LABORATORIUM Z GEOTECHNIKI

ĆWICZENIE 1

Badanie właściwości gruntów metoda makroskopową. Analiza granulometryczna.

Skład grupy:

Żyłka Radosław

Pielużek Edyta

Skierś Ewelina

Woźniak Alicja

Badanie właściwości gruntów metoda makroskopową.

Zasada metody i jej zastosowanie. Metoda makroskopowa jest uproszczonym badaniem rodzaju i stanu gruntów.

1. Oznaczanie rodzajów gruntów spoistych.

Polega na ocenie spoistości gruntu na podstawie próby wałeczkowania i rozcierania gruntu w wodzie. W przypadkach wątpliwych należy wykonać próbę rozmakania.

Rodzaj gruntu, wskaźnik plastyczności Ip i zawartość frakcji iłowej fi	Rodzaj i nazwa gruntów w zależności od  zawartości frakcji piaskowej	Rozpoznanie stopnia spoistości gruntu
	Grunt I piaszczyste	Grunt II pośrednie
mało spoisty Ip < 5% fi < 5%	Piasek gliniasty	Pył piaszczysty
mało spoisty Ip = 5÷10% fi = 5÷10%	Piasek gliniasty	Pył piaszczysty
średnio spoisty Ip = 10÷20% fi = 10÷20%	Glina piaszczysta	Glina
zwięzło spoisty Ip = 20÷30% fi = 20÷30%	Glina piaszczysta zwięzła	Glina zwięzła
bardzo spoisty Ip > 30% fi > 30%	Ił piaszczysty	Ił
Próba rozcierania w wodzie; Rozpoznawanie ilości frakcji piaskowej.	między palcami pozostaje dużo ostrego piasku	wyczuwa się pojedyncze drobne ziarna piasku

Próba wałeczkowania – z przeznaczonej do badań grudki gruntu bez frakcji kamienistej i żwirowej, należy uformować kulkę o średnicy około 7 mm. Kulkę należy położyć na wyprostowanej dłoni i nasadą kciuka drugiej dłoni wałeczkować grunt nieznacznie naciskając. Wałeczkować aż do otrzymania wałeczka o średnicy około 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykazuje uszkodzeń, należy ugnieść go i ponownie uformować kulkę oraz powtórzyć wałeczkowanie. Czynności te należy powtarzać tak długo, aż wałeczek po uzyskaniu średnicy 3 mm wykaże spękania, rozwarstwienia lub rozsypie się.

Próba rozmakania – z przeznaczonego do badań gruntu należy pobrać grudkę o średnicy 15-20 mm i wysuszyć do stałej masy w temperaturze 105-110^oC. tak przygotowaną grudkę należy umieścić na siatce o wymiarach boków oczek kwadratowych 5 mm i zanurzyć całkowicie w wodzie. Czas rozmakania grudki mierzy się od momentu zanurzenia w wodzie do chwili jej przeniknięcia przez siatkę w wyniku rozmoknięcia.

Próba rozcierania gruntu w wodzie – grudkę należy rozcierać miedzy palcami zanurzonymi w wodzie. Jeżeli podczas rozcierania pozostaje między palcami dużo ziaren piasku - grunt należy do grupy I , jeżeli wyczuwa się tylko pojedyncze ziarna piasku – grunt jest w grupie II, jeżeli nie ma ziaren piasku – to grupa III.

2. Oznaczanie stanów gruntów spoistych – należy go oznaczyć na podstawie liczby wałeczkowań tej samej kulki gruntu. Stan gruntów określa się następująco:

- stan zwarty – gdy z badanego gruntu nie można uformować kulki;

- stan półzwarty - gdy z gruntów można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania (liczba wałeczkowań X=0);

- stan twardoplastyczny – gdy:

a) dla gruntów małospoistych: liczba wałeczkowań X=1;

b) dla gruntów średniospoistych: liczba wałeczkowań X<2;

c) dla gruntów zwięzłospoistych: liczba wałeczkowań X<3;

d) dla gruntów bardzo spoistych: liczba wałeczkowań X<5;

- stan plastyczny – gdy:

a) dla gruntów małospoistych: liczba wałeczkowań X=2;

b) dla gruntów średniospoistych: liczba wałeczkowań 2≤X≤4:

c) dla gruntów zwięzłospoistych: liczba wałeczkowań 3≤X≤7;

d) dla gruntów bardzo spoistych: liczba wałeczkowa 5≤X≤10.

W przypadku, gdy liczba wałeczkowań jest większa od podanej po prawej stronie nierówności w ostatnim punkcie należy przyjąć, że stan badanego gruntu jest miękkoplastyczny.

Podane liczby wałeczkowań dotyczą najwyższej liczby wartości X spośród 3 wałeczkowań wykonanych na 3 kulkach badanego gruntu.

3. Oznaczanie barwy gruntu – barwę należy określać na przełomie bryły gruntu o naturalnej wilgotności. W opisie barwy gruntu należy podać najpierw odcień i intensywność barwy, a następnie barwę podstawową. Przy występowaniu kilku barw należy podać charakter ich występowania.

4. Oznaczanie wilgotności – grunt należy określić jako:

- suchy – jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu pęka a w stanie rozdrobnionym nie wykazuje zawilgocenia;

- mało wilgotny – jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie lecz papier filtracyjny lub ręka przyłożone do gruntu nie stają się wilgotne;

- wilgotny – jeżeli papier filtracyjny lub ręka przyłożone do gruntu stają się wilgotne;

- mokry – jeżeli przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się z niego woda;

- nawodniony – jeżeli woda odsącza się z gruntu grawitacyjnie.

5. Oznaczenie klasy zawartości węglanów – próbkę gruntu przeznaczonego do badań należy zwilżyć kilkoma kroplami 20% kwasu solnego HCl, a następnie obserwując reakcję należy na podstawie danych w tabeli ustalić klasę zawartości węglanów.

Zawartość CaCO3 [%]	Reakcja gruntu na roztwór HCl
> 5	Burzy się intensywnie i długo
3 ÷ 5	Burzy się intensywnie lecz krótko
1 ÷ 3	Burzy się słabo i krótko
1 >	Ślady lub brak wydzielania gazu

6. Przybliżone oznaczanie rodzaju gruntów niespoistych –rodzaj gruntów niespoistych należy określać zgodnie z tablicą podaną poniżej, na podstawie wielkości i zawartości ziarna poszczególnych frakcji ustalonych oceną makroskopową lub ewentualnie za pomocą lupy z podziałką.

nazwa gruntu	zawartość frakcji [%]	dodatkowe kryteria, uwagi
	> 2mm	> 0,5mm
Żwir	Ż	> 50
Pospółka	Po	50 ÷ 10
Piasek gruby	Pr	< 10
Piasek średni	Ps	< 10
Piasek drobny	Pd	< 10
Piasek pylasty	Pπ	< 10

Badanie uziarnienia gruntu sypkiego.

Metoda sitowa – analizę sitowa należy stosować:

1. Jako badanie podstawowe w przypadku wszystkich gruntów niespoistych;

2. Jako badanie uzupełniające w przypadku gruntów, dla których wykonuje się analizę areometryczną oraz pozostałość na sicie przy przygotowywaniu zawiesiny przekracza 5%.

Przygotowanie próbek do analizy. Część pobranej próbki gruntu, przeznaczona do oznaczenia uziarnienia metodą sitową, nie powinna zawierać ziarn o wymiarach większych niż 40 mm, należy je odsiać. Po wysuszeniu w temperaturze 105 ÷ 110^oC masa próbki powinna wynosić:

- dla piasku drobnego – 200 ÷ 250 g

- dla piasku średniego – 250 ÷ 500 g

- dla piasku grubego, pospółki i żwiru – 500 ÷ 5000 g

Masę próbek przeznaczonych do badania należy tak dobierać aby masa pojedynczego największego ziarna nie przekraczała 5% ogólnej masy suchej próbki. Próbki przeznaczone do oznaczenia należy ważyć z dokładnością nie mniejszą niż 0,1%.

Wykonanie analizy sitowej. Komplet czystych i suchych sit powinien być do badania zestawiony w ten sposób, aby najwyżej znalazło się sito o największym wymiarze boku oczek a pod nim kolejno sita o coraz mniejszych oczkach. Każde sito powinno być osadzone w sztywnej ramce zabezpieczającej je przed odkształceniem podczas przesiewania, a ramki kolejnych sit powinny kolejno wchodzić jedna w drugą. Pod sitem dolnym należy umieścić płaskie naczynie do zbierania przesiewu, po czym należy na sito górne wsypać badaną próbkę gruntu i przykryć je wieczkiem. Tak przygotowany zestaw sit należy ustawić na wstrząsarce, zamocować w uchwytach i uruchomić wstrząsarkę na 5 min. Po upływie tego czasu należy wyłączyć maszynę i sprawdzić stan rozdzielenia frakcji. Po zakończeniu przesiewu pozostałości na sitach należy oddzielnie zważyć. Zawartość poszczególnych frakcji należy obliczyć w %, wg wzoru:

Z_i = (m_i ÷ m_s) * 100

gdzie:

m_i – masa frakcji gruntu pozostałej na sicie, g;

m_s – masa szkieletu gruntowego, g.

Wyniki badań:

Badanie makroskopowe:

1. Badanie gruntu spoistego

• Spoistość gruntu – średnio spoisty;

• Zawartość ziaren frakcji piaskowej – dużo ziaren;

• Nazwa i symbol gruntu – glina piaszczysta Gp;

• Stan gruntu –plastyczny;

• Barwa –zielono brązowa z jasnymi smugami;

• Wilgotność – wilgotny;

• Zaw. CaCO₃ – intensywnie krótko, wapnisty, 3÷ 5%. III klasa

1. Badanie gruntu sypkiego

• Zaw. Frakcji – Ø > 2 mm < 10%; Ø> 0,5 mm < 50%; Ø> 0,25 mm < 50%;

• Uziarnienie – piasek średni Ps;

• Barwa – jasno żółto-biały;

• Wilgotność – suchy;

• Zaw. CaCO₃ - słabo i krótko, wapnisty, 1÷ 3%, II klasa

Metoda sitowa.

Śrenica oczek w sitach	Masa pozostałości na sitach	Masa pozostałości w %
# 2 mm	3,52	0,77
# 1 mm	18,42	4,03
# 0,5 mm	47,06	10,28
# 0,25 mm	115,35	25,21
# 0,1 mm	260,16 +0,76	57,01
# 0,063 mm	9,94	2,17
< 0,063 mm	2,40	0,53
Razem mi	456,81	100

Z wykresu wynika, że grunt ten to piasek drobny Pd, ponieważ d₅₀<0,24mm

Wskaźnik różnoziarnistości:

Dane: d₁₀ = 0,12

d₆₀ = 0,25

U = d₆₀/d₁₀ = 0,25/0,12 = 2,08

Grunt jest równoziarnisty.