Rozpoznanie geotechniczne dane dotyczące warunków gruntowo-wodnych: genezy, rodzaju, własności fizycznych, chemicznych i mechanicznych, poziomu wód gruntowych. Decyduje o wielkości obciążeń dopuszczalnych, rodzaju konstrukcji, sposobie i głębokości posadowienia i o rodzaju materiału na fundamenty.
Wykopy badawcze w celu sprawdzenia, czy podłoża gruntowego nie stanowią nasypy. Dają b. wyraźny obraz uwarstwienia gruntu, umożliwiają ustalenie poziomu glejowego, przebiegu powierzchni poślizgów, stopnia spękania skał, upadu warstw, głębokości i stopnia zwietrzenia itp. Max 2÷3 m.
Wiercenia badawcze umożliwiają zbadanie gruntu do znacznej głębokości. W pobliżu fundamentów, poza ich obrysem. Dla małych budynków min. 3 otwory nie w jednej linii. Dla większych - min. 5: 4 w narożach, 1 w środku (rozstaw <= 30 m). Głębokość 8÷12 m.
A - Próbki o nienaruszonej strukturze i zachowanej wilgotności naturalnej (NNS) można na nich zrobić wszystkie badania. Rura 100 x 250 mm. Krążki drewniane lub z papy + 3 razy parafinowanie B - Próbki o naruszonej strukturze, lecz zachowanej wilgotności naturalnej (NW) zachowują wilgotność i uziarnienie, nadają się tylko do niektórych badań. Nierdzewne puszki, słoiki lub weki. C - Próbki o naruszonej strukturze i niezachowanej wilgotności naturalnej (NU) Tylko uziarnienie. Skrzynki drewniane lub worki płócienne
Analiza granulometryczna (uziarnienia) Nazwę gruntu określa się wyłącznie na podstawie procentowej zawartości poszczególnych frakcji. Analizę sitową (rozsegregowanie gruntu pod wzgl. wielkości ziarn wg wymiarów oczek sit) stosuje się do gruntów, których wymiary ziarn są większe niż 0,06 mm. Wykonanie: Potrzebne jest 8 sit (25, 10, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,1, 0,071 lub 0,063 mm), wstrząsarka, suszarka, waga. Grunt wysuszyć do stałej masy w 105÷110 °C, wyrzucić ziarna > 40 mm. Masa próbki: 200÷250 g piasku drobnego, 250÷500 g piasku średniego, 500÷5000 g piasku grubego, żwiru lub pospółki. Jeśli cząstki się zlepiają, to przetrzeć w wodzie i policzyć ile było iłów. Zawartość frakcji Zi = mi / ms * 100%, gdzie mi - masa frakcji pozostałej na sicie, ms - masa całej próbki. Potem robi się wykres krzywej uziarnienia. Metodę areometryczną (rozsegregowanie gruntu według wymiarów cząstek na podst. szybkości ich opadania w wodzie wg prawa Stokesa) stosuje się do określenia składu ziarnowego gruntów, których cząstki mają średnice zastępcze < 0,06÷0,074 mm. Metoda kombinowana: ziarna o d > 0,06 mm i średnice zastępcze < 0,06 mm. Wykonanie: Areometr składa się z nurnika i jego przedłużenia w kształcie rurki. W dolej częsci znajduje się obciążenie, na rurce jest podziałka. Potrzeba: sito o boku oczka 0,071 lub 0,063 mm, areometr wyskalowany na 20 °C, waga, kolby stożkowe 750÷1000 ml, cylindry pomiarowe 1000 ml i d = 60÷65 mm, termometr, woda destylowana, amoniak 25%, mieszadełko. Pobrać grunt w stanie wilgotności naturalnej: 30÷40 g iłów, 40÷60 g glin, glin pylastych i pyłów, 60÷80 g Gp i Pg, 80÷150 g P. Wymieszać z wodą destylowaną do uzyskania konsystencji miękkoplastycznej i pozostawić na kilkanaście godzin do namoknięcia. Pobrać dwie próbki do oznaczenia wilgotności i jedną do oznaczenia gęstości właściwej. Potem obliczyć masę szkieletu próbki ms = 100*mm / (100 + w), mm - masa w stanie wilgotnym [g], w wilgotność [%]. Wymieszać, dodając wody dest. i stabilizator (amoniak - 3 ml na 1000 ml zawiesiny). Zlać na sito i wymyć cząstki większe niż oczko sita, wysuszyć je i poddać analizie sitowej, jeśli jest ich > niż 10% suchej masy próbki. Resztę zlać do kolby stożkowej i gotować przez ½ godziny. Ostudzić i przelać do cylindra, dopełnić wodą dest. do 1000 ml dodając stabilizator. Wymieszać, postawić na stole i włączyć stoper. Pomiary po 30 s, 1, 2, 5, 15, 30 m, 1, 2, 4, 24 h. Uwzględnić poprawki: na menisk i na temperaturę. Średnice zastępcze dT na poziomie HR oblicza się ze wzoru: dT = k*dwzm dwz średnica wzorcowa, k = 0,25 sqrt(HR). Jeśli ρs < 2,65 lub > 2,80 g/cm3, to dT = sqrt(18 / (ρs - ρw) * n /g *HR / T), Zawartość cząstek ZT o średnicach mniejszych niż dT wyznacza się ze wzoru: ZT = [100 * ρs / ms(ρs - ρw)] * (RT + c +R + a)
Trójkąt Fereta równoboczny, każdy bok podzielony na 100 równych części, do każdego przydzilona jest jedna frakcja: piaskowa, pyłowa lub iłowa. Z punktów podziału boków są poprowadzone linie || do pozostałych dwóch boków. Utworzonym w ten sposób polom przypisane są nazwy gruntów. W każdym punkcie suma frakcji wynosi 100%.
Analiza makroskopowa wyniki przybliżone. Wzrok, dotyk i doświadczenie. Cel: określenie nazwy gruntu, stanu, barwy, wilgotności, zawartości węglanu wapnia. Grunty spoiste - po wyschnięciu utrzymują się w grudkach, tworzą bryłki, które przy podnoszeniu nie rozsypują się. Wilgotne dają się wałeczkować. Nazwa: piasek gruby z 3 m, średni z 1 m, drobny z 30 cm. Grunty sypkie - w stanie suchym rozsypują się pod własnym ciężarem i nie tworzą grudek, lub tak słabe, że nie dają się podnieść. W stanie wilgotnym utrzymują się w grudkach, ale nie dają się wałeczkować. Nazwa: wałeczkowanie: kulkę o d = 6÷7 mm rozwałkować do 3 mm. Powtarzać, aż popęka. Jeżeli nie daje się wałeczkować lub pęka podłużnie, to mało spoisty (piasek gliniasty, pył piaszczysty, pył). Jeżeli pęka poprzecznie i brak połysku od początku do końca, to średnio spoisty (glina piaszczysta, glina i glina pylasta). Jeżeli najpierw brak połysku, a potem się pojawia i pęka poprzecznie, to spoisty zwięzły (glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina pylasta zwięzła). Jeśli połysk jest zawsze i pękanie poprzeczne, to bardzo spoisty (ił piaszczysty, ił, ił pylasty). Dwie kulki; rozbieżności, to jeszcze trzecia. rozmakanie: wysuszyć grunt do stałej masy, pobrać grudkę o d = 10÷15 mm i umieścić na siatce o boku oczka 5 mm w wodzie. Mało spoiste - do 5 min., spoiste - 5 min do kilku dni. rozcieranie w wodzie: gdy wyczuwa się dużo ziaren piasku, to grupa I, mało, to grupa II, piasek niewyczuwalny, to grupa III. Próbka gruntu piaszczystego i pylastego szybko zmniejsza objętość. Grunty ilaste zachowują się jak mydło. Stan gruntu: z wałeczkowania. Zwarty: zbyt suchy i twardy. Półzwarty: daje się z niego utworzyć kulka, ale wałeczek pęka za pierwszym razem. Płynny: rozmazuje się w dłoni. Barwa: barwę podstawową umieszcza się na końcu opisu Wilgotność: (NW) suchy: grudka zgniatana w palcach nie odkształca się i nie pęka lub gdy pęknie, zostawia suchy proszek (piaski: ziarna oddzielają się od siebie). Mało wilgotny: odkształca się plastycznie, ale nie zostawia śladu wilgoci na ręce. Wilgotny: ręka lub papier pozostają wilgotne. Mokry: ściskany w ręce odsącza wodę. Nawodniony: odsącza wodę grawitacyjnie. Zawartość węglanu wapnia: 1-2 krople 20 % HCl (NW i NNS). Ślady lub brak reakcji: <1%. 1-3: burzy słabo i krótko. 3-5: intensywnie, lecz krótko. >5: intensywnie i długo.
Podstawowe własności fizyczne gruntów: Wilgotność naturalna: wn = mw / ms * 100%. (NNS lub NW) 2 próbki o masach co najmniej: 500 g gruntów gruboziarnistych po oddzieleniu ziarn > 25 mm; 50 g piasków i pyłów; 30 g pozostałych gruntów drobnoziarnistych. Włożyć do zważonych tygli, zważyć, włożyć do suszarki (105-110°C) do stałej masy. Chłodzić w eksykatorze. Zważyć, znowu posuszyć (1 h), ostudzić i zważyć, jeśli taka sama masa, to ok. wn = (mmt - mst) / (mst - mt) , mmt - masa próbki wilgotnej w parowniczce, mst - masa próbki suchej w parowniczce, mt - masa parownicy. Wynik jak niżej. Gęstość objętościowa: ρ = mm / V = (ms + mw) / (Vs + Vp) W wodzie za pomocą parafiny: W pierścieniu metalowym: (NNS NW) waga, pierścień metalowy, suwmiarka, nóż. Zmierzyć d wew. i h pierścienia, V = *D2*h / 4, zważyć pierścień, wcisnąć w grunt, obciąć nożem, zważyć pierścień z gruntem. ρ = (mmt - mt) / Vp. Na 2 próbkach. Średnia arytmetyczna, odchyłki <5% wartości średniej; jeśli >5%, to wykonać jeszcze 2 i za wynik przyjąć średnią z trzech najmniej różniących się. W cylindrze stalowym: Za pomocą rtęci: waga, naczynie 300 cm3 z równą krawędzią górną, 5-6 kg rtęci, płytka szklana z 3 kołeczkami, dwie kuwety, parowniczka, nóż. (NNS) wyciąć nożem 2 kostki o V = 10 cm3. Wygładzić nożem i zważyć. Krystalizator wstawić do kuwety i napełnić rtęcią aż do przelania. Menisk rtęci wycisnąć płytką. Włożyć kostkę do rtęci i przydusić ją płytką. Wypchniętą rtęć wlać do zważonej wcześniej parowniczki i zważyć parownicę z rtęcią. To samo z drugą kostką. ρ = (mm * ρh) / mr, mm - masa próbki w stanie wilgotnym, ρh - gęstość właściwa rtęci, mr - masa rtęci wypchniętej przez grunt. Gęstość właściwa: ρs = ms / Vs. Kolba (piknometr) o pojemności 200 ml i grubości szyjki >= 6 mm, na szyjce stała kreska pozwalająca ustalić położenie menisku. Próbkę gruntu do suszarki, T <= 100°C. Po wysuszeniu grunt rozetrzeć w moździerzu i przesiać przez sito 2 mm, znów do suszarki do stałej masy (105÷110 °C), ostudzić w eksykatorze. Kolbę zważyć, wsypać grunt o masie: 40-50 g piasków gliniastych, pyłów i pyłów piaszczystych, 35-40 g glin, glin piaszczystych, glin pylastych, 25-30 g glin zwięzłych, iłów i iłów pylastych. Dolać wody dest. do 2/3 kolby i na palnik, gotować ½ h (żeby usunąć bąbelki powietrza i rozdzielić poszczególne ziarna), oziębić i dolać wody dest. pod kreskę, wstawić do kąpieli wodnej i po 2 h zmierzyć temperaturę, jeśli jest różna na różnych głębokościach, to wymieszać, dolać do kreski pipetą. ρs = ρw*(mg - mt) / (mwt + (mg - mt) - mwg) , mg - masa gruntu suchego w kolbie, masa kolby, mwt - masa kolby wypełnionej wodą dest. do kreski, mwg - masa kolby z gruntem i wodą do kreski
Pochodne własności fizyczne: Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego: ρd = ρ / (1 + w) Porowatość: n = Vp / V = (ρs - ρd) / ρs = e / (1 + e) Stopień porowatości: e = Vp / Vs = n / (1 - n) = (ρs - ρd) / ρd Wilgotność całkowita Stopień wilgotności: Sr = Vw / Wp = (mm - ms) / (ρw*(1- ms/ρs)) = wn * ρs / (e * ρw) |
|
|
|
|
|