OPIS TEORETYCZNY

Stan gruntu spoistego określa parametr zwany stopniem plastyczności I_L, obliczany według następującego wzoru:

w którym:
I_L - stopień plastyczności (liczba niemianowana),
w_n - wilgotność naturalna [% lub liczba niemianowana],
w_p - granica plastyczności [% lub liczba niemianowana],
w_L - granica płynności [% lub liczba niemianowana].

Granica plastyczności (w_p) jest to wilgotność jaką ma grunt na granicy stanu półzwartego i twardoplastycznego. Przy tej wilgotności wałeczek gruntu, podczas jego wałeczkowania na dłoni, pęka po osiągnięciu średnicy 3mm lub podniesiony za jeden koniec rozpada się na części.

Granicą płynności (w_L) nazywa się wilgotność gruntu na granicy stanu miękkoplastycznego i płynnego. Przyjmuje się, że granicy płynności odpowiada wilgotność gruntu, przy której bruzda wykonana w paście gruntowej umieszczonej w miseczce aparatu Casagrande'a, łączy się na długości 10 mm i wysokości 1 mm przy 25-tym uderzeniu miseczki o podstawę aparatu, w warunkach oznaczania określonych normą PN-88/B-04481.

Granicą skurczalności (w_s) nazywa się wilgotność gruntu na granicy stanu zwartego i półzwartego, przy której grunt pomimo dalszego suszenia nie zmniejsza swojej objętości i jednocześnie zaczyna zmieniać barwę na powierzchni na odcień jaśniejszy.

Obliczenie parametru I_L wykonuje się w celu dokładnego oznaczenia stanu gruntu.

Podział na stany i konsystencje gruntów spoistych przedstawia się następująco:

Konsystencja gruntu	Stan gruntu	Symbol	Wartości IL i wn
zwarta	zwarty	zw	IL < 0 oraz wn Ł ws
		półzwarty	pzw	IL Ł 0 oraz ws < wn Ł wL
	plastyczna	twardoplastyczny	tpl	0 < IL Ł 0,25 oraz wp < wn Ł wL
		plastyczny	pl	0,25 < IL Ł 0,5 oraz wp < wn Ł wL
		miękkoplastyczny	mpl	0,5 < IL Ł 1,0 oraz wp < wn Ł wL
płynna	płynny	pł	IL > 1,0 i wn > wL

 

Spoistość gruntu określa parametr zwany wskaźnikiem plastyczności I_p obliczany według wzoru:

Wskaźnik plastyczności określa plastyczne właściwości gruntu, wskazując ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny, a więc podając zakres wilgotności, w których grunt ma właściwości plastyczne.

Zależność między wartościami wskaźnika plastyczności a spoistością gruntu

Wskaźnik plastyczności [%]	Spoistość (rodzaj gruntu)
Ip Ł 1	niespoisty
1 < Ip	spoisty :
1 < Ip Ł10	mało spoisty
10 < Ip Ł 20	średnio spoisty
20 < Ip Ł 30	zwięzło spoisty
30 < Ip	bardzo spoisty

 

SPOSÓB WYKONANIA BADANIA

Aby określić stan gruntu spoistego należy wcześniej wyznaczyć wilgotność naturalną, granicę plastyczności i granicę płynności badanego gruntu.

I Oznaczenie wilgotności naturalnej

1. Wykonanie badania:
   - zważyć dwie parowniczki [ m_t ],
   - umieścić próbki gruntu w parowniczkach,
   - zważyć parowniczki wraz z gruntem [ m_mt ],
   - umieścić parowniczki wraz z gruntem w suszarce w temperaturze 105÷110^o C,
   - na następny dzień wyjąć parowniczki z suszarki, ostudzić, zważyć [ m_st ].

2. Otrzymane wyniki i obliczenie :

Wzór na wilgotność naturalną :

W_n = [(m_mt - m_st)/(m_st - m_t) ] *100%

m_mt1=29,15 g m_mt2=35,44 g

m_st1=27,83 g m_st2=33,97 g

m_t1 = 20,67 g m_t2 = 26,58 g

w_n1=[(29,15 g-27,83 g)/ (27,83g - 20,67 g)]*100%

w_n1=18,44%

w_n2=[(35,44 g -33,97 g)/ (33,97 g-26,58 g)]*100%

w_n2=19,89 %

w_nśr= (w_n1+ w_n2)/2

w_nśr =19,165 %

Δ=5%* w_nśr= 5%*19,165 %=0,96 %

І W_n1- W_n2 І= І18,44% - 19,89 %І =1,45 %

І W_n1- W_n2 І ≥ ∆ więc wartość średnia nie jest wartością ostateczną i należy przeprowadzić dodatkowe badania, ale dla potrzeb ćwiczenia wartość w_n przyjmuje 18,44 % .

II Oznaczenie granicy plastyczności

1. Wykonanie badania:

• zważyć dwie parowniczki,

• z jednorodnego gruntu formować kuleczkę o średnicy 7,0 mm i wykonać z niej wałeczek o średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykazuje spękań po osiągnięciu średnicy 3mm, ponownie formujemy kuleczkę i wykonujemy z niej wałeczek. Wałeczkowanie to powtarza się tyle razy, aż przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek popęka po osiągnięciu średnicy ok. 3 mm, albo podwieszony za jeden koniec przełamie się lub też rozpadnie na kilka oddzielnych kawałków,

• spękany wałeczek umieścić w parowniczce pod przykryciem (przykrycie stosujemy do momentu zważenia),

• badanie powtarzamy aż w obydwu parowniczkach znajdzie się co najmniej po około 5÷7 g gruntu,

• oznaczyć wilgotność wałeczków znajdujących się w parowniczkach.

Otrzymane wyniki i obliczenie :

w_p = [(m_mt - m_st)/(m_st - m_t) ] *100%

m_mt1=27,40 g m_mt2=29,91 g

m_st1=26,58 g m_st2=29,23 g

m_t = 21,84 g m_t = 25,42 g

w_p1=[(27,40 g-26,58 g)/ (26,58 g -21,84 g )]*100%

w_p1=17,30 %

w_p2=[(29,91 g -29,23 g)/ (29,23 g - 25,42 g)]*100%

w_p2=17,85 %

w_pśr= (w_p1+ w_p2)/2

w_pśr =17,575 %

Δ=10%* w_pśr= 10%*17,575 % = 1,758 %

І W_p1- W_p2 І= І 17,30 % -17,85 % І =0,55 %

І W_p1- W_p2 І ≤ ∆ więc wartość średnia jest wartością ostateczną , czyli

w_p =17,575 %

III Oznaczenie granicy płynności gruntu wg Casagrande'a

1. Wykonanie badania:

• zważyć 3 parowniczki,

• pobrać próbkę gruntu o objętości około 0,3 litra gruntu,

• rozetrzeć na jednolitą pastę usuwając z niej jednocześnie ziarna gruntu o średnicy większej od 2,0mm,

• przygotowaną pastą wypełnić miseczkę aparatu Casagrande'a w takiej ilości aby łączna masa miseczki oraz gruntu wynosiła 210 ±1g. Pasta powinna wypełniać tylko przednią część miseczki tworząc powierzchnię wklęsłą o maksymalnej grubości 9mm,

• wykonać w paście bruzdę za pomocą rylca skierowanego prostopadle do dna miseczki. (Bruzdę wykonuje się prostopadle do osi obrotu miseczki),

• założyć miseczkę do aparatu, wyzerować licznik, włączyć aparat,

• liczbę uderzeń określamy w momencie połączenia się dolnych brzegów bruzdy na długości 10mm i wysokości 1mm ( zapisać liczbę uderzeń),

• z miejsca połączenia bruzdy pobrać próbkę gruntu i umieścić na parowniczce w celu określenia wilgotności,

• badanie powtarzamy trzykrotnie dodając każdorazowo do pasty gruntowej wodę destylowaną.

Po każdorazowym dodaniu wody określić wilgotność gruntu oraz liczbę uderzeń, przy której zeszła się w wymaganym stopniu bruzda wykonana w gruncie. Liczba uderzeń mieścić się w granicach 12÷35.

3. Otrzymane wyniki i obliczenie :

W_l=[(m_mt - m_st)/(m_st - m_t) ] *100%

Przy 34 uderzeniach otrzymaliśmy:

m_mt=37,95 g

m_st=34,52 g

m_t = 24,72 g

w_l=[(37,95g-34,52g)/ (34,52g - 24,72 g)]*100%

w_l=35 %

Przy 27 uderzeniach otrzymaliśmy :

m_mt=44,28 g

m_st=39,91g

m_t = 27,58 g

w_l=[( 44,28 g-39,91g)/( 39,91g -27,58 g) ]*100%

w_l=35,44 %

Przy 24 uderzeniach otrzymaliśmy :

m_mt=44,25g

m_st=40,36 g

m_t = 29,87 g

w_l=[( 44,25 g-40,36g)/ (40,36g - 29,87 g)]*100%

w_l=37,08 %

IV Określenie stanu gruntu

Otrzymane z badań wielkości wilgotności naturalnej, granicy plastyczności, granicy płynności podstawiliśmy do wzoru:

• na stopień plastyczności

gdzie:

w_l=36% przy 25 uderzeniach

w_p =17,575 %

w_n =18,44%

I_L=(w_n- w_p):( w_l- w_p)= (18,44% - 17,575 %):(36%-17,575 %)= 0,047

• na spoistość gruntu

gdzie:

w_l=36% przy 25 uderzeniach

w_p=17,575 %

Ip=36% - 17,575 % =18,425 %

V. Wnioski.

W wyniku doświadczenia otrzymaliśmy następujące wartości:

w_n= 18,44 % ,

w_p = 17,575 % ,

w_L = 36 % przy 25 uderzeniach - granica płynności ,

I_L = 0,046 - stan gruntu ,

I_P = 18,425 % - spoistość gruntu ,

Wynika z nich , że grunt jest twardoplastyczny i średnio spoisty.

Wyniki pomiarów mogą zawierać błędy ze względu na możliwość popełnienia pomyłki w określaniu wilgotności naturalnej gruntu. Błędy mogły powstać w konsekwencji braku wprawy w wykonywania tego doświadczenia.

Politechnika Wrocławska

Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

Laboratorium Mechaniki Gruntów

Temat laboratorium:  Określenie stanu i spoistości gruntu spoistego.

Sprawdzający:

Mg inż. J. Stożyk

Wykonali:

Łukasz Zaorski 117237

Halina Mazurek 113784

Marcin Stasiak 118717

---