Politechnika Wrocławska Wrocław dnia 30.05.2003

Wydział Górniczy

Temat: Badanie ściśliwości i

wodoprzepuszczalności gruntów.

Prowadzący:

Mgr inż. J. Krążelewski

Wykonał:

Adam Nowak

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej oraz współczynnika ściśliwości gruntu a także omówienie wodoprzepuszczalności gruntów.

2. Wstęp teoretyczny.

Ściśliwość gruntów - jest to zdolność gruntów do zmniejszania swojej objętości pod wpływem obciążenia.

Współczynnik ściśliwości: jest to stosunek przyrostu wskaźnika porowatości do przyrostu naprężeń, które spowodowały przyrost wskaźnika porowatości

Wskaźnik ściśliwości obliczamy ze wzoru:

Konsolidacja - jest to proces zmiany objętości gruntu w czasie, zachodzący w wyniku wypływu wody z porów pod wpływem obciążenia zewnętrznego

Stopień zagęszczenia - stosunek zagęszczenia istniejącego istniejącego w warunkach naturalnych do maksymalnego zagęszczenia danego gruntu.

Modułu ściśliwości pierwotnej określamy z wzoru dla niedużych zakresów obciążeń:

gdzie: M₀ - moduł ściśliwości pierwotnej [kPa, MPa],
ε - odkształcenie względne próbki,
h_i-1 - wysokość próbki w edometrze przed zwiększeniem naprężenia z s_i-1 do s_i [mm],
h_i - wysokość próbki w edometrze po zwiększeniu naprężenia z s_i-1 do s_i [mm],
∆h_i - zmniejszenie wysokości próbki w pierścieniu edometru po zwiększeniu obciążenia

∆h_i = h_i-1 - h_i [mm].

Wodoprzepuszczalność - zdolność gruntu do przepuszczania wody siecią kanalików, utworzonych z jego porów.

Opór, jaki stawia grunt przepływającej wodzie przy jej przepływie, zależy w głównej mierze od:

• uziarnienia gruntów,

• porowatości gruntów,

• składu mineralnego szkieletu gruntowego i rodzaju kationu wymiennego,

• temperatury wody

Miarą wodoprzepuszczalności gruntu jest tzw. stała k, zwana również stałą Darcy'ego, określająca zależność między spadkiem hydraulicznym i a prędkością przepływu wody w gruncie v:

v=k*i

gdzie: v - prędkość przepływu wody [m/s],
i - spadek hydrauliczny (liczba niemianowana),
k - współczynnik wodoprzepuszczalności, posiada miano prędkości [m/s];

Stała k jest wielkością charakterystyczną dla danego ośrodka gruntowego, określa prędkość przepływu wody przez grunt przy temperaturze t=10^oC.

Stała k gruntów drobnoziarnistych (gliny, iły) dochodzić może nawet do 10^-12m/s, dla żwirów przekracza niekiedy 10^-3m/s i może przyjmować wartości kilku mm na sekundę.

Wskaźnik wodoprzepuszczalności k_t przy temperaturze t [^oC] należy obliczyć według wzoru:

gdzie:
Q - objętość wody [m³], która przepłynęła przez próbkę w czasie T [s],
A - powierzchnia przekroju próbki [m²],
i - spadek hydrauliczny, ∆h/h,

Otrzymany wskaźnik k_t należy przeliczyć w odniesieniu do temperatury 10^oC według wzoru:

w którym t oznacza temperaturę wody podczas badania.

Badanie ściśliwości gruntu w endometrze polega na stopniowym obciążaniu próbki gruntu umieszczonej w metalowym pierścieniu.

Po usunięciu obciążenia nastąpi odprężenie gruntu z tym ze, grunt nie wróci do swojej dawnej postaci, gdyż nastąpiło częściowe zgniecenie ziaren i wzajemne przemieszczenie się poszczególnych cząstek. Zjawiskom tym towarzyszy zagęszczenie gruntu a tym samym zmniejszenie porowatości i wskaźnika porowatości

---