Temat nr 11: Oznaczenie enometrycznych modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej.

l. Wprowadzenie

Ściśliwość gruntu oznacza jego zdolność do zmniejszania objętości pod wpływem obciążenia. Osiadanie gruntu jest procesom zachodzącym między innymi w wyniku ściśliwości.

Miarą ściśliwości gruntu jest moduł ściśliwości, który jest w pewnym odpowiednikiem modułu sprężystości ciał sprężystych, przy czym dla gruntów zależność miedzy obciążeniem a odkształceniem wyraża się zawsze w postaci linii krzywej. Grunt nie jest ciałem sprężystym i odkształcenia zachodzące w nim pod wpływem przyłożonych obciążeń są sumą odkształceń sprężystych i plastycznych. Tak wiec krzywa ściśliwości gruntu (krzywa zależności zmian wysokości od ob­ciążenia) nie pokrywa się z krzywą odprężenia.

Ściśliwość gruntów (wielkość ściśliwości) zależy od wielu czynników. Do naj­ważniejszych z nich można zaliczyć: skład granulometryczny gruntu, porowatość, wilgotność, skład mineralny — zwłaszcza frakcji iłowej, skład kompleksu wymiennego oraz skład chemiczny i stopień mineralizacji wody porowej, a także teksturę gruntu.

2. Sprzęt pomocniczy

1. Edometr z pełnym wyposażeniem.

2. Dwudzielny pierścień tnący.

3. Nóż.

4. Suwmiarka.

5. Bibuła filtracyjna.

6. Krążek metalowy ze stali z równolegle oszlifowanymi płaszczyznami — do cechowania edometru (tzw. próbka zastępcza).

3. Przebieg oznaczania edometrycznych modułów ściśliwości.

Sprawdzanie odkształceń własnych edometru

1. Do pierścienia edometru, między dwoma sączkami z bibuły filtracyjnej zwilżonej wodą, wkłada się krążek metalowy (próbkę zastępczą) i umieszcza w edometrze.

2. Na górną powierzchnię krążka ustawia się górny filtr edometru, na nim w specjalnym zagłębieniu kulkę przekaźnikową i ramę.

3. Ustawia się czujnik edometru, notując jego wskazania pierwotne. Jeśli edo­metr ma dwa czujniki, do obliczeń wykorzystuje się średnią uzyskaną z ich wska­zań.

4. Próbkę zastępczą obciąża się poprzez ramę stopniami: 12,5, 25, 50, 100, 200 400 kPa, notując wskazania czujnika po każdym stopniu obciążenia. Przez odjęcie od końcowego odczytu (przy danym obciążeniu) odczytu sprzed przyło­żenia tego obciążenia (a więc końcowego odczytu przy poprzednim stopniu ob­ciążenia) otrzymuje się tzw. odkształcenie własne edometru (Δ h_e ). Badanie to przeprowadza się analogicznie odciążając próbkę. PN-88/B-04481 zaleca spraw­dzenie odkształceń własnych edometrów przed i po badaniu każdej próbki.

5. Praktycznie odkształcenia własne edometru powinny być kontrolowane nie rzadziej niż co 10 wykonanych na nim badań ściśliwości gruntu.

Wykonanie oznaczenia.

1. W przypadku badania gruntu o nienaruszonej strukturze wycina się z mego za pomocą pierścienia dwudzielnego, z wmontowanym w środku wycechowanyrn pierścieniem edometrycznym, próbkę gruntu i po odjęciu obu części pierścienia tnącego wyrównuje się powierzchnię gruntu równo z brzegami pierścienia edometrycznego, prowadząc nóż zawsze od środka pierścienia do jego krawędzi. Pier­ścień edometryczny na ogół ma wysokość 20 mm. PN-88/B-04481 stawia nastę­pujące wymagania co do wielkości badanych próbek: próbki powinny mieć przed badaniem średnicę większą niż 50 mm, a stosunek średnicy próbki do jej wyso­kości powinien mieścić się w granicach 3-4.

2. W przypadku badania gruntu o strukturze naruszonej wykonaną z niego pastę o odpowiedniej wilgotności umieszcza się bezpośrednio w pierścieniu edometru.

3. Waży się pierścień edometru z gruntem, notując wyniki na formularzu (zał. na końcu), jednocześnie bierze się 2 próbki do oznaczania wilgotności.

4. Na dolnym filtrze edometru umieszcza się zwilżony sączek z bibuły filtra­cyjnej, na nim stawia się pierścień z gruntem, przykrywając górną powierzchnię gruntu również zwilżonym sączkiem z bibuły filtracyjnej. Sączki powinny mieć średnicę o 1 mm mniejszą od średnicy próbki.

5. Na pierścień nakłada się oprawkę edometru oraz górny filtr. Oprawkę umo­cowuje się dokładnie śrubami.

6. Na oprawkę i górny filtr nakłada się gumową osłonę, chroniąc próbkę przed wysychaniem.

7. Ustawia się czujnik (czujniki), stawiając jego nóżkę na specjalnej podstawce opartej o filtr górny poprzez kulkę przekaźnikową i trzpień. Czujnik będzie reje­strował zmiany wysokości próbki.

8. Zaciska się śrubę dociskową trzpienia.

9. Odczytuje się wskazanie czujnika, przyjmując ten odczyt za zerowy (przy obciążeniu 0). Najwygodniej jest tak ustawić czujnik, aby jego odczyt początkowy (zerowy) wahał się w granicach 8-9. Odczyt zapisuje się na formularzu. W przy­padku dwóch czujników zapisuje się dwa równoległe odczyty.

10. Na trzpień nakłada się ramę obciążającą z wieszakiem, uzyskując w ten sposób obciążenie 12,5 kPa.

11. Odkręca się śrubę dociskową trzpienia i notuje odczyty na czujniku (czuj­nikach) po upływie następujących czasów: 1, 2, 5, 15 i 30 minut, 1, 2, 4, 6 i 24 godzin, a następnie co 24 godziny, aż do chwili osiągnięcia umownej stabilizacji osiadań. Za umowną stabilizację osiadań przyjmuje się taki moment, gdy zmiana wysokości próbki nie przekroczyła 0,001 mm w ciągu 1-4 godzin — dla gruntów mało spoistych i średnio spoistych oraz zwięzło spoistych, oraz 4-24 godzin — dla gruntów bardzo spoistych i organicznych.

12. Po osiągnięciu stabilizacji osiadań przy danym stopniu obciążenia przykła­da się następne obciążenie, zwykle dwukrotnie wyższe (na ogół obciąża się próbki kolejno stopniami: 12,5. 25, 50, 100, 200, 400 kPa). Przy każdym obciążeniu notuje się wskazania czujnika, jak przewidziano w pkt. 11. Różnica odczytów na czujniku po osiągnięciu stabilizacji i przed przyłożeniem danego obciążenia daje wielkość zmiany wysokości próbki Δh.

13. Po osiągnięciu stabilizacji osiadań przy ostatnim stopniu obciążenia odcią­ża się próbkę do wartości 12,5 kPa (również stopniami), prowadząc pomiary jej odkształceń aż do osiągnięcia umownej stabilizacji.

14. W przypadku gdy badania przewidują określenie ściśliwości wtórnej grun­tu, po odciążeniu próbkę obciąża się ponownie kolejno stopniami zgodnie z pkt. U i 12.

15. Po zakończeniu badania próbkę całkowicie odciąża się, wyjmuje z edometru pierścień i waży.

16. Wypycha się z pierścienia próbkę i oznacza jej wilgotność (p. rozdz. HI).

17. Wszystkie uzyskane wyniki notuje się na formularzu.

Wykonał: Gabriel Ząbek 212146

---