Mechanika gruntów - laborki

Ćw.6 Stany gruntów spoistych

1. Definicja gęstości właściwej szkieletu gruntowego.

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

gdzie:

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

2. Definicja gęstości objętościowej gruntu.

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

gdzie:

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

4. Opis metody wyznaczania wilgotności gruntów.

Wykonanie badania:

zważyć dwie parowniczki, m_t ,

umieścić próbki gruntu w parowniczkach,

zważyć parowniczki wraz z gruntem, m_mt, z dokładnością do 0,01g; badanie przeprowadza się dla dwoch próbek; masa próbki:

- 30g- gr spoiste

->50g- piaski

->500g- gr gruboziarniste

umieścić parowniczki wraz z gruntem w suszarce w temperaturze 105-110^o C; kontrola, czy próbka zostala wysuszona do stalej masy przeprowadza się po ok8h doa gruntów sypkich i po 24h dla gruntow spoistych. Po tym czasie próbkę studzimy w eksykatorze, wazymy i ponownie suszymy przez ok. 1h. Po tym czasie znow wazymy próbkę. Jelsi uzyskane masy sa jednakowe, probka zostala wysuszona do stalej masy (m_st)

$$w = \frac{m_{\text{mt}} - m_{\text{st}}}{m_{\text{st}}} \times 100\%$$

Jeżeli różnica wyników z obydwu parowniczek nie przekracza 5 % mniejszej z otrzymanych wartości, wynik przyjmuje się jako ostateczny.

Za wynik przyjmujemy średnią arytmetyczną otrzymanych wartości.

W przypadku większej roznicy, badanie wykonuje się na dwóch dodatkowych probkach, jako wynik ostateczny przyjąć srednia arytmetyczna z trzech najmniej rozniacyh się wartości.

5. Definicja gęstości objętościowej szkieletu gruntowego.

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego - stosunek masy szkieletu gruntowego gruntu do jego objętości.

Gęstość objętościową szkieletu gruntowego obliczamy ze wzoru:

gdzie:

ρ_d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [g/cm³]

m_s- masa szkieletu gruntowego [g]

V - objętość badanej próbki [cm³]

w - wilgotność [%]

7. Definicja stopnia wilgotności gruntu i wzór obliczeniowy.

8. Podział gruntów niespoistych ze względu na wilgotność.

10. Definicja porowatości i wskaźnika porowatości.

porowatość gruntu (n) wyraża stosunek objętości porów w próbce materiału porowatego do całkowitej objętości próbki.

gdzie:

V_p - objętość porów

V_sk - objętość szkieletu

V_c - objętość całkowita, V_c = V_sk + V_p

Wskaźnik porowatości (e) wyraża się stosunkiem objętości porów do objętości szkieletu gruntowego. 

Ćw. 7 Stany gruntów niespoistych

3. Podział gruntów niespoistych w zależności od stopnia zagęszczenia wg PN-EN ISO 14688.

4. Podział gruntów niespoistych w zależności od stopnia zagęszczenia wg PN-86/B 02480.

5. Krótki opis metody laboratoryjnej wyznaczania stopnia zagęszczenia gruntów niespoistych.

Przygotowanie próbki do badania

Oznaczenie stopnia zagęszczenia sprowadza się w warunkach laboratoryjnych do określenia odpowiednich wskaźników porowatości. Dla celów dydaktycznych określenie wskaźnika porowatości e_n w stanie naturalnym ograniczymy do obliczenia jego wartości na podstawie danych: r = 1,72 t/m³ , w_n = 16 % , r_s = 2,65 t/m³ .

Wykonanie badania

• do oznaczenia dwóch pozostałych parametrów e_max i e_min wykorzystamy próbkę wysuszonego w temperaturze 105 - 110 ^o C gruntu o objętości co najmniej 600 cm³,

• jeżeli w próbce gruntu przeznaczonej do badań znajdują się ziarna o wielkości 5 mm i większej to należy je usunąć,

• do zwymiarowanego metalowego cylindra ( należy określić jego objętość ) wsypujemy przygotowany grunt przez lejek, który początkowo opieramy o dno cylindra a potem podnosimy stopniowo w miarę napełniania naczynia. Czynność tę należy wykonywać bardzo ostrożnie, unikając wstrząsów i przestawiania cylindra.

• po napełnieniu całego cylindra gruntem, jego powierzchnię górną wyrównuje się nożem równo z krawędzią cylindra, uzyskujemy w ten sposób określoną objętość V₁ ( równą objętości cylindra ) gruntu, charakteryzującą stan najluźniejszego ułożenia ziaren,

• na powierzchni gruntu w cylindrze ustawia się tłok i przeprowadza zagęszczenie gruntu przez 1 minutę, uderzając energicznie widełkami wibracyjnymi o ścianki cylindra,

• mierzymy suwmiarką zagłębienie tłoka w kilku miejscach i ponownie zagęszczamy grunt przez 30 sekund,

• uznaje się, że grunt został maksymalnie zagęszczony, jeśli trzy kolejne pomiary zagłębienia tłoka (po każdorazowym 30-sekundowym zagęszczaniu) nie wykazują zmian,

• obliczamy nową objętość gruntu zagęszczonego V₂ przez odjęcie od objętości V₁ wartości DV gdzie :

Dh - zmniejszenie wysokości próbki podczas zagęszczania ,

• określamy masę gruntu m_s zawartą w cylindrze po przesypaniu gruntu do wytarowanego, plastykowego pojemnika.

Rys. 1. Zmiany objętości porów w piasku w miarę jego zagęszczania
I - objętość piasku najbardziej luźnego
II - objętość w naturze (pośrednia)
III - objętość piasku najbardziej zagęszczonego

Obliczanie wyników

• na podstawie zanotowanych wartości mas i objętości obliczamy odpowiednie wielkości wskaźników porowatości i stopień zagęszczenia,

• opisane badanie wykonać dwukrotnie.

Ćw. 8 Stany gruntów spoistych

2. Podział gruntów spoistych ze względu na stan wg PN-86/B 02480

3. Definicja granic Atterberga: granica skurczalności, granica plastyczności, granica

płynności.

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.

3. Definicja wskaźnika konsystencji i wynikający z niego podział (wg PN-EN ISO 14688).

7. Metoda oznaczania granicy plastyczności

8. Metoda oznaczania granicy płynności (metoda Casagrande'a)