I. Badania makroskopowe
1. Co to są badania makroskopowe gruntu?

Przybliżone określenie rodzaju gruntów i ich cech fizycznych bez pomocy specjalistycznych przyrządów, zazwyczaj wykonywane w terenie, wyniki należy sprawdzić laboratoryjnie.

2. W jaki sposób odróżnia się grunty plastyczne od nieelastycznych?

Oznaczenie plastyczności: wilgotną kulkę gruntu o śr. 7mm wałeczkujemy do wałeczka o śr. 3mm i ponownie kształtujemy kulkę. Czynności powtarzamy aż w wyniku utraty wody grunt nie daje się wałeczkować. Grunt plastyczny: wielokrotne bezproblemowe formowanie wałeczka; Grunt nieelastyczny: wykazuje spoistość, ale nie da się wykonać wałeczka.

3. Jak określa się konsystencję gruntu plastycznego?

- miękkoplastyczny – jeśli wydostaje sie miedzy palcami dłoni przy ściskaniu

- plastyczny – jeśli daje sie formować przy lekkim nacisku palców

- twardoplastyczny – jeśli nie może być formowany palcami, lecz daje sie wałeczkować do średnicy 3 mm bez spękań i rozdrabniania się

- zwarty – jeśli nie daje sie wałeczkować do średnicy 3 mm, lecz jest ciągle wilgotny i pozwala na uformowanie grudki (kulki)

- bardzo zwarty – jeśli jest wysuszony, ma najcześciej jasna barwę i rozpada sie przy próbie formowania.

4. W jaki sposób określa sie barwę gruntu?

Barwę gruntu należy określić na próbce świeżo pobranej z podłoża i przy świetle dziennym. Barwę gruntu określa sie po przełamaniu próbki gruntu. Opisujemy najpierw odcień i jego intensywność, a następnie barwę dominujacą.

5 .Co to są: frakcja główna i frakcja drugorzędna gruntu? Podać przykłady nazw i symboli gruntów jednofrakcyjnych i dwufrakcyjnych.

Frakcja główna określa właściwości inżynierskie gruntu. Oznacza się ją dużą literą. W przypadku gruntów bardzo gruboziarnistych i gruboziarnistych frakcja główna jest frakcja o przeważającej masie, u drobnoziarnistych główna frakcja jest odpowiedni rodzaj gruntu (ił lub pył) determinujący właściwości inżynierskie gruntu. Frakcje drugorzędne są oznaczone w symbolach gruntów małymi literami. Symbole gruntów odpowiadają ich nazwom w języku angielskim.

6. W jaki sposób odróżnia sie pyły od iłów?

Próba rozcierania w wodzie, potrząsania próbka oraz rozcinania nożem.

Próba rozcierania – rozcieranie gruntu między palcami po zanurzeniu w wodzie. (ilasty: śliskość (mydł), przykleja sie do palców i po wysuszeniu nie można go usunąć bez opłukiwania.; pylasty: szorstkość, a po wysuszeniu łatwo daje sie usunąć z palców.)

Próba potrząsania- przerzucanie z dłoni do dłoni wilgotnej próbki o rozmiarze ok. 20-30 mm. Pojawia sie wody na jej powierzchni. Po naciśnięciu palcami, woda z powierzchni znika. (Pył: woda szybko sie pojawia i znika. Ił wstrząsanie i nacisk nie dają efektu.)

Próba rozcinania- po rozciąciu nożem.: polysk = ił, mat = pył

7. W jaki sposób określa sie zawartość CaCO3 w gruncie i o czym nam ta wielkość mówi?

Kropla rozcieńczonego kwasu solnego na grunt:

a) grunt bezwapnisty – jeżeli po zadziałaniu kwasem solnym nie obserwuje sie żadnej reakcji

b) grunt wapnisty – jeżeli zadanie kwasu solnego powoduje wyraźne lecz krótkotrwale burzenie

c) grunt silnie wapnisty – jeżeli dodanie kwasu solnego wywołuje silne i długotrwałe burzenie.

8. Jakie wyróżnia się rodzaje próbek gruntu, jak się je pobiera i w czym przechowuje?

- NNS – próbka o nienaruszonej strukturze, pobierana za pomocą zestawy wiertniczego do cylindrów, by nie wyschła.

- NW – o naturalnej wilgotności, przechowywane w słoikach ‘twist’(parafinowane wieczka), podwójny worek foliowy

-NU – naturalne uziarnienie, dowolnie byle próbki nie mieszały się ze sobą i nie ulatniały.

II. Cechy fizyczne

1. Co to jest wilgotność naturalna gruntu?

Wilgotność naturalna gruntu określa stosunek masy wody zawartej w badanej próbce gruntu w stanie naturalnym do masy jej szkieletu.

2. Jaka próbkę gruntu pobiera sie do badania wilgotności naturalnej, gęstości objętościowej i gęstości właściwej szkieletu gruntowego?

Wilgotność: NW, ew. NNS; Objętościowa: NNS; Właściwa: NNS

3. Podać definicje gęstości objętościowej gruntu.

Gęstość objętościowa gruntu określa stosunek masy próbki gruntu w stanie naturalnym do jej objętości.

4. Co to jest gęstość właściwa szkieletu gruntowego?

Stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości wszystkich ziaren i cząstek szkieletu gruntowego.

5. Podać zależność miedzy gęstościa objętościową a ciężarem objętościowym gruntu.

ϒ=ϱ*g ; ϒ – ciężar objętościowy, ϱ – gęstość objętościowa, g- przyspieszenie ziemskie

6. Sposoby określania gęstości objętościowej gruntu.

1) pierścień tnący – grunty spoiste

2) rtęciowa – o dużej spoistości i skaliste

3 ) wypór hydrostatyczny wody lub cieczy organicznych – grunty spoiste o małej objętości i skaliste

4) oznaczanie gęstości objętościowej w cylindrze – grunty sypkie

7. Co to jest porowatości wskaźnik porowatości gruntu? Podać zależność między nimi.

Porowatość n - stosunek objętości porów w próbce gruntu do jej całkowitej objętości

Wskaźnik porowatości e – stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego

$n = \frac{e}{1 + e}$ , $e = \frac{n}{1 - n}$

8. Podać definicje stopnia wilgotności gruntu.

Określa stosunek objętości wody do całkowitej objętości wolnych przestrzeni w glebie

9. Co to jest gęstość objętościowa przy całkowitym nasyceniu porów wodą?

$$\rho_{\text{sr}} = \frac{V_{s}*\rho_{s} + V_{p}*\rho_{p}}{V} = \left( 1 - n \right)*\rho_{s} + n*\rho_{v}$$

10.Co to jest gęstość objętościowa z uwzględnieniem wyporu wody?

$$\rho^{'} = \frac{V_{s}\left( \rho_{s} - \rho_{w} \right)}{V} = \left( 1 - n \right)\left( \rho_{s} - \rho_{w} \right) = \rho_{\text{sr}} - \rho_{w}$$

11. Podać podział gruntów niespoistych ze względu na stopień wilgotności S r .

Stan gruntu	Przedziały zmienności
Suchy	Sr = 0
Mało wilgotny	0 < Sr
Wilgotny	0,4 < Sr
Mokry	0,8 < Sr
Nawodniony	Sr >

III. Stopień zagęszczenia gruntów.

1.Podać definicje stopnia zagęszczenia gruntu ID .

Stosunek istniejącego zagęszczenia naturalnego danego gruntu do maksymalnego, możliwego do uzyskania zagęszczenia tego gruntu. $I_{D} = \frac{e_{\max} - e_{n}}{e_{\max} - e_{\min}}$

2. Zdefiniować wskaźnik porowatości maksymalnej i minimalnej gruntu.

e max – wskaźnik porowatości gruntu przy najluźniejszym ułożeniu ziaren

e min– wskaźnik porowatości gruntu przy najgęstszym ułożeniu ziaren

3. W jaki sposób wyznacza sie wskaźnik porowatości maksymalnej i minimalnej gruntu?

Określić wymiary wewnętrzne cylindra (d1 , h1 ), obliczyć jego ΔV oraz określić masę (mt ). Grunt przez lejek do cylindra, delikatnie i powoli = uzyskać jak najluźniejsze ułożenie ziaren. Po napełnieniu z naddatkiem cylindra gruntem należy za pomocą noża usunąć nadmiar gruntu, wyrównać powierzchnie i całość zważyć (m st ). Ułożyć tłoczek i przeprowadzić zagęszczenie gruntu uderzając widełkami o ścianki cylindra. Po 1 min. dokonać pomiaru zagłębienia tłoka (∆h) w trzech punktach po obwodzie. Powtarzać zagęszczanie gruntu w kolejnych cyklach 30-to sekundowych i mierzyć zagłębienie tłoka. Maksymalnie zagęszczony, gdy pomiary po trzech kolejnych cyklach nie wykażą zmian zagłębienia tłoka. Określić wartość zmniejszenia objętości (∆V). Należy obliczyć gęstość objętościowa szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziaren (ρdmin ) i odpowiadający wskaźnik porowatości (e max ) oraz gęstość objętościową szkieletu gruntowego przy najgęstszym ułożeniu ziaren (ρdmax ) i odpowiadający wskaźnik porowatości (e min ).

Wzory: [ $\rho_{\text{dmin}} = \frac{m_{\text{st}} - m_{t}}{V}$ , $e_{\max} = \frac{\rho_{s} - \rho_{\text{dmin}}}{\rho_{\text{dmin}}}$ ] ; [ $\rho_{\text{dmax}} = \frac{m_{\text{st}} - m_{t}}{V - V}$ , $e_{\min} = \frac{\rho_{s} - \rho_{\text{dmax}}}{\rho_{\text{dmax}}}$ ]

4. Jaki rodzaj próbki gruntu potrzebny jest do wyznaczenia stopnia zagęszczenia?

NNS - próbkę o objętości co najmniej 600cm³ i wysuszyć do stałej masy w temperaturze 105 – 110°C.

5. Podać podział gruntów niespoistych (nieplastycznych) ze względu na stopień zagęszczenia?

-grunty bardzo luźne - ID =0.15

-grunty luźne - ID = 0.15 ÷ 0.35

-grunty średnio zagęszczone - ID = 0.35 ÷ 0.65

-grunty zagęszczone - ID = 0.65 ÷ 0.85

-grunty bardzo zagęszczone - ID = 0.85 ÷ 1.00

6. Jak wpływa stopień zagęszczenia gruntu na jego parametry fizyczne i mechaniczne?

Określa on stan gruntu niespoistego, który następnie znacząco wpływa na parametry mechaniczne tego gruntu, takie jak ściśliwość i wytrzymałość na ścinanie oraz na ogólna przydatność gruntu do podłoża budowlanego.

IV. Granice Atterberga

1.Podać definicje: granicy skurczalności (ws ), granicy plastyczności (wp ) i granicy płynności (wL ).

ws - wilgotność, przy której grunt pomimo dalszego suszenia nie zmniejsza swej objętości i jednocześnie zmienia barwę na powierzchni na odcień jaśniejszy.

wp - wilgotność, przy której konsystencja gruntu zmienia sie z twardoplastycznej na zwartą i na odwrót. W praktyce jako granice plastyczności przyjmuje sie wilgotność wałeczka gruntu pękającego po osiągnięciu średnicy 3 mm podczas kolejnego wałeczkowania.

wL - wilgotność, przy której konsystencja gruntu zmienia sie z płynnej na miękkoplastyczną i na odwrót. W metodzie penetrometru stożkowego przy której stożek penetrometru zagłębia sie w paście gruntowej na głębokość 20 mm przy stożku 80g/30° lub 10 mm przy stożku 60g/60°.

2. Sposób określenia granicy plastyczności gruntu.

SKRYPT

3. Sposoby określenia granicy płynności gruntu.

SKRYPT

4. Wskaźnik plastyczności i wynikający z niego podział gruntów spoistych (plastycznych).

I_p = w_L − w_p

- grunt nieplastyczny (niespoisty): Ip < 5%

- grunt mało plastyczny (mało spoisty): Ip = 5 ÷ 10%

- grunt średnio plastyczny (średnio spoisty): Ip = 10 ÷ 20%

- grunt bardzo plastyczny (bardzo spoisty): Ip > 20%

5. Wskaźnik konsystencji i wynikający z niego podział gruntów spoistych (plastycznych).

$$I_{C} = \frac{w_{L} - w_{n}}{w_{L} - w_{p}}$$

- grunt o konsystencji płynnej: I c < 0.25

- grunt o konsystencji miękkoplastycznej: I c = 0.25 ÷ 0.50

- grunt o konsystencji plastycznej: I c = 0.50 ÷ 0.75

- grunt o konsystencji twardoplastycznej: I c = 0.75 ÷ 1.00

- grunt o konsystencji zwartej i b. zwartej: I c > 1.00

6. Wymienić konsystencje i stany gruntów spoistych.

Konsystencja: płynna, plastyczna, zwarta

Stany: bardzo zwarty, zwarty, twardoplastyczny, plastyczny, miękkoplastyczny, płynny

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

- skurczalność NNW

- plastyczność NW

- płynność NW

8. Wymienić znane nazwy gruntów spoistych z podaniem symboli.

- mało plastyczne: pyły (Si) i pyły piaszczyste (saSi).

- średnio plastyczne: pyły ilaste (clSi) i pyły ilasto-piaszczyste (clsaSi).

- bardzo plastyczne: wszystkie rodzaje iłów, np. iły piaszczyste (saCl), iły

pylasto-piaszczyste (sisaCl) iły pylaste (siCl) oraz czyste iły (Cl).

V. Analiza granulometryczna

1. Podać frakcje gruntu z podaniem wymiarów ziaren i cząstek.

- kamienista d> 40mm

- żwirowa 40≥d>2mm

- piaskowa 2mm≥d>0,05mm

- pyłowa 0,05≥d>0,002mm

- iłowa 0,002≥d

2. Jakie próbki gruntu pobiera sie do analizy sitowej (średnica ziaren i masa próbki)?

Próbka gruntu przeznaczona do badania nie powinna zawierać ziaren o wymiarach  większych niż 40 mm, należy je odsiać, próbkę należy zlać wodą i rozetrzeć w celu rozdzielenia zlepionych ziaren, wysuszyć w temperaturze 105-110 ° do uzyskania stałej masy.

piasek drobnoziarnisty: 200-250g

piasek średni: 250-500g

piasek gruboziarnisty: 500-5000g

3. Jakie inne badania przeprowadza sie w celu dokładnego określenia uziarnienia gruntu?

Analiza sedymentacyjna polegająca na umieszczeniu gruntu w płynie i wykorzystaniu różnicy w prędkości opadania cząstek do ich rozdzielenia pod wpływem prędkości.

4. Narysować przykładowy wykres uziarnienia gruntu z dokładnym opisem osi.

SKRYPT
5. Na czym polega analiza areometryczna?

Patrz 3.

6. Podział gruntów nieskalistych mineralnych ze względu na uziarnienie.

- kamieniste d50>40mm

- gruboziarniste d50≤40mm d90>2mm

-drobnoziarniste d90≤2mm

7. Podać definicje wskaźnika różnoziarnistości.

$U = \frac{d_{60}}{d_{10}}$ d60 – średnica ziaren, których wraz z ziarnami mniejszymi jest 60%
d10 - średnica ziaren, których wraz z ziarnami mniejszymi jest 10%

8. Podział gruntów w zależności od wskaźnika różnoziarnistości.

Bardzo różnoziarniste: > 15

Różnoziarniste: 6 do15

Równoziarniste: < 6

Źle uziarnione: Przeważnie wysoki

9. Wymienić znane nazwy gruntów niespoistych (sypkich) z podaniem symboli.

Żwir - Ż

Pospółka - Po

Piasek gruby - Pr

Piasek średni - Ps

Piasek drobny - Pd

Piasek pylasty – Pp

VI. Współczynnik filtracji.

1.Podać definicje współczynnika filtracji gruntu.

Opisuje zdolność materiału do przepuszczania wody, przepływającej pod wpływem zaistniałego gradientu ciśnienia hydrostatycznego. Ilość wody w kg przepływającej przez warstwę materiału o powierzchni 1 m2i grubości 1 m, w czasie 1 s, przy różnicy ciśnień na powierzchniach warstwy równej 1 Pa. $k_{T} = \frac{Q}{F*t*i}$

2. Podać definicje podstawowego prawa opisującego przepływ wody w gruncie.

DARCY - W ruchu laminarnym istnieje proporcjonalność miedzy prędkością filtracji v a spadkiem hydraulicznym i. v=k*i

3. Od jakich czynników zależy wartość współczynnika filtracji?

$k_{T} = \frac{Q}{F*t*i}$ Q- objętość przepływającej wody w czasie t, i – spadek hydrauliczny, F - powierzchnia przekroju próbki.

4. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje sie w badaniach współczynnika filtracji?

NNS

5. Podać zastosowania współczynnika filtracji w obliczeniach z dziedziny mechaniki gruntów i fundamentowania.

Obliczenia wykonywane przy zabezpieczaniu gruntów, przy budowie wałów czy skarp. Przydatność gruntów do bycia podłożem budowlanym.

6. Jakie negatywne zjawiska w gruncie są wynikiem wysokich wartości współczynnika filtracji?

Kurzawka, wyparcie gruntu, sufozja, przebicie hydrauliczne

7. Wyjaśnić zjawisko kurzawki w gruncie.

Drobnoziarnisty luźny osad, np. piasek lub muł nasycony wodą pod znacznym ciśnieniem. Kurzawki należą do gruntów o złych parametrach mechanicznych.

VII. Wilgotność optymalna.

1.Podać definicje wilgotności optymalnej gruntu.

Wilgotność gruntu, przy której jest możliwe uzyskanie maksymalnego zagęszczenia tego gruntu, czyli uzyskanie maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego.

2. Podać interpretacje graficzna wilgotności optymalnej gruntu.

SKRYPT

3. Co to jest gęstość objętościowa szkieletu gruntowego?

PATRZ II. pkt 3.

4. Wymienić metody oznaczania wilgotności optymalnej gruntu.

METODA	Cylinder	Liczba warstw	Liczba uderzeń ubijaka na 1 warstwę	Ubijak	Wysokość upuszczania ubijaka [mm]	Jednostkowa praca zagęszczenia [J/cm^3]
I	Mały	3	25	Lekki	320±1	0,59
II	Duży	3	55	Ciężki	320±1	0,59
III	Mały	5	25	Lekki	480±1	2,65
IV	Duży	5	55	Ciężki	480±1	2,65

5. Co to jest wskaźnik zagęszczenia gruntu Is ?

Stosunek naturalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego do maksymalnej otrzymanej przy wopt w badaniu laboratoryjnym.

6. Podać zastosowania wyników badań wilgotności optymalnej w praktyce inżynierskiej.

Wilgotność optymalną ustala się najczęściej przy projektowaniu nawierzchni drogowych, boisk, czy nasypów ziemnych, pod względem przydatności gruntu.

7. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje sie w badaniach wilgotności optymalnej?
Nie mam pojęcia.

VIII. Aparat skrzynkowy.

1.Podstawowe prawo wytrzymałości gruntów. Podać interpretacje graficzna tego prawa dla gruntów spoistych i niespoistych.

τ_f = σ * tanφ′ +  c

Rys. SKRYPT

2. Podać sposoby badan kata tarcia wewnętrznego i spójności oraz podstawowe różnice miedzy tymi badaniami.

- w aparacie skrzynkowym – badanie na powierzchni wymuszonej, grunt w warunkach pełnego odsączenia

- w aparacie trójosiowego ściskania – badanie w różnych warunkach (bez konsolidacji i odsączania; z konsolidacją, bez odsączania; z odsączaniem), określane na podstawie kół Mohra.

3. Narysować naprężenia działające na próbkę w aparacie skrzynkowym.

SKRYPT

4. Wymienić zastosowania parametrów φ i c w obliczeniach z dziedziny mechaniki gruntów i fundamentowania.

Są to parametry wytrzymałościowe, im większe, tym grunt bardziej wytrzymały.

5. .Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje sie w badaniach wytrzymałości na ścinanie?

NNS lub przygotowanej w sposób odzwierciedlający najlepiej jak to możliwe warunki in situ.

6. Wymienić wady i zalety aparatu skrzynkowego.
Wady:

- wymuszona powierzchnia poślizgu, która nie musi sie pokrywać z najsłabszą powierzchnia 

- nie jesteśmy w stanie określić efektywnych parametrów gruntu 

- zgrubne oszacowanieparametrów gruntu

- tylko do oceny własności gruntu w warunkach pełnego odsączania

Zalety:

- szybkość

- w miarę duża łatwość w wykonaniu

IX. Trójosiowe ściskanie.

1.Omówić budowę aparatu trójosiowego ściskania.

SKRYPT

2. Omówić zasadę badania w aparacie trójosiowego ściskania z konsolidacja i bez konsolidacji próbki oraz

z drenażem i bez drenażu próbki.

- badania bez konsolidacji i odsączania (UU): zawartość wody w próbce

utrzymywana jest przez cały czas doświadczenia bez zmian.

- badania z konsolidacja, bez odsączania (CU): próbka konsolidowana jest

dla celów praktycznych często przy obciążeniu izotropowym σ₃lecz czasie obciążenia, któremu odpowiada różnica naprężeń σ₁ − σ₃, dążącego do zniszczenia próbki; odsączanie wody jest uniemożliwione.

- badania z odsączaniem (CD): próbkę konsoliduje sie jak w badaniach typu

CU, jednak po przyłożeniu obciążenia odpowiadającego różnicy naprężeń σ₁ − σ₃; odpływ wody jest nadal umożliwiony;

3. W jakich przypadkach powinniśmy wykonywać badania gruntu bez konsolidacji i bez drenażu?

Gdy woda w porach badanego gruntu spoistego ma uniemożliwiony lub bardzo ograniczony odpływ.

4. Narysować naprężenia działające na próbkę w aparacie trójosiowego ściskania.
SKRYPT

5. W jaki sposób przeprowadza sie interpretacje wyników badan w aparacie trójosiowego ściskania?

Wyniki nanosi się na wykres i za pomocą kół Mohra kreśli się prostą Coulomba.

6. Wymienić zalety i wady aparatu trójosiowego ściskania.

Wady:

- czasochłonność przygotowanie próbki i przeprowadzenia całego badania

Zalety:
- możliwość wykonania badań dla różnych sytuacji gruntowych

X. Edometr.

1. Podać definicje ściśliwości gruntu i wymienić czynniki wpływające na ściśliwość gruntu.

Zdolność gruntu do zmniejszania swojej objętości pod wpływem obciążenia. Ściśliwość gruntu zależy głównie od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, wilgotności, składu mineralnego (zwłaszcza frakcji iłowej)

2. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje sie w badaniach ściśliwości gruntu?

NNS lub przygotowanej w sposób odzwierciedlający warunki in situ najlepiej jak to możliwe.

3. Narysować wykres ściśliwości gruntu i określić rodzaje krzywych ściśliwości.
Rys. SKRYPT
Krzywa: osiadań pierwotnych, odprężenia, osiadań wtórnych.

4. Wymienić rodzaje modułów gruntu i podać związki miedzy nimi.
Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (M_o ), moduł odkształcenia pierwotnego E_o = δ * M_o

Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej ( M ), moduł odkształcenia wtórnego E = δ * M

5. Podać definicje enometrycznych modułów ściśliwości gruntu i sposób ich określania na podstawie wykresu ściśliwości.

$M_{\text{oi}} = \frac{\sigma_{i}*h_{i}}{h_{i}}$ [pierwotny ] h – wysokość próbki przed obciążeniem, Δh – zmiana wysokości po obciążeniu

$M_{i} = \frac{{\sigma}_{i}*h_{\text{iw}}}{h_{\text{iw}}}$ [wtórny] Δσ – przyrost naprężenia efektywnego w gruncie

6. Wymienić zastosowania modułów ściśliwości gruntu w obliczeniach z dziedziny mechaniki gruntów

i fundamentowania.

Cele projektowe.
7. Co to są i do czego służą krzywe konsolidacji gruntu?
Krzywe ukazujące osiadanie gruntu w czasie. Do celów obliczeniowo – projektowych.