Wrocław 25.05.2009

Mechanika gruntów

Wodoprzepuszczalność i ściśliwość

1. Wstęp teoretyczny:

• Wodoprzepuszczalność – to zdolność gruntu do przepuszczania wody systemem połączonych porów. Wyrażany przez współczynnik „k”, który jest miarą wodoprzepuszczalności, zwany ten stałą Darcy’ego. Jest to prędkość przepływu wody przy spadku hydraulicznym równym jedności. Jest charakterystyczna dla danego gruntu, zależy od porowatości, uziarnienia, temp wody, nie zależy od spadku hydraulicznego.

• Edometr – przyrząd laboratoryjny do pomiaru ściśliwości i odprężania się gruntu. Próbka umieszczona w pojemniku uniemożliwiającym boczne rozszerzanie jest w nim stopniowo obciążana. Badanie jest szczególnie istotne przy ocenie właściwości podłoża gruntowego.

• Ściśliwość pierwotna – są to naprężenia która powstaje w skutek pierwszego (pierwotnego) obciążenia gruntu. Może być związane również z naprężeniem wywołanym masą gruntu (wykop).

• Odprężenie – jest to zwiększenie objętości (niewielkie) gruntu w skutek zdjęcia obciążenia na niego działającego

• Ściśliwość wtórna – jest to etap w którym grunt zostaje ponownie obciążony, wcześniej już został obciążony ale w wyniku zdjęcia obciążenia grunt się odprężył zwiększając swoją objętość, ponownie obciążony nie zmniejsza swojej objętość jak pod wpływem naprężenia pierwotnego. Ma ona swoja granice po której grunt odkształca się tak jakby byłby poddany naprężeniom pierwotnym

• Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej – określa się tak samo jak edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej, z tym że odpowiednie wartości do wzoru przyjmuje się z krzywej ściśliwości wtórnej.

• Odkształcenie gruntu – polega na zmniejszeniu objętości w wyniku wyciskania wody i powietrza wypełniającego pory gruntu, przemieszczania się cząstek stałych względem siebie i zgniataniu niektórych z nich oraz na sprężystym odkształceniu wody błonkowej w punktach kontaktowych i samych cząstek gruntowych. Grunty spoiste osiadają wolniej niż grunty niespoiste o dużym wsp filtr, które osiadają praktycznie natychmiast po przyłożeniu siły.

• Prędkości filtracji – jest to umowna prędkość cząstek wody, z jaką poruszałyby się w gruncie, gdyby ten ruch odbywał się całym przekrojem a nie tylko porami. V=k*i (k-współczynnik filtracji charakterystyczny dla każdego gruntu, i-spadek hydrauliczny (i=h/l, h-różnica wys, l długość drogi przeływu)). Ta liniowa zależność nazywana jest prawem Darcy’ego.

1. Wyniki z opracowaniem:

Szczegółowe wyniki poszczególnych badań znajdują się formularzu.

Badanie przeprowadzono ściśliwości przeprowadzono w edometrze. Najpierw obciążone próbkę kolejno obciążeniem równym 1kg, 2kg, 4kg, 8kg, po czym ściągnięto obciążenie ściągając odważniki według kolejności zakładania. Następnie znowu założono obciążenie kolejno 1kg, 2kg, 4kg, 8kg, 16kg, 32kg. Ze wskaźnika który znajduję się w edometrze odczytywano kolejno zmiany wysokości próbki (osiadanie/odprężenie). Na ich podstawie określono wskaźnik porowatości, enometryczny moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej, a także wskaźniki ściśliwości.

Wodoprzepuszczalność określono za pomocą piezometru, na którego dnie znajdowała się próbka gruntu przez którą przepuszczana była woda. Na podstawie tego badania zmierzono wydatek w stosunku do upływającego czasu i na podstawie tego określono współczynnik wodoprzepuszczalności. Sporządzono wykres zależności wydatku przepływu od czasu.

1. Wnioski:

Badanie w edometrze nie wymaga szczególnej wiedzy. Należy wiedzieć jednak jak poprawnie go obsłużyć, aby badanie było wiarygodne, gdyż łatwo popełnić jest błąd (np. podczas umieszczania próbki w edometrze). Na podstawie badania określono jak grunt osiada pod wpływem obciążenia i jak ulega odprężeniu, co zobrazowano na wykresie krzywej ściśliwości i krzywej zagęszczenia. Badanie w piezometrze również nie jest wymagającym zadaniem i z łatwością zostało wykonane przez grupę obsługujących go osób.