Data wykonania ćwiczenia 30.03.2007r.
Data wykonania sprawozdania 14.04.2007 r.
SPRAWOZDANIE NR 4
Temat: Oznaczanie ściśliwości gruntu.
Piotr Sołyga
Gr. 4
II rok geologii
Ściśliwość gruntu - jest to zmniejszenie objętości gruntu pod wpływem przyłożonego obciążenia. Grunt odkształca się trwale i sprężyście.
Tok postępowania.
Sprawdza się odkształcenia własne edometru.
Z gruntu o nie naruszonej strukturze wycina się próbkę za pomocą pierścienia tnącego.
W przypadku badania gruntu o strukturze naruszonej wykonaną z niego pastę o odpowiedniej wilgotności umieszcza się bezpośrednio w pierścieniu edometru.
Waży się pierścień edometru z gruntem oraz bierze się 2 próbki do oznaczania wilgotności.
Na dolnym filtrze edometru umieszcza się sączek z bibuły filtracyjnej na nim stawia się pierścień z gruntem, przykrywając górną powierzchnię gruntu sączkiem z bibuły.
Na pierścień nakłada się oprawkę edometru oraz górny filtr. Oprawkę umocowuje się dokładnie śrubami.
Ustawia się czujnik rejestrujący zmiany wysokości próbki. Zaciska się śrubę dociskową trzpienia. Odczytuje się wskazanie czujnika przyjmując ten odczyt za zerowy.
Na trzpień nakłada się ramę obciążającą z wieszakiem uzyskując w ten sposób obciążenie 0,125 kG/cm2.
Odkręca się śrubę dociskową trzpienia i notuje odczyty na czujniku po upływie: 1, 2, 5, 15, 30 minut, 1, 2, 4, 6, 24 godziny, aż do czasu osiągnięcia umownej stabilizacji osiadań. Za umowną stabilizację osiadań przyjmuje się taki moment, gdy zmiana osiadań w stosunku do wysokości próbki wynosi najwyżej 0,002 mm w ciągu czasu:
2 godz. - dla gruntów mało spoistych,
6 godz. - dla gruntów średnio spoistych i zwięzło spoistych,
16 godz. - dla gruntów bardzo spoistych i organicznych - próchniczych,
40 godz. - dla namułów i torfów.
Po osiągnięciu stabilizacji osiadań przy danym stopniu obciążenia przykłada się obciążenie dwukrotnie wyższe. Zwykle stosuje się kolejne stopnie obciążenia: 0,125; 0,5; 1; 2; 4 kG/cm2. Przy każdym obciążeniu notuje się wskazania czujnika jak przedstawiono w punkcie 9. Po osiągnięciu stabilizacji osiadań przy ostatnim stopniu obciążenia odciąża się próbkę do wartości 0,125 kG/cm2 również badając stopnie odprężenia próbki.
W przypadku gdy badania przewidują określenie ściśliwości wtórnej gruntu, po odciążeniu próbkę obciąża się kolejno stopniami.
Po zakończeniu badań próbkę całkowicie odciąża się, wyjmuje z edometru pierścień z próbką i waży się.
Wypycha się z pierścienia próbkę i oznacza jej wilgotność.
2. Obliczanie wyników.
Wyniki wszystkich obliczeń zapisane są w protokole pomiarowym.
Obliczenia:
różnica odczytów - Δh [mm]
Δh - jest to różnica pomiędzy wysokością próbki przed przyłożeniem obciążenia, a wysokością próbki po 72 h.
Dla obciążenia σn = 0,125 [kG/cm2]
Δh = 20mm - 19,7625mm = 0,2375mm
Dla obciążenia σn = 0,25 [kG/cm2]
Δh = 19,7625mm - 19,58mm = 0,1825mm
Dla obciążenia σn = 0,5 [kG/cm2]
Δh = 19,58mm - 19,4325mm = 0,1475mm
Dla obciążenia σn = 1,0 [kG/cm2]
Δh = 19,4325 mm - 19,1375mm = 0,295mm
wysokość próbki - hl-1 [mm]
hl-1 - jest to początkowa wysokość próbki przed przyłożeniem obciążenia.
Dla obciążenia σn = 0,125 [kG/cm2]
hl-1 = 20mm
Dla obciążenia σn = 0,25 [kG/cm2]
hl-1 = 19,7625mm
Dla obciążenia σn = 0,5 [kG/cm2]
hl-1 = 19,58mm
Dla obciążenia σn = 1,0 [kG/cm2]
hl-1 = 19,4325mm
przyrost obciążenia - Δσ [kG/cm2]
Δσ - jest to przyrost obciążenia jednostkowego próbki.
Dla obciążenia σn = 0,125 [kG/cm2]
Δσ = 0,125 kG/cm2 - 0 kG/cm2 = 0,125 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,25 [kG/cm2]
Δσ = 0,250 kG/cm2 - 0,125 kG/cm2 = 0,125 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,5 [kG/cm2]
Δσ = 0,5 kG/cm2 - 0,250 kG/cm2 = 0,25 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 1 [kG/cm2]
Δσ = 1 kG/cm2 - 0,5 kG/cm2 = 0,5 kG/cm2
odkształcenie jednostkowe próbki - ε = [kG/cm2]
Dla obciążenia σn = 0,125 kG/cm2
ε = = 0,0119 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,25 kG/cm2
ε = = 0,00923 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,5 kG/cm2
ε = = 0,00753 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 1 kG/cm2
ε = = 0,0152 kG/cm2
stosunek [kG/cm2]
Dla obciążenia σn = 0,125 kG/cm2
= 10,5 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,25 kG/cm2
= 13,5 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,5 kG/cm2
= 33,2 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 1 kG/cm2
= 32,9 kG/cm2
współczynnik poprawkowy - χ
Wartość współczynnika odczytuje się z wykresu dla danej wartości stosunku .
Dla 10,5 kG/cm2
χ = 1,01
Dla 13,5 kG/cm2
χ = 1,03
Dla 33,2 kG/cm2
χ = 1,12
Dla 32,9 kG/cm2
χ = 1,11
moduł ściśliwości - Mo [kG/cm2]
Mo = ⋅ χ
Dla obciążenia σn = 0,125 kG/cm2
Mo = ⋅ 1,01 = 10,61 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,25 kG/cm2
Mo = ⋅ 1,03 = 13,95 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 0,5 kG/cm2
Mo = ⋅ 1,12 = 37,18 kG/cm2
Dla obciążenia σn = 1 kG/cm2
Mo = ⋅ 1,11 = 36,51 kG/cm2
Do sprawozdania dołączone są dwa wykresy. Jeden przedstawia wykres krzywej ściśliwości, drugi natomiast przedstawia krzywe osiadania gruntu w czasie dla poszczególnych obciążeń.
3. Wnioski.
Laboratoryjna metoda badania ściśliwości gruntu w edometrze jest metodą niedokładną. Niedokładność może wynikać z możliwości naruszenia naturalnej struktury gruntu podczas wycinania próbek oraz wkładania ich do aparatu. Mała dokładność może także wynikać z błędnego odczytania z wykresu współczynnika poprawkowego. W trakcie badań należy zachować wszelkie czynniki mogące wpływać na obniżenie dokładności uzyskiwanych wartości. Edometry montuje się na specjalnych podstawach w celu wyeliminowania wpływu działań dynamicznych. Ważne podczas badania jest zachowanie stałej temperatury oraz ograniczenia dostępności promieni słonecznych, jak również ujemnych temperatur, które znacznie mogą wpłynąć na wyniki.
5