ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z MECHANIKI GRUNTÓW

MAKROSKOPOWE BADANIA GRUNTÓW

Zespół nr 3.

Wegner Karolina

Wietrzycka Marlena

Dubiński Paweł

Witczak Przemysław

I. WIADOMOŚCI OGÓLNE

Badaniami makroskopowymi nazywa się te badania gruntów pod względem ich cech fizycznych, do których nie wykorzystuje się przyrządów.

Oznaczenie nazwy gruntów.

Oznaczenie nazwy gruntów mineralnych

W celu oddzielenia gruntów spoistych od niespoistych należy uformować w dłoni kulkę o średnicy 7-8 mm. Jeżeli jest to niemożliwe, grunt zalicza się do niespoistych. Jeżeli można uformować kulkę, ale po zanurzeniu w wodzie rozpada się, grunt również zalicza się do niespoistych. Jeżeli kulka nie rozpada się, grunt zalicza się do spoistych

1. Oznaczenie nazwy gruntów niespoistych (sypkich)

Rodzaj gruntów sypkich określa się wzrokowo na podstawie wielkości i ilości ziarn poszczególnych frakcji zgodnie z tabelą 1.

Tabela 1. Określenie rodzaju i nazwy gruntów niespoistych

Rodzaj gruntu	Zawartość frakcji w procentach			Dodatkowe kryteria (średnica ziarn, których zawartość w próbce wynosi 50%)
		> 2mm	> 0,5mm		> 0,25mm
Żwir	> 50				d > 0,5 mm
Pospółka	50 - 10	> 50
Piasek gruby	< 10	> 50
Piasek średni	< 10	< 50	> 50	0,5 mm >= d >= 0,25 mm
Piasek drobny	< 10	< 50	< 50	d =< 0,25 mm
Piasek pylasty	< 10	< 10	< 10	zawartość frakcji pyłowej ( d=0,05 mm) 10 - 30%

2. Oznaczenie nazwy gruntów spoistych

W celu oznaczenia nazwy gruntu spoistego stosuje się próbę wałeczkowania i próbę rozcierania w wodzie

Próba wałeczkowania: z badanego gruntu o naturalnej wilgotności formuje się jedną kulkę o średnicy 7 mm, którą następnie na wyprostowanej dłoni należy rozwałeczkować do wałeczka o średnicy ok. 3 mm i ponownie uformować kulkę. Czynność należy powtarzać do momentu, gdy kolejny wałeczekwykazuje spękania i łamie się po podniesieniu w palcach do góry.

Próba rozcierania w wodzie: próba ta polega na określeniu zawartości frakcji piaskowej w rozcieranej w wodzie grudce gruntu

Tabela 2. Określenie rodzaju i nazwy gruntów spoistych

Rodzaj gruntu Wskaźnik plastyczności Zawartość frakcji iłowej	Rodzaje i nazwy gruntów w zależności od zawartości frakcji piaskowej			Rozpoznawanie stopnia spoistości gruntu (próba wałeczkowania)
		Grupa I Grunty piaszczyste	Grupa II Grunty pośrednie		Grupa III Grunty pylaste
Mało spoisty	piasek gliniasty	pył piaszczysty	pył	Kulka rozpłaszcza się lub rozsypuje (grunt nie daje się wałeczkować); lub wałeczek rozwarstwia się podłużnie
Średnio spoisty	glina piaszczysta	glina	glina pylasta	Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka bez połysku pęka poprzecznie
Zwięzło spoisty	glina piaszczysta zwięzła	glina zwięzła	glina pylasta zwięzła	Wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem; pęka poprzecznie
Bardzo spoisty	ił piaszczysty	ił	ił pylasty	Kulka i wałeczek od początku z połyskiem; wałeczek pęka poprzecznie
Rozpoznawanie zawartości frakcji piaskowej (próba rozcierania w wodzie)	Miedzy palcami pozostaje dużo ziarn piasku	Wyczuwa się pojedyncze ziarna	Ziarn piasku nie wyczuwa się

Określenie nazwy gruntów organicznych

Nazwę gruntów organicznych ustala się na podstawie orientacyjnego określenia zawartości części organicznych oraz szczególnych cech makroskopowych badanego gruntu. Rozróżnia się:

• grunty próchnicze: zawierają 2-5% części organicznych; oznaczanie rodzaju wykonano jak dla gruntów mineralnych dodając, że jest to grunt próchniczy;

• namuły: zawierają 5-30% części organicznych; odróżnia się po gnilnym zapachu, ciemnej barwie, dużej liczbie wałeczkowań przy pozornie niewielkiej wilgotności gruntu;

• torfy: zawierają powyżej 30% części organicznych; mają charakterystyczną strukturę i teksturę włóknistą i porowatą; zawierają pewną ilość nierozłożonej substancji organicznej;

• gytie: zawierają części organiczne oraz węglan wapnia (burzą z HCl).

Określenie barwy gruntu

Barwę gruntu określa się na podstawie przełamu bryłki gruntu o wilgotności naturalnej. Należy podać intensywność i odcień barwy (o ile to konieczne), a następnie barwę podstawową (dominującą), np. barwa jasnozielono-brązowa.

Określenie wilgotności gruntów

Wilgotność gruntu określić można na podstawie tabeli 3.

Tabela 3. Określanie makroskopowe wilgotności gruntów

Wilgotność gruntu	Cechy gruntu
suchy	grudka gruntu przy zgniataniu pęka i po rozdrobnieniu daje suchy proszek
mało wilgotny	grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie, a papier lub ręka przyłożone do gruntu nie stają się wilgotne
wilgotny	grunt zostawia ślad wilgoci na papierze lub dłoni
mokry	przy ściskaniu grudki w dłoni z gruntu odsącza się woda
nawodniony	woda odsącza się z gruntu grawitacyjnie

Określenie stanu gruntów spoistych

Stan gruntów spoistych określa się na podstawie próby wałeczkowania. Ważna do określenia stanu gruntów spoistych jest liczba wałeczkowań, w których badana próbka gruntu nie popękała. Badanie należy powtórzyć na trzech oddzielnych próbkach gruntu. Stan gruntów spoistych ustalono wg tabeli 4.

Tabela 4. Stany gruntu spoistego

Stan gruntu spoistego	Liczba wałeczkowań
zwarty	nie można uformować kulki
półzwarty	można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas 1-go wałeczkowania
Rodzaj gruntu	mało spoisty	średnio spoisty	zwięzło spoisty	bardzo spoisty
twardoplastyczny	1	<2	<3	<5
plastyczny	2	2-4	3-7	5-10
miękkoplastyczny	>2	>4	>7	>10
płynny	grunt zachowuje się jak ciecz

Oznaczenie zawartości węglanu wapnia

Przybliżoną zawartość węglanu wapnia (CaCO₃) w gruncie określa się na podstawie reaktywności próbki gruntu z 20-procentowym roztworem kwasu. Klasy gruntu zestawiono w tabelce 5.

Tabela 5. Przybliżona zawartość węglanu wapnia w gruncie

Reakcja gruntu	Zawartość węglanów (CaCo3)
Grunt nie burzy się lub wykazuje tylko ślady reakcji	< 1% I klasa
Grunt burzy się słabo i krótko	1 - 3% II klasa
Grunt burzy się intensywnie i krótko	3 - 5% III klasa
Grunt burzy się intensywnie i długo	> 5% IV klasa

II. PRZEPROWADZONE BADANIA

Badanie przeprowadzono na sześciu próbkach gruntu od G-1 do G-6.

Wyniki badań:

• Próbka G-1 - Ił pylasty ( I π ) - barwa ciemno szara. Próbkę rozpoznano w wyniku przeprowadzenia próby wałeczkowania ( 3 wałeczki ) podczas, której kulka i wałeczek od początku do końca wykazywały połysk. Na podstawie tego zaliczono ją do gruntów bardzo spoistych. Po przyłożeniu grudki gruntu do kartki nie zauważono mokrego śladu, więc próbkę zaliczono do gruntów mało wilgotnych. Ze względu na zawartość węglanu wapnia zaliczono ją do I klasy, gdyż próbka nie burzyła się pod wpływem dodanego 20-procętowego roztworu kwasu solnego. Stan próbki określono jako twardoplastyczny.

• Próbka G-2 - Piasek drobny ( Pd ) - badaną próbkę zaliczono do gruntów niespoistych, gdyż był to grunt sypki o drobnym uziarnieniu, w związku z tym nie mogliśmy określić jej stanu ani liczby wałeczkowania. Ze względu na zawartość węglanów wapnia zaliczono ja do III klasy, gdyż próbka burzyła się intensywnie, lecz krótko pod wpływem dodanego roztworu 20-procętowego kwasu solnego. Ponieważ był to sypki piasek próbkę zaliczono do gruntu suchego o barwie białej.

• Próbka G-3 - Torf - barwa czarna. Próbkę rozpoznano na podstawie roztarcia jej na dłoni w wyniku, czego pozostawiła po sobie ciemnobrązowy osad charakterystyczny dla torfu. Po zakwalifikowaniu tej próbki do gruntów organicznych nie określa się jej stanu, spoistości i liczby wałeczkowania. Ze względu na zawartość węglanu wapnia zaliczono ja do I klasy, gdyż próbka nie burzyła się pod wpływem dodanego 20-procętowego roztworu kwasu solnego. Jego wilgotność zaliczono do gruntów wilgotnych, ponieważ próbka pozostawiła ślad wilgoci na papierze.

• Próbka G-4 - Pospółka ( Po ) - badana próbkę zaliczono do gruntów niespoistych, gdyż był to grunt sypki o różnym uziarnieniu ( zawiera frakcje o średnicy ziarn > 2 mm i > 0,5 mm, a pozbawiona była frakcji pyłowych), w związku z tym nie mogliśmy określić jej stanu ani liczby wałeczkowania. Ze względu na zawartość węglanów wapnia zaliczono ją do IV klasy, gdyż próbka burzyła się intensywnie i długo pod wpływem dodanego roztworu 20-procentowego kwasu solnego. Ponieważ był to materiał sypki, próbkę zaliczono do gruntów suchych. Ze względu na wszelaką różnorodność kolorów jednoznacznie nie można było określić barwy badanego materiału.

• Próbka G-5 - Pył ( π ) - barwa jasno-szaro-zielona. Próbkę rozpoznano w wyniku poddania jej drganiom mechanicznym, na skutek, czego na powierzchni gruntu pojawiła się woda. Nie było można przeprowadzić wałeczkowania co świadczy o małej spoistości. Podczas próby rozcierania w wodzie nie wyczuwano ziarn piasku co jest charakterystyczne dla gruntów pylastych. Podczas ściśnięcia próbki gruntu w dłoni uległa ona odkształceniom plastycznym, a po przyłożeniu jej do kartki nie pozostawiła śladu wilgoci co jest charakterystyczne dla gruntów mało wilgotnych. Próbki nie można było łatwo formować, czyli zaliczono ją do gruntów o stanie twardoplastycznym. Ze względu na zawartość węglanu wapnia zaliczono ją do I klasy, gdyż próbka nie burzyła się pod wpływem dodania roztworu 20-procentowego kwasu solnego.

• Próbka G-6 - Glina pylasta ( Gp ) - barwa brązowa. Próbkę rozpoznano na podstawie wałeczkowania. Wałeczek od początku do końca był bez połysku, co jest charakterystyczne dla gruntów średnio spoistych. A podczas wykonywania próby rozcieranie w wodzie nie wyczuwano ziarn piasku między palcami. Próbka pozostawiła wilgotny ślad na papierze, co jest charakterystyczne dla gruntów wilgotnych. W próbie wałeczkowania udało się wykonać 10 wałeczkowań, co dla gruntów średnio spoistych świadczy o stanie miękkoplastycznym. Ze względu na zawartość węglanu wapnia zaliczono ją do IV klasy gdyż próbka gruntu burzyła się intensywnie i długo pod wpływem dodania roztworu 20-procentowego kwasu solnego.

III. POLOWA CHARAKTERYSTYKA DWÓCH WYBRANYCH GRUNTÓW STOSOWANYCH W ROBOTACH ZIEMNYCH

1. Torf - grunt organiczny o bardzo dużej ściśliwości. Należy do gruntów słabo przepuszczalnych lub nieprzepuszczalnych, o słabej mrozoodporności. Zdolność torfu do skurczu lub pęcznienia jest bardzo duża. Jest on nieprzydatny lub ekstremalnie mało przydatny do budowy nasypów poniżej głębokości przemarzania. Jego gęstość objętościowa w stanie suchym lub wilgotnym w złożu [ Mg/m³ ] wynosi 0,9 ÷ 1,3.

2. Glina pylasta - grunt drobnoziarnisty o średniej ściśliwości. Należy do gruntów słabo a nawet praktycznie nieprzepuszczalnych, o słabej mrozoodporności. Zdolność gliny pylastej do skurczu lub pęcznienia jest duża. Jest ona mało przydatna do budowy nasypów poniżej głębokości przemarzania. Jej gęstość objętościowa w stanie suchym lub wilgotnym w złożu [ Mg/m³ ] wynosi 2,00.

2

---