1. Analiza makroskopowa gruntu

Analizowanym gruntem jest glina pylasta – grunt mineralny średnio spoisty, wilgotny. Badana próbka reaguje z kwasem solnym – reakcja dosyć krótka, więc zawartość węglanów wapnia szacowana jest na 1-3 %.

1. Opracowanie wyników

1. Oznaczenie wilgotności naturalnej W_n

Jest to stosunek masy wody zawartej w próbce gruntu do masy jej szkieletu gruntowego wyrażony w procentach.

W_n = $\frac{\ \text{Mm} - \text{Ms}}{\text{Ms}}\ \cdot 100$ %

gdzie:

Mm – masa gruntu o wilgotności naturalnej [g]

Ms – masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105 – 110 °C [g]

Przykładowe obliczenia:

W_n1 = $\frac{12,6\ - 10}{10}\ \cdot 100$ % = 26 %

Lp.	Mm [g]	Ms [g]	Wn [%]
1	12,6	10	26
2	10,6	8,5	24,71

W_nśr = 25,36 %

Wynik można uznać za niedostatecznie dokładny, gdyż różnica wyników z obydwu parowniczek przekroczyła 5 % mniejszej z otrzymanych wartości o 0,05.

1. Oznaczenie granicy plastyczności W_P

Jest to wilgotność, jaką ma grunt na granicy stanu twardoplastycznego i półzwartego, przy której uformowany z gruntu Waleczek pęka w czasie wałeczkowania po osiągnięciu średnicy 3 mm.

W_P = $\frac{\ \text{Mm} - \text{Ms}}{\text{Ms}}\ \cdot 100$ %

gdzie:

Mm – masa gruntu o wilgotności naturalnej [g]

Ms – masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105 – 110 °C [g]

Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka jest bez połysku; wałeczek pęka poprzecznie.

Przykładowe obliczenia:

W_P1 = $\frac{7,3\ - 6,4}{6,4}\ \cdot 100$ % = 14,06 %

Lp.	Mm [g]	Ms [g]	WP [%]
1	7,3	6,4	14,06
2	8	7	14

W_Pśr = 14,03 %

Wynik można uznać za dostatecznie dokładny, gdyż różnica wyników z obydwu parowniczek wyniosła równo dopuszczalne 5 % mniejszej z otrzymanych wartości.

1. Oznaczenie granicy płynności W_L wg Casagrande’a

Jest to wilgotność, jaką ma grunt na granicy stanu miękkoplastycznego i płynnego, przy której bruzda rozdzielająca próbkę gruntu w miseczce aparatu Casagrande’a złączy się po 25 uderzeniach miseczki na długości 10 mm i wysokości 1 mm.

Przykładowe obliczenia:

W₁ = $\frac{\ 9,7\ - 7,1}{7,1}\ \cdot 100$ % = 36,62 %

Lp.	Mn [g]	Ms [g]	W [%]	Liczba uderzeń
1	9,7	7,1	36,62	12
2	9,6	7,2	33,33	24
3	10,7	8,1	32,10	27
4	9,5	7,1	31,94	32
5	9,1	6,8	33,82	22

Wykres zależności liczby uderzeń w aparacie Casagrande'a od wilgotności gruntu

Jak można odczytać z wykresu wartość granicy płynności W_L (dla 25 uderzeń) wyniosła ok. 33 %.

1. Określenie stanu gruntu

Dysponując danymi na temat wilgotności naturalnej, granicy plastyczności i granicy płynności możemy wyznaczyć poszukiwane wartości:

• Wskaźnik plastyczności I_p – określa spoistość gruntu; pokazuje ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny.

I_p = W_L - W_P = 33 – 14,03 = 18,97 %

Otrzymany wynik mieści się w przedziale (10; 20), a więc badany grunt jest średnio spoisty.

• Stopień plastyczności I_L – określa stan gruntu.

I_L = $\frac{\ Wn - Wp}{WL - Wp} =$ $\frac{\ 25,36\ \ 14,03}{33 - 14,03}$ = 0,6 Otrzymany wynik zawiera się w przedziale (0,5; 1,0), stąd wniosek, iż grunt jest miękkoplastyczny.

TEMAT: Wyznaczanie granic konsystencji.

1. Terminy, definicje, wzory.

Wilgotność naturalna gruntu to stosunek masy wody zawartej w próbce gruntu

do masy jej szkieletu gruntowego wyrażony w procentach.

gdzie:

- masa gruntu o wilgotności normalnej [g]

- masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105-1100C [g]

Granica plastyczności jest to wilgotność jaką ma grunt na granicy stanu twardo

plastycznego i półzwartego, przy której wałeczek uformowany z gruntu pęka w czasie

wałeczkowania po osiągnięci średnicy 3mm

gdzie:

- masa gruntu o wilgotności po wałeczkowaniu [g],

- masa gruntu wysuszonego w temperaturze 105-1100C [g],

Granica płynności jest to wilgotność, jaką ma grunt na granicy stanu

miękkoplastycznego i płynnego, przy której bruzda rozdzielająca próbkę gruntu w

miseczce aparatu Casagrandego złączy się po 25 uderzeniach miseczki na długości

10mm i wysokości 1mm.

Wskaźnik plastyczności to różnica między granicą płynności a granicą

plastyczności:

Stopień plastyczności określony jest wzorem:

1. Badanie makroskopowe.

Badanym gruntem jest glina piaszczysta, grunt nieskalisty, mineralny, barwy ciemno- żółto- szaro- brązowej, twardoplastyczny, średnio spoisty, mało wilgotny.

Określenie stanu i spoistości gruntu spoistego

 

OPIS TEORETYCZNY

Stan gruntu spoistego określa parametr zwany stopniem plastyczności I_L, obliczany według następującego wzoru:

w którym:
I_L - stopień plastyczności (liczba niemianowana),
w_n - wilgotność naturalna [% lub liczba niemianowana],
w_p - granica plastyczności [% lub liczba niemianowana],
w_L - granica płynności [% lub liczba niemianowana].

Granica plastyczności (w_p) jest to wilgotność jaką ma grunt na granicy stanu półzwartego i twardoplastycznego. Przy tej wilgotności wałeczek gruntu, podczas jego wałeczkowania na dłoni, pęka po osiągnięciu średnicy 3mm lub podniesiony za jeden koniec rozpada się na części.

Granicą płynności (w_L) nazywa się wilgotność gruntu na granicy stanu miękkoplastycznego i płynnego. Przyjmuje się, że granicy płynności odpowiada wilgotność gruntu, przy której bruzda wykonana w paście gruntowej umieszczonej w miseczce aparatu Casagrande'a, łączy się na długości 10 mm i wysokości 1 mm przy 25-tym uderzeniu miseczki o podstawę aparatu, w warunkach oznaczania określonych normą PN-88/B-04481.

Granicą skurczalności (w_s) nazywa się wilgotność gruntu na granicy stanu zwartego i półzwartego, przy której grunt pomimo dalszego suszenia nie zmniejsza swojej objętości i jednocześnie zaczyna zmieniać barwę na powierzchni na odcień jaśniejszy.

Obliczenie parametru I_L wykonuje się w celu dokładnego oznaczenia stanu gruntu.

Podział na stany i konsystencje gruntów spoistych przedstawia się następująco:

Konsystencja gruntu	Stan gruntu	Symbol	Wartości IL i wn
zwarta	zwarty	zw	IL < 0 oraz wn ≤ ws
	półzwarty	pzw	IL ≤ 0 oraz ws < wn ≤ wL
plastyczna	twardoplastyczny	tpl	0 < IL ≤ 0,25 oraz wp < wn ≤ wL
	plastyczny	pl	0,25 < IL ≤ 0,5 oraz wp < wn ≤ wL
	miękkoplastyczny	mpl	0,5 < IL ≤ 1,0 oraz wp < wn ≤ wL
płynna	płynny	pł	IL > 1,0 i wn > wL

 

Spoistość gruntu określa parametr zwany wskaźnikiem plastyczności I_p obliczany według wzoru:

Wskaźnik plastyczności określa plastyczne właściwości gruntu, wskazując ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny, a więc podając zakres wilgotności, w których grunt ma właściwości plastyczne.

Zależność między wartościami wskaźnika plastyczności a spoistością gruntu

Wskaźnik plastyczności [%]	Spoistość (rodzaj gruntu)
Ip ≤ 1	niespoisty
1 < Ip	spoisty :
1 < Ip ≤10	mało spoisty
10 < Ip ≤ 20	średnio spoisty
20 < Ip ≤ 30	zwięzło spoisty
30 < Ip	bardzo spoisty

 

SPOSÓB WYKONANIA BADANIA

Aby określić stan gruntu spoistego należy wcześniej wyznaczyć wilgotność naturalną, granicę plastyczności i granicę płynności badanego gruntu.

I Oznaczenie wilgotności naturalnej

1. Wykonanie badania:
   - zważyć dwie parowniczki,
   - umieścić próbki gruntu w parowniczkach,
   - zważyć parowniczki wraz z gruntem,
   - umieścić parowniczki wraz z gruntem w suszarce w temperaturze 105÷110^o C,
   - na następny dzień wyjąć parowniczki z suszarki, ostudzić, zważyć.

2. Obliczenie wyników:
   Wynik uznajemy za dostatecznie dokładny, jeżeli różnica wyników z obydwu parowniczek nie przekracza 5% mniejszej z otrzymanych wartości. Za wynik przyjmujemy średnią arytmetyczną otrzymanych wartości.

II Oznaczenie granicy plastyczności

1. Wykonanie badania:

   • zważyć dwie parowniczki,

   • z jednorodnego gruntu formować kuleczkę o średnicy 7,0 mm i wykonać z niej wałeczek o średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykazuje spękań po osiągnięciu średnicy 3mm, ponownie formujemy kuleczkę i wykonujemy z niej wałeczek. Wałeczkowanie to powtarza się tyle razy, aż przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek popęka po osiągnięciu średnicy ok. 3 mm, albo podwieszony za jeden koniec przełamie się lub też rozpadnie na kilka oddzielnych kawałków,

   • spękany wałeczek umieścić w parowniczce pod przykryciem (przykrycie stosujemy do momentu zważenia),

   • badanie powtarzamy aż w obydwu parowniczkach znajdzie się co najmniej po około 5÷7 g gruntu,

   • oznaczyć wilgotność wałeczków znajdujących się w parowniczkach.

2. Obliczenie wyników
   Wartość granicy plastyczności stanowi średnia arytmetyczna obu oznaczeń wilgotności.

III Oznaczenie granicy płynności gruntu wg Casagrande'a

1. Wykonanie badania:

   • zważyć 5÷6 parowniczek,

   • pobrać próbkę gruntu o objętości około 0,3 litra gruntu,

   • rozetrzeć na jednolitą pastę usuwając z niej jednocześnie ziarna gruntu o średnicy większej od 2,0mm,

   • przygotowaną pastą wypełnić miseczkę aparatu Casagrande'a w takiej ilości aby łączna masa miseczki oraz gruntu wynosiła 210ą1g. Pasta powinna wypełniać tylko przednią część miseczki tworząc powierzchnię wklęsłą o maksymalnej grubości 9mm,

   • wykonać w paście bruzdę za pomocą rylca skierowanego prostopadle do dna miseczki. (Bruzdę wykonuje się prostopadle do osi obrotu miseczki),

   • założyć miseczkę do aparatu, wyzerować licznik, włączyć aparat,

   • liczbę uderzeń określamy w momencie połączenia się dolnych brzegów bruzdy na długości 10mm i wysokości 1mm ( zapisać liczbę uderzeń),

   • z miejsca połączenia bruzdy pobrać próbkę gruntu i umieścić na parowniczce w celu określenia wilgotności,

   • badanie powtarzamy przynajmniej pięciokrotnie dodając każdorazowo do pasty gruntowej wodę destylowaną.

Po każdorazowym dodaniu wody określić wilgotność gruntu oraz liczbę uderzeń, przy której zeszła się w wymaganym stopniu bruzda wykonana w gruncie. Liczba uderzeń powinna mieścić się w granicach 12÷35.

Rys. 1. Aparat Casagrande'a, rylce do zrobienia bruzdy, wykonana bruzda w miseczce aparatu Casagrande'a

2. Obliczenie wyników
   Otrzymane wartości wilgotności nanieść na wykres przedstawiający zależność ilości uderzeń miseczki o aparat od wilgotności gruntu. Odczytać z wykresu wartość granicy płynności.

Rys. 2. Wykres zależności liczby uderzeń w aparacie Casagrande�a od wilgotności gruntu

IV Określenie stanu gruntu

Otrzymane z badań wielkości wilgotności naturalnej, granicy plastyczności, granicy płynności podstawić do wzoru określającego stopień plastyczności i wskaźnik plastyczności . Określić spoistość i stan gruntu.

Rys. 3. Zależność stopnia plastyczności od wilgotności gruntu i jego granic konsystencji

 PYTANIA KONTROLNE.

1. Podaj definicje granicy skurczalnosci wS, granicy plastycznosci wP i granicy płynnosci wL.

2. Podaj wzór i definicje wskaznika plastycznosci oraz podział gruntów spoistych w

zale_nosci od tego wskaznika.

3. Podaj wzór i definicje stopnia plastycznosci.

4. Podaj podział gruntów spoistych w zale_nosci od stopnia plastycznosci na konsystencje i

stany.

5. Jakie próbki gruntu pobiera sie do badania granic konsystencji?

6. Wymien nazwy gruntów spoistych z podaniem ich symboli.

7. Przedstaw na wykresie zale_nosc granicy płynnosci od wilgotnosci gruntu.

8. Jakie własciwosci gruntu maja wpływ na wartosci granic konsystencji?