ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z MECHANIKI GRUNTÓW

MAKROSKOPOWE BADANIA GRUNTÓW

Łukasz Figat

Grzegorz Szamocki

WSTĘP

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

PRZEBIEG ĆWICZEŃ

Próbka B-1

• Badając rodzaj gruntu wykonano kulkę o średnicy 7-8 mm, która nie rozpada się podczas zanurzania w wodzie.

• Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka z połyskiem, przy 5 wałeczku grunt pękł poprzecznie.

• Podczas rozcierania gruntu w wodzie nie wyczuto ziaren piasku..

• Grunt jest barwy jasno-brązowej z niebieskim.

• Zauważono że próbka gruntu przy zgniataniu odkształciła się plastycznie, ale nie pozostawiła śladów wilgoci na kartce.

• Podczas badania zawartości węglanu wapnia nie zaobserwowano śladów reakcji.

Próbka B-2

• Z gruntu nie można uformować kulki.

• Grunt jest barwy czarnej.

• Podczas ściskania próbki gruntu dłoni zauważono odsączającą się wodę.

• Nie zaobserwowano śladów reakcji z roztworem HCl.

Próbka B-5

• Z gruntu uformowano kulkę. Podczas próby wałeczkowania powierzchnia cały czas była bez połysku. Średnia liczba wałeczkowań na trzech próbkach wahała się w granicach 4.

• Podczas próby rozcierania w wodzie wyczuto frakcję piaszczystą. Między palcami pozostało dużo piasku.

• Grunt miał barwę brązowo-szarą.

• Grunt w reakcji z HCl burzył się intensywnie, lecz krótko.

Próbka B-6

• Z badanej próbki gruntu nie można uformować kulki.

• Na podstawie wzrokowego oszacowania ilości ziarn stwierdzono, że badany grunt to piasek średni (zawartość frakcji >2 mm była mniejsza niż 10 %, zawartość frakcji >0,5 mm była mniejsza niż 50 %, a frakcja >0,25 mm stanowiła więcej niż 50 % zawartości ziarn)

• Barwę gruntu określono na jasnobrązową.

• Próbka gruntu stanowiła suchy proszek.

WYNIKI BADAŃ

Próbka B-1 Na podstawie przeprowadzonych badań wstępnych grunt określono jako ił pylasty (Iπ), bardzo spoisty (bs), twardoplastyczny (tpl), małowilgotny (mw), w pierwszej klasie pod względem zawartości węglanów.

Próbka B-2 Na podstawie przeprowadzonych badań makroskopowych grunt określono jako torf (T) o dużej zawartości wody (m). Torf należy do gruntów niespoistych (ns), organicznych o charakterystycznej włóknistej strukturze i zawartości części organicznych powyżej 30 %. Badana próbka gruntu należała do pierwszej klasy pod względem zawartości węglanów.

Próbka B-5 W wyniku przeprowadzonych badań grunt określono jako glinę piaszczystą (Gp), średniospoistą (ss), plastyczną (pl) o małej wilgotności (mw). Grunt reagował z roztworem HCl silnie, lecz krótko, dlatego grunt zaliczono do trzeciej klasy pod względem zawartości węglanów.

Próbka B-6 Ostatnią badaną próbkę zakwalifikowano jako piasek średni (Ps). Piaski należą do gruntów niespoistych (ns). Badana próbka piasku średniego była w stanie sypkim, dlatego jej wilgotność można określić jako suchą (su). Grunt zaliczono do drugiej klasy pod względem zawartości węglanów (próbka burzyła się krótko i słabo).

6

---