Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Laboratorium z Mechaniki Gruntów

Ćwiczenie nr 1

Analiza granulometrzyczna i makroskopowa gruntu.

Prowadzący:

dr inż. M. Stachoń

Jacek Orłowski

Rok 3 grupa 1

semestr zimowy

PODSTAWY TEORETYCZNE

ANALIZA GRANULOMETRYCZNA GRUNTU

Analizę uziarnienia gruntu można przeprowadzić metodami:

areometryczną (grunty o d < 0,06 - 0,074 mm)

sitową (grunty o d > 0,06 mm - piaski)

Analiza sitowa polega na przesiewaniu próbki gruntu przez komplet sit za pomocą wstrząsarki. Zawartość poszczególnych frakcji Zi należy obliczyć w % według wzoru

w którym mi - masa frakcji gruntu pozostałej na sicie, g,

ms - masa szkieletu gruntowego, g.

Wynikiem analizy sitowej jest wykres krzywej uziarnienia.

Analiza areometryczna jest analizą sedymentacyjną, w której prędkość opadania cząstek gruntowych w środowisku wodnym oznaczana jest przez pomiar zmian gęstości odnośnej zawiesiny za pomocą areometru. Według odpowiednich wzorów należy obliczyć średnice zastępcze ziarn.

Na podstawie wyników analizy areometrycznej możemy obliczyć procentową zawartość cząstek ZT o średnicach zastępczych mniejszych niż dT wg wzoru

w którym s - gęstość szkieletu gruntowego, g/cm3,

w - gęstość wody, g/cm3,

ms - masa gruntu użytego do danej analizy,

RT - skrócony wskaźnik odczytu dla czasu trwania sedymentacji T,

c - poprawka na menisk,

R - poprawka skali areometru.

a - poprawka na temperaturę.

Wyniki analizy areometrycznej także można przedstawić na wykresie krzywej uziarnienia.

Wskaźnik uziarnienia

gdzie: d60 - średnica cząstki od której mniejszych jest 60 % masy próbki

d10 - średnica cząstki od której mniejszych jest 10 % masy próbki

Analiza makroskopowa gruntów niespoistych.

Celem analizy makroskopowej jest określenie:

rodzaju i nazwy gruntu

stanu

barwy

wilgotności

zawartości węglanu wapnia (CaCO3)

Najpierw należy zaklasyfikować grunt jako spoisty (po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego tworzy zwarte grudki), bądź niespoisty(po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego stanowi niezwiązane grudki i rozpada się przy nacisku palcem).

Analiza makroskopowa gruntów niespoistych polega na wzrokowej ocenie procentowej zawartości frakcji z różnych odległości. Przyjmuje się, iż z odległości 3 m możemy zauważyć ziarna piasku grubego, z 1 m - średniego, a z 30 cm - drobnego.

Analiza makroskopowa gruntów spoistych.

Określenie nazwy i rodzaju gruntu.

Można wyróżnić trzy podstawowe sposoby określania rodzaju i nazwy gruntów spoistych:

próba wałeczkowania (polega na ręcznym wałeczkowaniu kulki uformowanej z próbki gruntu i obserwacji skutków tego działania. Próba ta pozwala określić spoistość gruntu)

obserwacja: rodzaj gruntu:

A kulka rozpłaszcza się piasek gliniasty, pył piaszczysty

grunt nie daje się wałeczkować pył

B wałeczek rozwarstwia się piasek gliniasty, pył piaszczysty

podłużnie pył

C przez cały czas wałeczkowania glina piaszczysta, glina

powierzchnia gruntu nie ma glina pylasta

połysku; wałeczek pęka poprzecznie

D wałeczek początkowo bez połysku glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła

pod koniec wałeczkowania z połyskiem glina pylasta zwięzła

pęka poprzecznie

E kulka i wałeczek od początku z połyskiem ił piaszczysty, ił, ił pylasty

próba rozcierania gruntu w wodzie (w próbie tej próbkę gruntu należy rozcierać między dwoma palcami zanurzonymi w wodzie. Podczas rozcierania drobne cząstki są wymywane przez wodę, a pomiędzy palcami pozostają ziarna piasku. Dzięki temu możemy w przybliżeniu określić zawartość frakcji piaskowej w próbce)

próba rozmakania (W próbie tej grudkę gruntu o średnicy 15 - 20 mm należy umiejscowić na siatce o wymiarach boków kwadratowych oczek 5 mm i całkowicie zanurzyć w wodzie. Istotny dla badania jest czas całkowitego rozmakania próbki)

obserwacja: rodzaj gruntu:

A grudka rozmaka natychmiast piasek gliniasty, pył piaszczysty, pył

B grudka rozmaka od 0.5 do 5 min piasek gliniasty, pył piaszczysty, pył

C grudka rozmaka od 5 do 60 min glina piaszczysta, glina, glina pylasta

D grudka rozmaka w czasie od 1 do 24 h glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła

glina pylasta zwięzła

E grudka rozmaka dłużej niż doba ił piaszczysty, ił, ił pylasty

Stan gruntów spoistych.

Stan ten określa się na podstawie ilości wałeczkowań jednej i tej samej kulki gruntu. Przy czym należy przestrzegać aby do badania używać grunt o naturalnej wilgotności.

W zależności od rodzaju gruntu wałeczkowanie należy przerwać w chwili:

mało spoiste wałeczek po osiągnięciu 3 mm rozwarstwia się podłużnie lub rozsypuje się

średnio spoiste wałeczek po osiągnięciu średnicy 3 mm pęka poprzecznie na oddzielne

spoiste zwięzłe kawałeczki lub występują wyraźne spękania, wałeczek o długości ok. 4cm

bardzo spoiste pęka pod własnym ciężarem gdy się go podniesie za jeden koniec

Stany gruntów spoistych:

zwarty -suchy i twardy grunt, nie daje się utworzyć kulki lub kulka rozsypuje się

półzwarty - odkształca się plastycznie, kulkę daje się uformować lecz pęka podczas pierwszego wałeczkowania

płynny - nie można wałeczkować gruntu, gdyż grunt rozmazuje się.

Barwa gruntu

Określenie barwy dokonuje się na podstawie obserwacji przełomu bryły gruntu o naturalnej wilgotności. Barwę podstawową umieszcza się na końcu (jasnoszaro-żółty tzn. żółty o odcieniu jasnoszarym)

Wilgotność gruntu

Określenie wilgotności gruntu dokonuje się na podstawie obserwacji gruntu podczas rozgniatania go w palcach oraz zawilgacania pewnych przedmiotów::

suchy - nie odkształca się plastycznie i nie pęka lub pęka i rozpada się na drobne cząstki

mało-wilgotny - odkształca się plastycznie lecz nie pozostawia mokrych odcisków

wilgotny - ręka lub papier stają się wilgotne

mokry - gdy ściskamy próbkę odsącza się woda

nawodniony - woda jest odsączana grawitacyjnie.

Zawartość węglanu wapnia.

Zawartość CaCO3 określa się działając na grunt 20% roztworem kwasu solnego (HCl) i obserwacji przebiegu reakcji chemicznej.

Reakcja gruntu zawartość CaCO3

ślady lub brak reakcji < 1 %

burzy się słabo i krótko 1 - 3 %

burzy się intensywnie lecz krótko 3 - 5 %

burzy się intensywnie i długo > 5 %

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Na zajęciach laboratoryjnych, które obejmowały analizę makroskopową gruntów wykonano kolejno:

określenie nazwy gruntu niespoistego (obserwacja i oszacowanie uziarnienia)

określenie nazwy gruntu spoistego (próba wałeczkowania i rozcierania)

określenie pozostałych parametrów gruntu spoistego (wilgotność, barwa i zawartość HCl)

Jako pracę domową należało wykonać wykres krzywej uziarnienia na podstawie wyników analizy granulometrycznej dostarczonej przez prowadzącego ćwiczenia.

WYNIKI

Grunt niespoisty.

Zaobserwowane ilości poszczególnych frakcji:

Frakcja	Zawartość frakcji [%]
Pr	60
Ps	30
Pd	10

Badany grunt określiłem jako piasek gruby.

Grunt spoisty.

Wyniki badania gruntu spoistego zostały zamieszczone w tabeli.

Krzywa uziarnienia gruntu.

Na podstawie dostarczonych wyników analizy granulometrycznej sporządzono krzywą uziarnienie dołączoną do sprawozdania jako "Wykres uziarnienia gruntu".

Zawartości frakcji odczytane z krzywej uziarnienia:

fŻ = 8 %

fi = 25 %

f = 43 %

fp = 24 %

Średnice charakterystyczne krzywej uziarnienia:

d10 = 0,0007 mm

d60 = 0,02 mm

Wskaźnik uziarnienia:

WNIOSKI

Analiza makroskopowa:

badanym gruntem spoistym był piasek gruby.

badanym gruntem spoistym była glina pylasta zwięzła

Analiza granulometryczna:

określiłem udział poszczególnych frakcji gruntu i na podstawie trójkąta Fereta określiłem jego nazwę jako glina zwięzła. Obliczony wskaźnik różnoziarnistości U określa ten grunt jako bardzo różnoziarnisty.

Laboratorium z mechaniki gruntów: Analiza granulometryczna gruntu
prowadzący dr inż. M. Stachoń

Rok akademicki 1996/97 semestr zimowy wykonał: Jacek Orłowski

---