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:

1. granicy płynności - przez obliczenie wilgotności i pomiar uderzeń potrzebnych do zapłynięcia rowka o określonej szerokości i długości w tzw. przyrządzie Casagrande'a.

2. 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 W_n.

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
-masa parowniczki [g]	90,82
- masa parown. z gruntem wilgotnym [g]	112,68
- masa parown. z gruntem suchym [g]	106,28
- wilgotność naturalna [%]	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
-masa parowniczki [g]	91,98	94,98	89,31	89,4	59,16
- masa parown. z gruntem wilgotnym [g]	105,27	107,0	102,73	103,73	76,26
- masa parown. z gruntem suchym [g]	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
- granica płynności [%]	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
-masa parowniczki [g]	52,95
- masa parown. z gruntem wilgotnym [g]	61,14
- masa parown. z gruntem suchym [g]	59,52
granica plastyczności [%]	24,657
stopień plastyczności	0,4049
Konsystencja gruntu	Plastyczna (stan plastyczny)
wskaźnik plastyczności [%]	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; W_P<W_n<W_L), oraz nazwy gruntu - spoisty
o konsystencji plastycznej w stanie plastycznym. Parametrom tym odpowiada ił.

2