WYKŁAD VI - 17.11.2010

1. Granica płynności wg Wasiliewa - wilgotność wyrażona %, jaką ma masa gruntowa, w którą stożek Wasiliewa zanurza się dokładnie na głębokość 10 mm.(wg Wasiliewa W_L z _ u góry, W_L u Casagrande)

2. Nomogram Casagrande - w celu identyfikacji gruntów spoistych, podaje się tzw. kartę plastyczności Casagrande. Grunty spoiste są na niej podzielone w zależności od granicy płynności oraz od wskaźnika plastyczności.

3. Skurczliwość - skurczem gruntu nazywa się zmniejszenie jego objętości w wyniku wydzielenia wody przy wysychaniu (wyparowywaniu wody pod działaniem różnych temperatur) lub przy rozwinięciu procesów fizykochemicznych (osmoza). Skurcz gruntu potęgowany jest przez rozwinięty system korzeniowy roślin.

Granica skurczalności w_s, oznaczona jest laboratoryjnie lub ze wzoru:

w_s = w_L - 1,25w_P, gdzie w_L - granica płynności, w_P - granica plastyczności

Odkształcenie skurczu - wyrażone jest symbole ε_sh lub ε_si opisane wzorem:

ε_sh = Δh/h₀, gdzie: Δh - zmniejszenie wysokości próbki po suszeniu,

h₀ - wysokość początkowa próbki

4. Ekspansywność - pęcznienie gruntu: pęcznienie gruntu polega na powiększeniu ich objętości przy pochłanianiu wody. Zdolność pęcznienie związana jest z hydrofilnym charakterem minerałów ilastych, wchodzących w skład gruntów spoistych oraz ich dużą powierzchnią właściwą. Pęcznienie gruntu może prowadzić do ich rozpadu pod działaniem wody powodując rozmakanie gruntu.

Czynniki wypływającymi na charakter pęcznienia gruntów są:

1. skład i struktura gruntu - skład mineralny i granulometryczny, skład kationów wymiennych, cechy strukturalno-teksturalne, wilgotność

2. skład chemiczny i stężenie roztworu wodnego współdziałającego z gruntem

3. wartość obciążenia zewnętrznego

4. wilgotność początkowa gruntu

W miarę wzrostu wilgotności pęcznienie ulega zmniejszeniu.

Wskaźnik pęcznienia V_p - iloraz przyrostu objętości próbki gruntu ΔV po maksymalnym pęcznieniu do objętości pierwotnej V.

V_p = ΔV/V

Ciśnienie pęcznienia P_c - jakie powstaje wówczas, gdy nie ma możliwości zmian objętościowych w procesie pęcznienia gruntu (ciśnienie pęcznienia jest równe jednostkowemu obciążeniu normalnemu, jakie należy przyłożyć na powierzchnię próbki gruntu w edometrze, gdy znajdie się ona w kontakcie z wodą, aby jej zmiany wysokości (pęcznienia) były równe zeru).

5. Wskaźnik ekspansji EI - to stosunek różnicy wysokości próbki przed i po nasyceniu wodą (przy stopniu nasycenia 9-51%) do wysokości początkowej próbki (naruszonej i zagęszczonej pod obciążeniem 7 kPa). Obliczany ze wzoru:

EI = Δh/H₁ x 100%, gdzie: Δh - różnica wysokości próbki przed i po badaniu (H₁-H₂), H₁ - wysokość pierwotna próbki (wysokość przed badaniem), H₂ - wysokość próbki po badaniu

6. Plastyczność gruntu - zdolność gruntu do poddawania się trwałym (nieodwracalnym) odkształceniom przy stałej objętości, bez pęknięć i kruszenia się; cechę tę wykazują tylko te grunty, które zawierają w swoim składzie cząstki minerałów ilastych.

7. Wskaźnik plastyczności I_p - jest to różnica pomiędzy granicą płynności i granicą plastyczności (zakres wilgotności wyznaczony granicami), oznacza, ile wody w procentach (w stosunku do masy szkieletu) wchłania dany grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w półpłynny.

I_p = W_L - W_P, gdzie W_P - granica plastyczności, W_L - granica płynności

Podział gruntów wg spoistości: jeżeli wskaźnik plastyczności jest większy niż 1%, to grunt jest gruntem spoistym.

W oparciu o wartość wskaźnika plastyczności możemy podzielić grunty w obrębie wilgotności plastycznej:

w_n<w_s - stan zwarty

w_s<w_n</= w_p - stan półzwarty

w_p<w_n</=w_p+0,251I_p - stan twardoplastyczny

w_p+0,25I_p<w_n</=w_p+0,50Ip - stan plastyczny

w_p+0,50I_p<w_n</=w_L - stan miękkoplastyczny

w_L<w_n - stan płynny

8. Stopień plastyczności I_L - jest to stosunek różnicy wilgotności naturalnej danego gruntu i granicy plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy plastyczności. Wskaźnik ten określa, jaką konsystencję ma badany grunt oraz odzwierciedla właściwości gruntu w stanie in situ:

I_L = w_n-w_p/w_L-w_p

Gdy: I_L<0 - stan zwarty lub półzwarty (w celu dokładniejszego rozdzielenia należy oznaczy granicę skurczu

0<I_L</=0,25 - stan twardoplastyczny

0,25<I_L</=0,50 - stan plastyczny

0,50<I_L</=1,00 - stan miękkoplastyczny

1,00<I_L - stan płynny

9. Zależność liczby uderzeń (z aparatu Casagrande) od wilgotności gruntu spoistego.

Bentonit - monomineralna skała składająca się z montomorillonitu.

10. „Antropogeniczna” zmienność wskaźnika plastyczności - np. dodawanie do gruntu wapna w celu ograniczenia jego [gruntu] wskaźnika plastyczności.

11. Aktywność koloidalna gruntów (wg Skemptona) - parametr określający zdolność minerałów frakcji iłowej do wiązania wody w danych warunkach, w granicach plastycznego stanu gruntu.

A = I_p/f_i, gdzie A - „aktywność koloidalna”, f_i - zawartość frakcji iłowej w danym gruncie

Podział gruntów ze względu na aktywność koloidalną:

A<0,75 - nieaktywne

0,75<=A<1,25 - przeciętnie aktywne

1,25<=A<2 - aktywne

A>=2 - bardzo aktywne

Do obliczania wilgotności przy granicy płynności możemy także skorzystać ze wzoru:

W_L = w x (N/25)^0,121, gdzie: N - liczba uderzeń o podstawkę; w - wilgotność gruntu, w którym bruzda w aparacie Casagrande uległa zasklepieniu

12. Tiksotropia (wg Freundlicha) - izotermiczny i odwracalny proces przejścia żelu w zol, wywołany pracą mechaniczną. Odwracalność procesu następuje z pewnym opóźnieniem w stosunku do zaniku bodźca mechanicznego.

Grunty tiksotropowe to grunty nieskaliste, małospoiste, często nawodnione, które pod wpływem krótkotrwałego lub cyklicznego (dynamicznego) obciążania mechanicznego wykazują zdolność do przejścia w stan zawiesiny bez fazy przejściowej (ośrodka lepko-plastycznego). Z momentem zaniku obciążenia zawiesina (zol) przechodzi ponownie w stały stan agregatowy (żel, pastę).

---