Wydział Budownictwa Politechnika Wrocławska

Lądowego i Wodnego Instytut Geotechniki i Hydrotechniki

Zakład mechaniki gruntów

Ćwiczenie laboratoryjne z mechaniki gruntów I

Temat: Oznaczenie podstawowych cech fizycznych gruntu.

Rok studiów III Wykonała: Kamila Stępień

Semestr 5 (zimowy) Prowadzący: dr Joanna Stróżyk

Rok akademicki 2007/2008

Grupa: poniedziałek nieparzysty,

Godz. 9:15

1. WSTĘP

Cechy fizyczne gruntu można podzielić na podstawowe i od nich pochodne, które oblicza się na podstawie cech podstawowych. Do podstawowych cech fizycznych gruntów zalicza się wilgotność, gęstość właściwą i gęstość objętościową. Cechy te wyznacza się na podstawie badań laboratoryjnych.

Mając oznaczone podstawowe cechy fizyczne gruntu, można obliczyć cechy od nich pochodne, do cech pochodnych należą : gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ( ρ_d ) , ciężar objętościowy szkieletu gruntowego ( γ_d ), porowatość (n), wskaźnik porowatości ( e ), szczelność ( m. ), wilgotność całkowita ( w_r ), stopień wilgotności ( s_r ), gęstość objętościowa ( ρ' ) i ciężar objętościowy ( γ' ) gruntu przy całkowitym wypełnieniu porów wodą, gęstość objętościowa

(ρ_sr ) i ciężar objętościowy ( γ_sr ) gruntu poniżej zwierciadła wody po uwzględnieniu wyporu. Znajomość podstawowych cech fizycznych jest również niezbędna do określenia: stopnia wilgotności, stopnia zagęszczenia, stopnia plastyczności i wskaźnika zagęszczenia.

2. OZNACZENIE WILGOTNOŚCI NATURALNEJ

Przez pojęcie wilgotności rozumie się stosunek masy wody zawartej w danej próbce gruntu do masy tej próbki po wysuszeniu, wyrażony w procentach:

Wilgotność naturalną określa się w następujący sposób: z gruntu o naturalnej wilgotności NW lub NNS należy pobrać dwie próbki, następnie zważyć je i wstawić do suszarki. Próbki należy suszyć w temperaturze

105oC-110oC do chwili, gdy masa próbki nie ulega zmianie. Po wysuszeniu wyjmuje się grunt z suszarki i wstawia do ekscylatora w celu ochłodzenia. Po ochłodzeniu próbki, należy ją zważyć. Wilgotność naturalną badanego gruntu oblicza się za wzoru

Wilgotność gruntu oblicza się ze wzoru:

gdzie:

w - wilgotność

m._mt - masa naczynka z gruntem mokrym

m._st - masa naczynka z gruntem suchym

m._t - masa naczynka pustego

Dla badanej próbki wilgotność naturalna wynosi 22,17%.

3. OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ

Gęstością objętościową gruntu (ρ nazywamy stosunek masy próbki gruntu w stanie wilgotnym do jej objętości:

Wyznaczenie ρ gruntu wykonuje się metodą pierścienia tnącego. Początkowo sprawdza się objętość i wagę pierścienia. Następnie przygotowuje się próbkę gruntu. W tym celu wyrównuje się nożem powierzchnię bryły gruntu o nienaruszonej strukturze.

Ustawia się pierścień z nakładką zaostrzoną krawędzią na wyrównanej powierzchni i równomiernie naciskając nakładkę.

Wypełniony pierścień wyjmuje się z gruntu, oczyszcza się jego zewnętrzne ściany, grunt wyrównuje równo z krawędziami pierścienia. Waży się pierścień z gruntem.

Gęstości objętościową (ρ) liczy się ze wzoru:

gdzie: m_mt - masa pierścienia wraz z gruntem

m_t - masa pierścienia

V_p - obiętość pierścienia

Dla badanej próbki

4. OZNACZANIE GĘSTOŚCI WŁAŚCIWEJ

Gęstością właściwą nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości tego szkieletu i obliczamy ją ze wzoru:

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego jest parametrem określającym szkielet gruntu, jej wartość zależy od składu mineralogicznego i innych domieszek w nim zawartych.

Gęstość właściwą można określać dwoma metodami: metoda piknometru i metoda przyrządu Le Chateliera.

Oznaczenia tego nie wykonano w laboratorium.

Wartość gęstości właściwej badanego gruntu odczytano z normy i wynosi ona
.

5. WYZNACZENIE CECH POCHODNYCH GRUNTU

a). Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego

Gęstością objętościową szkieletu gruntowego (ρ_d) nazywamy stosunek masy cząstek mineralnych znajdujących się w danej próbce do objętości całkowitej próbki:

Dla badanej próbki

b). Porowatość

Porowatość gruntu to stosunek objętości porów w danej próbce gruntu do jej całkowitej objętości. Porowatość oblicza się ze wzoru:

Dla badanej próbki

c). Wskaźnik porowatości

Wskaźnikiem porowatości gruntu nazywamy stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego. Wskaźnik porowatości obliczamy ze wzoru:

Dla badanej próbki

d). Wilgotność całkowita

Grunt ma wilgotność całkowitą, gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą. Wilgotność całkowitą oblicz się ze wzoru:

Dla badanej próbki

e). Stopień wilgotności

Stopniem wilgotności (S_r) nazywamy stosunek objętości wody znajdującej się w porach badanej próbki gruntu do całkowitej objętości porów w tej próbce:

Dla badanej próbki

Uzyskana wartość liczbowa oznacza, jaką część objętości porów znajdujących się w badanym gruncie zajmuje woda. Stopień wilgotności może mieć maksymalną wartość równą 1.00 wówczas gdy wszystkie pory znajdujące się w gruncie są wypełnione wodą. W zależności od stopnia wilgotności rozróżnia się następujące stany wilgotności gruntów sypkich:

suchy 0 < S_r <= 0,4

wilgotny 0,4 < S_r <= 0,8

mokry 0,8 < S_r <= 1,0

6. WNIOSKI

1

---