i wysokość 1mm. Dany grunt umieściłem w parowniczce i pozostawiłem na ok. 20 godzin w suszarce ( w celu określenia wilgotności tej próbki ).
Następnie do pozostałej części gruntu dolewałem nieco wody w celu zmiany jego parametrów i postępowaliśmy w analogiczny sposób.
Część trzecia
W części tej z określonej próbki gruntu o konsystencji plastycznej wykonywałem kulki o średnicy około 8 mm, z których to następnie wykonywałem na dłoni wałeczki o średnicy 3mm. Dokonywałem następnie kolejnych wałeczkowań aż do momentu, gdy na wałeczkach widoczne były wyraźne pęknięcia i wałeczki pękały pod swym ciężarem przy podnoszeniu za jeden koniec.
Tak sporządzone wałeczki umieszczałem w parowniczce aż do momentu uzbierania około 7 gram gruntu. Parowniczkę podobnie jak w części pierwszej umieściłem w suszarce na około 20 godzin w celu wyznaczenia wilgotności, która to jest wyznacznikiem granicy plastyczności.
Wyniki i obliczenia
W celu wyznaczenia wilgotności W [%] poszczególnych próbek gruntu posłużyłem się wzorem:
(1)
gdzie:
masa parowniczki z próbką wilgotną
masa parowniczki z próbką suchą
masa parowniczki
Ad. Część pierwsza
W celu wyznaczenia wilgotności naturalnej posłużyłem się wzorem 1, pomiary i wyniki zawarłem w tabeli nr 1.
Tabela nr 1
Nr parowniczki |
1 |
|
90,82 |
|
112,68 |
|
106,28 |
|
41,39 |
Ad. Część druga
Za granicę płynności przyjmuje się wilgotność próbki przy której bruzda w paście gruntowej łączy się w określony sposób przy 25-tym uderzeniu miseczki aparatu Cassagrande'a. Wartość tą odczytujemy z wykresu obrazującego zależność liczby uderzeń ( podane w ln ) od wilgotności W [%]. Z wykresu szacujemy granicę płynności naszego gruntu na około 38 %.
Wyniki doświadczeń i obliczeń zamieściłem w tabeli nr 2.
Tabela nr 2
Nr parowniczki |
2/1 |
2/2 |
2/3 |
2/4 |
2/5 |
|
91,98 |
94,98 |
89,31 |
89,4 |
59,16 |
|
105,27 |
107,0 |
102,73 |
103,73 |
76,26 |
|
100,23 |
102,6 |
97,42 |
98,01 |
69,36 |
n- ilość uderzeń |
35 |
31 |
27 |
23 |
16 |
W - wilgotność [%] |
61,09 |
64,20 |
65,47 |
66,43 |
67,64 |
|
66 |
Ad. Część trzecia
W części tej wyznaczam granicę plastyczności przez przyjęcie za nią wartość wilgotności gruntu przy której on pęka. Wilgotność tą obliczam w analogiczny sposób jak w części pierwszej i drugiej tzn. wg wzoru 1. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawiłem w tabeli nr 3.
Po obliczeniu granicy plastyczności obliczam kolejne parametry gruntu niezbędne dla określenia jego konsystencji i rodzaju, a mianowicie: stopień plastyczności oraz wskaźnik plastyczności.
Stopień plastyczności z wzoru:
(2)
a wskaźnik plastyczności z zależności:
(3)
gdzie:
Wilgotność naturalna [%]
granica plastyczności [%]
granica płynności [%]
Wyniki zamieściłem w tabeli nr 3
Tabela nr 3
Nr parowniczki |
3 |
|
52,95 |
|
61,14 |
|
59,52 |
|
24,657 |
|
0,4049 |
Konsystencja gruntu |
Plastyczna (stan plastyczny) |
|
41,3424 |
Nazwa gruntu |
Spoisty o konsystencji plastycznej w stanie plastycznym |
Wnioski:
Na podstawie wykonanych pomiarów i przeprowadzonych obliczeń udało nam się wyznaczyć podstawowe parametry dotyczące konsystencji badanego gruntu.
Wyznaczona granica płynności naszego gruntu wynosi 66 % zaś granica plastyczności 24,657%. Dzięki tym własnościom wyznaczyliśmy też stopień plastyczności równy 0,4049 oraz wskaźnik plastyczności równy 41,3424 %. Dwa ostatnie parametry są bardzo ważne gdyż to właśnie dzięki nim możliwe było ustalenie konsystencji gruntu - konsystencja plastyczna (wg wykresu dla 0,25 <
< 0,5; WP<Wn<WL), oraz nazwy gruntu - spoisty
o konsystencji plastycznej w stanie plastycznym. Parametrom tym odpowiada ił.
2