Sprawozdanie z gruntoznawstwa

Temat:

Ocena gruntów jako podłoża i materiału budowlanego

Wykonał: Sprawdzający:

Jan Górski dr. Emilia Janeczko

Gr. III. Ocena gruntu jako podłoża budowlanego

1.Określenie rodzaju gruntu.

Na Podstawie 4 krzywych uziarnienia gruntu jak również Trójkąta Fereta określiłem rodzaj 4 gruntów. Wyniki przedstawiają się następująco:

Numer Gruntu:	Frakcja kamienista	Frakcja żwirowa	Frakcja piaskowa	Frakcja pyłowa	Frakcja iłowa	Rodzaj Gruntu
1	33%	28%	39%	0%	0%	Żwir
2	0%	44%	22%	34%	0%	Pospółka
3	0%	0%	43%	19%	38%	Ił
4	0%	0%	21%	16%	63%	Ił

2.Właściwości fizyczne gruntu

a. Wskaźnik różnoziarnistości U

Wskaźnik ten określany jest jako iloraz U₁₀ i U₆₀

Numer gruntu	U10	U60	U= U10/U60	Charakterystyka opisowa
1	0,3	24	80	Bardzo różnoziarnisty
2	0,005	3	600	Bardzo różnoziarnisty
3	Brak danych	0,1	Brak danych	Brak danych
4	Brak danych	0,0015	Brak danych	Brak danych

Brak danych w przypadku gruntów nr 3 i 4 wynika z zakończenia wykresów krzywych uziarnienia na cząstkach o średnicy 0,001 mm. Jednakże w praktyce dla gruntów drobno ziarnistych róznoziarnistość jest mało istotną cecha.

b. Granice konsystencji

Określa je się na podstawie tablic zestawionych dal poszczególnych typów gruntów i wyróżniamy tu

• granice plastyczności gruntu W_L

• granice płynności gruntu W_P

• współczynnik plastyczności I_P = W_L - W_P

Powyższe charakterystyki dla moich gruntów przedstawia poniższa tabela

Numer gruntu	WL [%]	WP[%]	IP = WL - WP[%]	Charakterystyka opisowa
1	Brak danych	Brak danych	Brak danych	Brak danych
2	Brak danych	Brak danych	Brak danych	Brak danych
3	55	22	33	Bardzo spoisty
4	55	22	33	Bardzo spoisty

Brak danych dla pierwszych dwóch gruntów wynika z tego iż dla gruntów gruboziarnistych nie opisujemy powyższych własności.

c. Wilgotność

Numer gruntu	Wopt	Wn
1	8%	4%
2	10%	6%
3	16%	22%
4	16%	22%

d. Ciężary objętościowe

Numer gruntu	γd[g/cm^3]
1	1,9
2	1,85
3	1,8
4	1,8

e. Kapilarność bierna

Numer gruntu	Hknb [m]	Charakterystyka opisowa
1	Brak danych	Nie wysadzinowy
2	Brak danych	Nie wysadzinowy
3	1,5	Wysadzinowy
4	1,5	Wysadzinowy

f. Współczynnik filtracji

Numer gruntu	K10[cm/s]
1	10
2	1
3	10^-8
4	10^-8

3. Ustalenie warunków gruntowo wodnych

Na podstawie znanych poziomu wody gruntowej H_w i głębokości przemarzania gruntu H_p jak również kapilarności biernej niebezpiecznej H_knb schematycznie przedstawiam warunki jakie kształtują się w poszczególnych gruntach.

4. Ocena nośności (CBRiE)

Numer gruntu	CBRiE [%]	Charakterystyka opisowa
1	35	Dobrze nośny
2	25	Dobrze nośny
3	<6	Nie nośny
4	<6	Nie nośny

5. Ogólna charakterystyka gruntów

Pierwszym moim gruntem jest żwir, który charakteryzuje się bardzo dużą różnoziarnistością, małymi wskaźnikami wilgotności i brakiem kapilarności biernej niebezpiecznej a posiadaniem za to wysokiego współczynnika filtracji. Jest on gruntem nie wysadzinowym i dobrze nośnym Fakty te sprawiają, że z punktu widzenie drogownictwa jest to bardzo dobry grunt. Może on dzięki dużej nośności zostać wykorzystany jako cenna składowa warstwy jezdnej.

Kolejnym gruntem jest pospółka. Jest to grunt o trochę gorszych właściwościach w stosunku do poprzedniego. Jest ona co prawda bardziej różnoziarnisty jednakże ma mniejszy współczynnik filtracji i jest mniej nośna niż żwir. Mimo to jest ona nadal gurtem o dużej przepuszczalności i bez kapilarności biernej niebezpiecznej co sprawia że jest ona również bardzo pożądanym gruntem z punku widzenia drogownictwa.

Ostanie dwa grunty to dwa iły o różnym uziarnieniu jednakże oba na leżą do tej samej grupy utworów geologicznych to też ich własności fizyczne są podobne i dlatego w tablicach zostały uśrednione do jednakowych. Są to grunty diametralnie różne od poprzednich. Są one bardzo spoiste i mało przepuszczalne dla wody a ponadto mają dużą kapilarności bierna niebezpieczną co sprawia że są typowymi gruntami wysadzinowymi. Zaliczają się one również do gruntów nie nośnych. Wszystko to sprawia że z interesującego mnie punktu widzenia są gruntami złej jakości.

II. Ocena gruntu jako materiału budowlanego.

1. Przydatność gruntu na nasypy.

Pierwsze dwa grunty przez to ze charakteryzują się dużą różnoziarnistością a co za tym idzie są podatne na zagęszczanie są bardzo dobrymi gruntami na nasypy. Za ich wykorzystaniem na nasypy przemawia również fakt iż są to grunty gruboziarniste a wiec nie plastyczne. Cecha ta sprawia że nie wpływa na nie negatywnie nadmiar wody.

Dwa ostatnie iły jako drobno ziarniste i plastyczne a ponadto występujące naturalnie w wilgotności wyższej niż optymalna nie bardzo nadają się na nasypy.

2. Przydatność gruntów na warstwę odsączającą i filtracyjną

Dwa pierwsze grunty są bardzo dobre na warstwę odsączającą gdyż maja bardzo wysoki współczynnik filtracji i nie posiadają wcale kapilarności biernej niebezpiecznej. Oczywiście żwir mający filtrujący wodę dziesięć razy szybciej niż pospółka będzie się bardziej nadawał na opisywaną warstwę niż bardziej różnoziarnista pospółka.

Iły zupełnie nie nadają się na warstwę odsączającą jako grunty wysadzinowe o bardzo małym współczynniku filtracji.

3. Przydatność gruntu do stabilizacji

a. Stabilizacja granulometryczna

W moim przypadku nie jest możliwe stworzenie żadnej mieszanki optymalnej z posiadanych gruntów a względy ekonomiczne przemawiają za tym ze nie należy stosować tego rodzaju stabilizacji kiedy z użyciem składników zakupionych toteż proponuje nie stabilizować żadnego gruntów metodą granulometryczną.

b. Stabilizacja wapnem

Stabilizacje tego typu wykonuje się w celu polepszenia właściwości fizycznych gruntów spoistych przeznaczonych na podłoże pod warstwę jezdną drogi.

Do tego typu stabilizacji wybrałem bardziej spoistych z moich iłów czyli grunt numer 4. Przy tego rodzaju stabilizacji należy dokonać bardzo szczegółowej analizy gruntu w celu określenie odpowiedniej dawki wapna potrzebnej do stabilizacji. Jest to o tyle istotne iż dodanie nawet kilku procent więcej wapna niż należ może spowodować duże pogorszenie właściwości gruntu zamiast je poprawić. Istotna jest też zawartość cząstek organicznych, która nie może przekraczać 10% Poniżej przedstawiłem przykładowe obliczenia dla wybranego gruntu przyjmując że dawka wapna wynosi 8,7 % a wilgotność aktualna gruntu jest równa 10%.:

Ilość wapna obliczamy z wzoru:

W_wp=γ_d*h*x h- głębokość stabilizacji

x -procentowy dodatek wapna 8÷9%

ilość wody obliczamy z wzoru:

W_w=γ_d*h*(W_opt -W_akt) W_opt - wilgotność optymalna

W_akt - wilgotność aktualna

W_wp=180*0,15*0,087=2,35kg/m²

W_w=180*0,15*(0,16-0,10)=1,62 l/m²

c. Stabilizacja popiołami lotnymi z węgla brunatnego.

Ta stabilizacja jest stosowana zastępczo ze stabilizacją wapnem. Ma ona ten sam cel jedynie dawka używanego stabilizatora jest większa i wynosi od kilkunastu to dwudziestu kilku procent. Tak proponował bym zastabilizować drugi z moich iłów.

d. Stabilizacja cementem.

Stabilizacji tej używamy przy stabilizacji gruntów sypkich w celu uzyskania samodzielnej warstwy jezdnej. Tutaj reżim ilości stabilizatora jest mniejszy niż przy wapnie gdyż dodanie zbyt dużej ilości cementu kończy się jedynie nieproporcjonalnym do kosztów zwiększeniem nośności nawierzchni. Zawartość cementu nie waha się w granicach 6-12%. Stabilizacje tą można wykonać na gruntach o pH nie mniejszym niż 4,5. Przy gruntach bardziej kwaśnych można przed planowaną stabilizacją zalkalizować glebę dodając na 3 tygodnie przed stabilizacją 6% wapna zwiększając tym samym pH do dopuszczalnego poziomu. Idealnym gruntem do tego rodzaju stabilizacji jest pospółka gdyż zawiera zarówno frakcje szkieletowe jak i pyłowe. Dlatego też ja dysponując tym właśnie typem gruntu proponuje go zastabilizować właśnie cementem. Oto stosowne obliczenia

Ilość cementu obliczamy z wzoru:

W_c=γ_d*h*x h- głębokość stabilizacji

x -procentowy dodatek cementu

ilość wody obliczamy z wzoru:

W_w=γ_d*h*(W_opt -W_akt) W_opt - wilgotność optymalna

W_akt - wilgotność aktualna

Dodatek cementu 8%

W_wp=185*0,15*0,08=2,16kg/m²

W_w=185*0,15*(0,10-0,06)=1,11 l/m²

e. Stabilizacja żużlem granulowanym

Jest to alternatywny sposób stabilizacji gruntów sypkich polegający na dodaniu do gruntu do 20% żużlu granulowanego i z mieszaniny tych składników uformowaniu nawierzchni jezdnej.

f. Stabilizacja lepiszczem bitumicznym (AUG)

Kolejny sposób na stabilizacje gruntów sypkich polegający na dodaniu do gruntu kilkunastu procent upłynnionego asfaltu i po stworzeniu mieszaniny uformowaniu nawierzchni jezdnej. Wymaga on jednak specjalnego urządzenia do odpowiedniego wprowadzania asfaltu do podłoża czyli tzw. wtryskarki.

g. Stabilizacja żywicami syntetycznymi.

Polega na pokryciu powierzchni uformowanej już jezdni z sypkiego gruntu cienką warstwą żywic syntetycznych i stworzeniem w ten sposób nawierzchni jezdnej.

Wybór pomiędzy trzema ostatnimi metodami stabilizacji podyktowany powinien być rachunkiem ekonomicznym lub szczególnymi potrzebami lokalnymi.

H_w = 2.5m

Grunt 1 i 2

Grunt 3 i 4

H_p = 1,2 m

Próg bezpieczeństwa = 0,2m

Możliwy wykop = 1,1 m

Próg bezpieczeństwa = 0,2m

H_p = 1,2 m

H_knb = 1,5 m

Konieczny nasyp = 0,4 m

H_knb = 0 m

---