„OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ, WŁĄŚCIWEJ I WILGOTNOŚCI GRUNTU ”

Wykonał:

• Wstęp teoretyczny:

Gęstością objętościową (ρ) gruntu nazywa się stosunek masy próbki gruntu (w stanie naturalnym) do jej objętości. Wyznacza się ją ze wzoru:

ρ - gęstość objętościowa [t/m³, g/cm³],
m_m - masa próbki gruntu w stanie naturalnym [t, g],
V - objętość badanej próbki gruntu [m³, cm³].

Gęstość objętościowa gruntów zależy od jego składu mineralnego, porowatości i wilgotności. Do badań, jej stosuje się czterech metod, które przedstawia poniższa tabela:

1) metodę pierścienia tnącego,

2) metodę rtęciową,

3) metodę wyporu hydrostatycznego (parafinowania),

4) metodę oznaczania gęstości objętościowej w cylindrze.

Przy czym pierwsze trzy metody stosuje się przy badaniu gruntów spoistych, drugą i trzecią również dla gruntów skalistych Natomiast metodę czwartą używamy do badania gruntów niespoistych.

1.Metoda pierścienia tnącego

Przeprowadzamy ją na próbkach o nienaruszonej strukturze i naturalnej wilgotności

- mierzymy i ważymy pierścień w celu wyznaczenia jego masy i objętości

- wciskamy pierścień równomiernie w grunt

- oczyszczamy następnie pierścień z gruntu z zewnątrz

- wyrównujemy górną i dolną powierzchnie gruntu równo z krawędziami pierścienia

- warzymy pierścień z gruntem i określamy masę gruntu m_m

- badanie wykonujemy dwa razy

2. Metoda rtęciowa

Przeprowadzamy ją na próbkach o nienaruszonej strukturze

- wycinamy z gruntu próbkę o objętości 10-20 cm³ i wygładzamy jej powierzchnie

- próbkę następnie ważymy m_m

- do objetosciomierza wlewamy tyle rtęci, aby oby po dokręceniu pokrywy i nastawieniu noniusza na 0 poziom rtęci osiągnął poziom kreski na rurce

- następnie do zbiornika z rtęcią wkładamy zważoną próbkę i zakręcamy pokrywę

- po ustaleniu poziomu rtęci odczytujemy wynik na podziałce noniusz v₁ odczyt ten wskazuje bezpośrednio objętość próbki. Gęstość objętościową gruntu oblicza się według podanego wcześniej wzoru

3. Metoda wyporu hydrostatycznego

Przeprowadzamy ją na próbkach o nienaruszonej strukturze

- wycinamy z gruntu próbkę o objętości 10-20 cm³ i wygładzamy jej powierzchnie

- próbkę następnie ważymy m_m

- do zważonej próbki przymocowujemy nitkę i zanurzamy w gorącej parafinie

- ważymy próbkę powleczona parafina m_p

- podwiesza się na nitce do szalki wagi próbkę zanurzając ją w zlewce z wodą i wazy się próbkę

- po zważeniu wyjmuje się próbkę z wody suszy się ją i ponownie waży w celu sprawdzenia czy woda nie przedostała się do porów gruntu

Gęstością właściwą (ρ_s) szkieletu gruntowego nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do jego objętości. Wyznacza się ją ze wzoru:

ρ_s - gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm³, t/m³],
m_s - masa szkieletu gruntowego [g, t],
V_s - objętość szkieletu gruntowego [cm³, m³].

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego zależy od składu mineralnego gruntu i domieszek, które zawiera. Parametr ten oznaczamy dwiema metodami.

• metoda piknometru (dla gruntów nie zawierających soli mineralnych rozpuszczalnych w wodzie),

• metoda kolby Le Chateliera (dla gruntów zawierających sole mineralne rozpuszczalne w wodzie i gruntów organicznych).

1.Metoda pirometru

Badanie wykonujemy w następujący sposób

- warzymy suchą i pusta kolbę m_t

- wsypujemy przygotowaną próbkę do kolby

- warzymy kolbę wraz z zawartością m_gt

- wypełniamy kolbę wraz z zawartością wodą destylowana do 2/3 objętości

- odpowietrzamy próbkę gotując ją

- uzupełniamy kolbę wodą destylowaną do kreski na szyjce

- warzymy kolbę wraz z gruntem i wodą m_wgt

- wylewamy zawartość kolby i dokładnie ja opłukujemy i ponownie ja napełniamy wodą destylowana do kreski i ważymy m_wt

Obliczenia wyników

Obliczyć masę szkieletu gruntowego z wzoru:

m_s = m_gt - m_t

Obliczyć objętość szkieletu gruntowego z wzoru:

Wilgotnością naturalną (w_n) nazywamy stosunek masy wody zawartej w danej próbce gruntu w warunkach naturalnych do masy szkieletu gruntowego tej próbki. Wyznaczamy ją wzorami:

w_n - wilgotność naturalna [% lub liczba bezwzględna],
m_w - masa wody zawarta w próbce [g],
m_s - masa szkieletu gruntowego [g].

Masę szkieletu gruntowego uzyskuje się poprzez suszenie próbki w temperaturze 105 - 110^oC. Zakładamy, że w tej temperaturze grunt traci całą wodę wolną.

1.Wyznaczenie wilgotności naturalnej

- warzymy dwie parowniczki, m_t

- umieszczamy próbki gruntu w parowniczkach

- warzymy parowniczki wraz z gruntem m_mt

- umieszczamy następnie próbki gruntu w suszarce w temperaturze 105-110 oC

- na następny dzień wyjąć parowniczki z suszarki, ostudzić, zważyć, m_st.

Obliczenie wyników
Obliczyć masę wody w próbce gruntu ze wzoru:

m_w = m_mt - m_st

Obliczyć masę szkieletu gruntowego ze wzoru:

m_s = m_st - m_t

Gęstością objętościową szkieletu gruntowego (ρ_d) nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości całej próbki. Definicję tę ilustruje wzór:

Praktycznie obliczenia gęstości objętościowej szkieletu gruntowego dokonujemy wzorami:

,lub

2.Częć obliczeniowa

Wilgotność: Parowniczka nr.376 W_n =

Parowniczka nr.304 W_n =

W_śr = 0,775%

Gęstość objętościowa: Parowniczka nr.376

Parowniczka nr.304

=1,85 g/cm³

Ciężar objętościowy obliczono ze wzoru

Pochodne cechy fizyczne gruntów:

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego
1,6 g/cm³

Ciężar objętościowy szkieletu gruntowego
15,67 kN/m³

Porowatość
0,4

Wskaźnik porowatości
0,66

Wilgotność całkowita w_śr
= 24,8%

Stopień zawilgocenia
0,62

Stan wilgotności gruntu na podstawie tabeli i faktu, że 0,4< S_r < 0,8 grunt jest wilgotny

- 9,81 kN/m³

= 2,67 g/cm³

3.Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych badań zostały obliczone cechy fizyczne badanej próbki. Przedstawiono zarówno cechy podstawowe jak i pochodne. Niektóre wielkości takie jak wilgotność naturalna czy też gęstość objętościową możemy porównać z wielkościami podanymi w normie PN-81/B-03020. Po przeanalizowaniu wyników można zauważyć pewną niezgodność wyników badań z wynikami pochodzącymi z normy

W_n=15,5% według normy 21%

=1,85 według normy 2,05

=18,1 według normy 20,1

Niezgodności te mogą być spowodowane brakiem dokładności przy wykonywaniu badań oraz niewypełnieniem zasad, które są nieodzowne przy wykonywaniu tego typu badań.

---