Klasyfikacja gruntów

GRUNT BUDOWLANY: część skorupy ziemskiej mogący współdziałać z obiektem budowlanym lub stanowi jego część.

Dzieli się na grunty: entropogeniczne i naturalne.

GRUNT NATURALNY - grunt powstający w wyniku procesów geologicznych. Dzieli się na grunty:

rodzime - grunt powstały w miejscu zalegania w wyniku procesów geologicznych. Dzieli się na:

-skaliste,

- skaliste mineralne (zawart. części org. Jom≤2%; dzieli się na niespoiste i spoiste)

-nieskaliste mineralne (zawart. części org. Jom≥2%) Podział:

-grunty próchnicze (H)-grunty nieskaliste Jom>2%

-namuły (Nm)-piaszczyste (Nmp) 5%<30% glinaste (Nmg)

-gytie (Gy)- >5% węglan wapnia

-torfy (T)-Jom>30%

-Nasypowe grunty naturalne lub entropogeniczny powstały w wyniku działalności człowieka

GRUNT ENTROPOGENICZNY - grunt nasypowy utworzony z odpadów z procesów technologicznych prowadzonych przez człowieka (np. żużel).

Uziarnienie:

-żwir glinasty (żg)

1. pospólka gliniasta (Pog)

2. piasek glinasty (Pg)

3. pył piaszczysty (Πp)

4. pył (π)

5. glina piaszczysta (Gp)

6. glina (G)

7. glina pylasta (Gπ)

8. glina piaszczysta zwięzła (Gpz)

9. glina zwięzła (Gz)

10. glina pylasta zwięzła (Gπz)

11. ił piaszczysty (Ip)

12. ił (I)

13. ił pylasty (Iπ)

2). Stan gruntu (konsystencja) gdzie I_l - stopień plastyczności

- zwarty (zw) I_l ≤ 0 - grudka gruntu ściśnięta rozsypuje się

• półzwarty (pzw) I_l ≤ 0

• twardoplastyczne (tpl) - I_l = 0:0,25

• plastyczne (pl) I_l = 0,25:0,5 grudka gruntu ściśnięta odkształca się

• miękkoplastyczne (mpl) I_l = 0,5:1,0

• płynne (pł) I_l >1,0 grunt ściśnięty wycieka między palcami wraz z wodą

I_l stopień plastyczności

I_p wskaźnik plastyczności

W_n wilgotność naturalna gruntu (%)

W_p wilgotność na granicy konsyst. (tpl i pzw)

W_l granica płynności między konsyst. (pł i mpl)

3). Spoistość I_p - wskaźnik plastyczności

• małospoisty (ms) I_p=1: 10%

• średniospoisty (ss) I_p=10 : 20%

• zwięzło spoisty (zs) I_p=20% : 30%

• bardzo spoisty (bs) I_p>30%

4). Parametry fizyczne gruntu:

1. Gęstość objętościowa - stosunek masy próbki gruntu do jego objętości

ρ =

Sposoby określenia:

• przy zastosowaniu pierścienia o określonej objętości

• przy zastosowaniu cylindra o określonej objętości (przy badaniu gr. niespois.)

• metoda wyporu hydrostatycznego w wodzie (przy badaniu gr. niespois.)

2. Gęstość objętościowa szkielety gruntowego - stosunek masy szkieletu gruntowego do jej całkowitej objętości

ρ =ms/V [ρ/m³] m_s - masa p. w stanie

• gęstość objętościowa przy pełnym nasyceniu

ρ_sr = m_sr/V m_sr masa gruntu przy pełnym nasyceniu

• gęstość objętościowa gruntu przy pełnym uwzgl. wyporu

ρ′= ρ_sr - ρ_w [ρ/cm³] ρ_w- gęstość wody

• gęstość właściwa

ρ_s = m_s/V_s m_s - masa szkieletu gruntu

V_s - objętość szkieletu gruntu

3. WILGOTNOŚĆ I STOPIEŃ WILGOTNOŚCI

WILGOTNOŚĆ - stosunek masy wody zawartej w próbce gruntu do masy jej szkieletu gruntowego (w % lub w liczbie bezwzględnej)

W = (m_m - m_s)/ m_s x 100%

STOPIEŃ WILGOTNOŚCI - określa stopień wypełnienia porów gruntu

S_P = V_w/V_p = W_n/W_r Vw-obj. wody znajdującej się w porach gruntu

Vp-całkowita obj. porów w gruncie

Wn-wilgotn. naturalna gruntu

Wp-wilgotn. całkowita gruntu

4. POROWATOŚĆ - stosunek objętości porów próbki do objętości całkowitej próbki.

Zależy od struktury gruntu, wielkości i równomierności uziarnienia oraz od zagęszczenia gruntu.

n = V_p/ V

WSKAŹNIK POROWATOŚCI - stosunek objętości porów w próbce gruntu do objętości jej szkieletu gruntowego.

e = V_p/V_s Vp-obj. Porów w próbce gruntu Vs-obj. szkieletu gruntowego

PARAMETRY MECHANICZNE GRUNTÓW

1. kąt tarcia wewnętrznego - wzrasta wraz ze wzrostem uziarnienia

• dla żwirów 36 - 40

• dla piasku drobnego 30-36

• dla gliny 7-21

• dla iłu 3-13

Przy gruntach sypkich rośnie wraz ze stopniem zagęszczenia:

• dla piasków luźnych (drobnych) 30-31^o

• dla piasków zagęszczonych 33^o-36^o

Przy gruntach spoistych maleje wraz ze stopniem plastyczności:

• dla glin miękkoplastycznych 7^o-12^o

• dla glin twardoplastycznych 16^o-21^o

SPÓJNOŚĆ dla gruntów niespoistych równa się 0

dla gruntów spoistych wraz ze wzrostem uziarnienia spójność maleje

• dla iłów 26-60kPo

• dla glin 11-37kPo

dla glin miękkoplastycznych maleje wraz ze stopniem plastyczności (11-18kPo)

dla glin twardoplastycznych maleje wraz ze stopniem plast. (26-37kPo)

MODUŁ ŚCIŚLIWOŚCI- badanie ściśliwości polega na wykorzystywaniu zdolności gruntu do zmniejszenia objętości na skutek przyłożon. Obciążenia. Próbki gruntu obciąża się lub odciąża stopniowo; przy czym każde kolejne obciążenie jest dwa razy większe od poprzedniego.

M_O; M = ΔG x hp/Δh

Mo-moduł ściśliwości pierwotnej

M-moduł ściśliwości wtórnej

Hp-wysokość początkowa próbki

Δh-zmniejszenie wysokości próbki do zwiększenia naprężenia

ΔG-przyrost naprężeń

WODA W GRUNCIE

1. RODZAJE:

• woda swobodna (gruntowa)

• woda podskórna (wahania temp.)

• woda głębinowa (stała temp.)

2. FORMY WYSTĘPOWANIA WODY W GRUNCIE

• związane - w postaci wody błonkowatej i higroskopijnej

• kapilarne

• wolne

KAPILARNE: podciągane przez grunt ponad zwierciadło wody (im drobniejsze kapilary tym wyżej); opada, gdy ciężar jej przekroczy kapilarne siły napięcia powierzchniowego wody :

• obciąża grunt

• grunt ulega uplastycznieniu (zmniejsza się nośność)

• ze wzgl. na przemarzanie

LÓD PARA

• woda błonkowata - powłoka otaczająca ziarna; zamarza w temp. Ok. -70^oC; pozbyć się można w temp. 300^oC.

• woda absorpcyjna - powłoka za wodą błonkowatą; zamarza w temp. 0^oC; może się przemieszczać z ziarna na ziarno

• woda związana chemicznie np. gips (CaSO₄+2H₂O)

• woda artezyjska -pod ciśnieniem

• woda higroskopijna - powstaje z drobin pary wodnej absorbowanych przez cząstki gruntu

Przemieszczanie się wody swobodnej może odbywać się pod wpływem ciśnienia, różnicy temperatur, pochylenia warstw, pola elektr. Może odbywać się w sposób spadający lub w ruchu turbulentnym (zawirowania).

Warunkiem ruchu wody w gruncie jest istnienie różnic poziomu wody lub ciśnień w wodzie. Zdolność gruntu do przepuszczania wody siecią kanalików utworzonych przez pory nazywa się WODOPRZEPUSZCZALNOŚCIĄ.

PARCIE wody płynącej działającej na jednostkę objętości gruntu równa jest iloczynowi spadku hydraulicznego i ciężaru objętościowego wody.

iγ_w = P/V

Spadek hydrauliczny jest spadkiem krytycznym, gdy spada siła ciśnienia spływowego równoważy się ciężkość gruntu.

i = ∆H/∆L ∆H-różnica wysokości poziomów piezometrycznych wody w cm

∆L-dł. Drogi przepływu w cm.

PRAWO DARCY′EGO - miarą wodoprzepuszczalności gruntu jest tzw. stała Darcy′ego, okreslająca zależność między spadkiem hydraulicznym „i” a prędkością przepływu wody w gruncie „V=k x i”.

V= k x i V-prędkość przepływu wody

k-współczynnik filtracji [cm/s]

Stała „k” jest wielkością charakterystyczną dla danego ośrodka gruntowego; nie zależy od „i”, natomiast zależy od porowatości gruntu, uziarnienia, temp. przepływowej wody.

Ilość wody Q przepływającej w czasie t przez przekrój o powierzchni A: Q=k x i x t x A

FILTRACJA - ruch wody gruntowej; zależy od gruntu, uziarnienia, struktury, porowatości; im drobniejsze jest uziarnienie, tym większe są opory ruchu wody.

Sposoby wyznaczania współczynnika filtracji:

1. badania laboratoryjne: grunty niespoiste metodą stałego spadku; grunty spoiste metodą zmiennego spadku

2. badania terenowe:

• próbne pompowanie otworu wiertniczego

• metoda pomiarów elektrycznych

• metoda zalewania otworu wiertniczego

3. wzory emoiryczne:

• wzór Hazena

• wzór Knigena

• wzór Slichtera

Współczynnik filtracji k to prędkość filtracji wody w gruncie przy gradniencie hydraulicznym i=1 temp. t=10^oC

k_t = Q/
x A x T

k_t-współcz. Filtracji mierzony w okreśk. Temp. [cm/s]

Q-ilość wody przepł. Przez gunt o przekroju poprzecz A i wysokości e [cm]

T-czas [s]

t-temperatura w jakiej przeprowadzane są pomiary

CIŚNIENIE SPŁYWOWE (hydrodynamiczne) woda przepływająca przez ośr. gruntowy wywiera cisnienie hydrodynamiczne tzw. ciśnienie spływowe. Ciśnienie to jest wywierane na szkielet gruntowy.

SUFOZJA-polega na unoszeniu przez filtrującą wodę drobnych cząstek gruntu. Powstaje po przekroczeniu prędkości krytycznej.

PĘCZNIENIE- zwiększenie objętości gruntu pod wpływem zawilgocenia.

Wskaźnik pęcznienia

ipc=∆h_p/h_p ∆h_p- wzrost wysokości próbki po nasyceniu wodą h_p- wysokość próbki przed nasyceniem wodą

---