[Strona Główna]	[Laboratorium]

Analiza granulometryczna

 

OPIS TEORETYCZNY

Badanie uziarnienia (składu granulometrycznego) gruntu polega na określeniu zawartości w nim poszczególnych frakcji. Badanie uziarnienia gruntów niespoistych wykonuje się metodą sitową, a w gruntach spoistych najczęściej stosuje się metodą areometryczną. Pozwala to na wykreślenie krzywej uziarnienia, ustalenie rodzaju i nazwy badanego gruntu. Znajomość rodzaju badanego gruntu pozwala na prognozowanie jego właściwości oraz ustalenie zakresu dalszych badań.

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest określenie rodzaju gruntu niespoistego oraz określenie stopnia różnoziarnistości badanego gruntu.

SPOSÓB WYKONANIA BADANIA

I Przygotowanie próbki do badania

Próbka gruntu powinna być przed badaniem uziarnienia wysuszona do stałej masy w temperaturze 105 - 110 ^o C. Jeżeli zawiera ziarna o wymiarach większych niż 40 mm przed przystąpieniem do oznaczenia usuwamy takie ziarna z próbki. Następnie w zależności od makroskopowego określenia rodzaju gruntu niespoistego odważamy potrzebną masę do analizy:

• dla piasku drobnego 200 - 250 g,

• dla piasku średniego 250 - 500 g,

• dla piasku grubego, pospółki i żwiru 500 - 5000 g,

Notujemy na formularzu dokładną masę gruntu, przyjętą do badania.

II Wykonanie badania

• komplet suchych, czystych sit ustawiamy w kolumnę na wstrząsarce w ten sposób, że na górze znajduje się sito o największym wymiarze oczek a pod nim sita o kolejno coraz mniejszym wymiarze ( 25; 10; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 oraz 0,071 lub 0,063 mm ). Pod sitem dolnym umieszcza się płaskie, dopasowane do sita naczynie do zbierania najdrobniejszych frakcji przesiewu,

• na górne sito wsypuje się wysuszoną i zważoną próbkę, przykrywa górne sito szczelnym wieczkiem i uruchamia wstrząsarkę,

• wstrząsanie powinno trwać 5 minut,

• po wyłączeniu wstrząsarki zawartość pozostałą na każdym sicie przesiewamy ręcznie przez co najmniej 1 minutę nad czystym arkuszem białego papieru. Jeżeli na arkuszu po tej czynności znajdą się ziarna lub cząstki gruntu , przesypujemy je z kartki na sito następne o drobniejszym wymiarze oczek natomiast pozostałość na sicie, którym wstrząsaliśmy , przesypujemy do plastykowego, wytarowanego naczynia i oznaczamy masę ziarn,

• wszystkie powyższe czynności wykonujemy z dużą dokładnością tak aby straty masy w stosunku do wyjściowej były jak najmniejsze, różnica między masą szkieletu gruntowego m_s ( wyjściową ) a sumą mas wszystkich frakcji m₁ + m₂ + m₃ + .... nie powinna przekraczać 0,5 % wartości m_s. Jeżeli przekracza, badanie wykonujemy jeszcze raz, jeżeli nie, to przy obliczaniu wyników rozrzucamy różnicę proporcjonalnie do mas pozostałych na poszczególnych sitach i dodajemy do tych wartości.

Rys. 1. Zestaw sit na wstrząsarce, pojedyńcze sito

III Obliczanie wyników

• notujemy w formularzu dokładną masę pozostałości na każdym sicie,

• wprowadzamy poprawki do poszczególnych mas,

• obliczamy procentową zawartość poszczególnych frakcji,

• aby uzyskane dane z analizy sitowej przygotować do wykonania krzywej uziarnienia sumuje się kolejno procentowe zawartości danych frakcji wraz z frakcjami większymi,

• na wykres nanosimy sumy zawartości frakcji wraz z większymi i na jego podstawie określamy rodzaj gruntu,

• na podstawie wykresu uziarnienia określamy inne parametry gruntu takie jak d₁₀ , d₆₀, U.

Rys. 2. Przykładowe krzywe uziarnienia

 

V Materiały uzupełniające

• Formularz do ćwiczeń

• Pytania

• Zadania

 

[Strona Główna]

[Strona Główna]	[Laboratorium]

Wyznaczenie stopnia zagęszczenia gruntu

 

OPIS TEORETYCZNY

Stopień zagęszczenia wyznacza się tylko dla gruntów niespoistych. Jego wielkość zależy przede wszystkim od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziarn. Wartość tę wyznacza się w celu określenia nośności gruntu.

Stopniem zagęszczenia nazywa się stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu:

gdzie:

e_max - wskaźnik porowatości gruntu przy najluźniejszym ułożeniu ziaren,

e_n - wskaźnik porowatości gruntu w stanie naturalnym,

e_min - wskaźnik porowatości przy najściślejszym ułożeniu ziaren.

Wartości wskaźników porowatości wyznaczamy z następujących wzorów:

w których:

ρ _s - gęstość właściwa gruntu [t/m³, g/cm³],

ρ _dmin - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziaren [t/m³, g/cm³],

ρ _dmax - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego przy najściślejszym ułożeniu ziaren [t/m³, g/cm³],

ρ _d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego w stanie naturalnym [t/m³, g/cm³],

m_s - masa gruntu znajdującego się w cylindrze [t, g],

V_max - objętość gruntu przy najluźniejszym ułożeniu ziaren [m^3, cm³],

V_min - objętość gruntu przy najściślejszym ułożeniu ziaren [m³, cm³],

ρ - gęstość objętościowa gruntu w stanie naturalnym [t/m³, g/cm³],

w - wilgotność naturalna gruntu [% lub liczba niemianowana].

Teoretycznie stopień zagęszczenia gruntu najluźniej usypanego jest równy 0, gruntu maksymalnie zagęszczonego jest równy 1.

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia wyróżniamy następujące stany gruntów niespoistych:

- luźny, w skrócie ln, przy I_D <= 0,33

- średnio zagęszczony, szg, przy 0.33 < I_D<= 0,67;

- zagęszczony, zg, przy 0,67 < I_D <= 0,80;

- bardzo zagęszczony, bzg, przy I_D> 0,80.

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest określenie stanu gruntu niespoistego dla zadanej wartości wskaźnika porowatości naturalnej.

 

SPOSÓB WYKONANIA BADANIA

I 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: ρ = 1,72 t/m³ , w_n = 16 % , ρ_s = 2,65 t/m³ .

 

II 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 ΔV gdzie :

Δh - 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

Rys. 2. Cylinder i widełki

 

III Obliczanie wyników

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

• opisane badanie wykonać dwukrotnie.

 

V Materiały uzupełniające

• Formularz do ćwiczeń

• Pytania

• Zadania

 

[Strona Główna]