Ćwiczenie nr 6

OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ ORAZ POROWATOŚCI GRUNTU. STOPIEN ZAGĘSZCZENIA GRUNTU NIESPOISTEGO.

Grupa L

Zespół nr II:

1. Czubek Emilia

2. Małkiewicz Katarzyna

3. Szymańska Dagmara

4. Wudniak Marcin

1.1. Wprowadzenie:

Stopień zagęszczenia wyznaczana była dla gruntów niespoistych (sypkich). Jego wielkość zależała od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziaren. Stopień zagęszczenia gruntu luźno usypanego wynosił 0, natomiast gruntu maksymalnie zagęszczonego wynosił 1.

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia I_D grunty niespoiste podzielone zostały na stany.

Podział gruntów drobnoziarnistych niespoistych ze względu na zagęszczenie:

Stopień zagęszczenia	Stan zagęszczenia
ID ≤ 0,33 0,33 < ID ≤ 0,67 0,67 < ID ≤ 0,8 0,8 < ID ≤ 1,0	Luźny (ln) Średnio zagęszczony (szg) Zagęszczony (zg) Bardzo zagęszczony (bzg)

1.2. Definicje:

Stopień zagęszczenia (I
) - stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.

Maksymalny wskaźnik porowatości (e
), wyznaczony dla minimalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziarn -
.

;

Minimalny wskaźnik porowatości (e
), wyznaczony dla maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego przy najściślejszym ułożeniu ziarn -
.

;

gdzie:

- różnica objętości po zagęszczeniu próbki [cm
]

Gęstość objętościowa gruntu (
) - stosunek masy próbki gruntu do objętości próbki.

gdzie:

- masa cylindra z gruntem [g]

- masa cylindra pustego [g]

V- objętość gruntu w cylindrze [cm
]

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego (

) - stosunek masy szkieletu gruntowego w próbce gruntu do objętości próbki.

[g/cm
]

gdzie:

w- wilgotność gruntu [%]

Porowatość gruntu (n) - stosunek objętości porów w próbce do całkowitej objętości próbki

gdzie:

- gęstość właściwa szkieletu gruntowego[g/cm
]

Wskaźnik porowatości gruntu (e) - stosunek objętości porów w próbce gruntu do objętości szkieletu

gruntowego.

2. Wykonanie oznaczenia:

2.1. Oznaczenie gęstości objętościowej oraz porowatości gruntu:

1. Analiza makroskopowa próbki.

2. Zważenie pustego cylindra m₁ [g].

3. Równomierne wypełnienie cylindra gruntem o wilgotności naturalnej.

4. Zważenie cylindra z gruntem.

5. Określenie objętości gruntu w cylindrze.

2.2. Stopień zagęszczenia gruntu niespoistego:

1. Analiza makroskopowa badanej próbki.

2. Pomiar suwmiarką: - wysokość tłoczka h_t [cm].

3. Zważenie pustego cylindra m₁ [g].

4. Wsypanie próbki gruntu do cylindra przez lejek, aż do pełnego napełnienia.

5. Po wypełnieniu cylindra gruntem wyrównano powierzchnię do krawędzi za pomocą noża.

6. Zważenie cylindra wraz z gruntem m_mt [g].

7. Na powierzchni gruntu ułożono tłoczek i uderzano widełkami wibracyjnymi w ścianki naczynia w odstępach 30 sekundowych do momentu, gdy kolejne pomiary nie wykazały zmian.

8. Zmierzono odległość od górnej krawędzi cylindra do powierzchni tłoczka po każdym 30 sekundowym odstępie czasu.

3. Przyrządy wykorzystane w oznaczeniu stopnia zagęszczenia gruntu niespoistego:

1. cylinder metalowy z tłoczkiem (na rysunku - a),

2. metalowe widełki wibracyjne (na rysunku - b),

3. suwmiarka,

4. waga techniczna,

5. nóż,

6. lejek.

4. Opracowanie wyników oznaczenia gęstości objętościowej oraz porowatości gruntów:

1. Analiza makroskopowa:

• grunt niespoisty,

• wilgotny,

• barwa jasno-brązowa,

• piasek średni.

B. Dane:

• waga pustego cylindra m_t = 2130 [g]

• waga cylindra wraz z gruntem m_mt = 2735 [g]

• objętość gruntu w cylindrze V_p = 355 [cm²]

• wilgotność (wg wskazań prowadzącego) w = 11%

• Rozwiązanie (odpowiednie wzory wg punktu 1.2.):

Przyjęto
= 2,65 [g/cm³] zgodnie z PN-81/B 03020

Gęstość objętościowa gruntu:




Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego:




Porowatość gruntu:




Wskaźnik porowatości:




4. Opracowanie wyników oznaczenia stopnia zagęszczenia gruntu niespoistego:

A. Analiza makroskopowa:

• grunt niespoisty,

• suchy,

• barwa szaro-brązowa,

• piasek drobny.

B. Dane:

• waga pustego cylindra m_t = 1275 [g]

• waga cylindra wraz z gruntem m_mt = 2032 [g]

- objętość gruntu w cylindrze:

V=
= 495,29 [cm
]
= 63,72 [cm
]

- wyniki pomiarów zagłębienia tłoka:

Czas [s]	30	60	90	120	150	180	210	240	270
h [cm] hśr [cm]	1,07 0,98 0,79 0,85 0,92	0,90 0,74 0,66 0,78 0,77	0,83 0,68 0,59 0,74 0,71	0,81 0,67 0,56 0,65 0,67	0,72 0,63 0,52 0,56 0,61	0,70 0,61 0,49 0,61 0,60	0,66 0,59 0,47 0,58 0,58	0,66 0,43 0,51 0,61 0,55	0,62 0,64 0,43 0,51 0,55
Zagłębienie tłoka: 1,61 - h [cm]	0,69	0,84	0,90	0,94	1,00	1,01	1,03	1,06	1,06 Maksymalne zagłębienie tłoka

- porowatość gruntu w stanie naturalnym (wg wskazań prowadzacego) e = 0,63.

C. Rozwiązanie (odpowiednie wzory wg punktu 1.2.):

Maksymalny i minimalny wskaźnik porowatości:


1,52 [g/cm
]





[g/cm
]




Stopień zagęszczenia:




5. Wnioski:

Stopień zagęszczenia I_D wynosił 0,73 co kwalifikuje badaną próbkę w przedziale 0,67 < I_D ≤ 0,8 jako grunt zagęszczony.

Ze względu na ograniczoną ilość próbek klasyfikacja ta może nie spełniać wymaganiom badania stawianym przez normę.

6. Załączniki:

- notatki z zajęć laboratoryjnych.

---