LABORATORIUM Z MECHANIKI GRUNTÓW

1. BADANIE MAKROSKOPOWE

1. W jaki sposób można makroskopowo odróżnić grunt spoisty od niespoistego?

Grunt spoisty po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego tworzy zwarte grudki. Grunt niespoisty natomiast po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego stanowi niezwiązane ze sobą grudki lub cząstki, rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem (siła ok. 1N).

2. Makroskopowe określanie rodzaju gruntów niespoistych.

Rodzaj gruntów niespoistych określa się na podstawie wielkości i zawartości ziarna poszczególnych frakcji, ustalonych oceną makroskopową lub ewentualnie za pomocą lupy z podziałką.

3. Makroskopowe określanie rodzaju gruntów spoistych.

Polega na ocenie spoistości gruntu na podstawie próby wałeczkowania i rozcierania w wodzie. Próba wałeczkowania służy do oceny spoistości gruntu, zaś próba rozcierania w wodzie - do oceny zawartości frakcji piaskowej. W przypadkach wątpliwych należy dodatkowo wykonać próbę rozmakania.

4. Jakie cechy gruntu można określić w badaniach makroskopowych?

Spoistość, rodzaj gruntu, stan gruntu, wilgotność, barwę, klasę zawartości węglanów.

5. Makroskopowe określanie stanu gruntów spoistych.

Stan gruntów spoistych należy oznaczać na podstawie liczby kolejnych wałeczkowań tej samej kulki gruntu, biorąc pod uwagę ile razy uzyskano wałeczek o średnicy 3mm bez jego uszkodzeń.

6. Makroskopowe określanie wilgotności gruntów.

Grunt określamy jako suchy, mało wilgotny, wilgotny, mokry lub nawadniamy w zależności jak jego próbka zachowuje się przy zgniataniu, przyłożeniu do ręki lub papierka filtracyjnego, obserwacji odsączania się z niego wody.

7. Jakie próbki pobiera się do badań laboratoryjnych?

Są to próbki pobierane z dna wykopu o naturalnej strukturze NNS, naturalnej wilgotności NW lub wilgotności w stanie powietrzno-suchym i naturalnej gęstości objętościowej.

8. Jak zmienia się barwa gruntu ze zmianą wilgotności gruntu?

Wraz ze wzrostem wilgotności odcień barwy staje się ciemniejszy.

2. BADANIE GĘSTOSCI OBJĘTOŚCIOWEJ, GĘSTOŚCI WŁAŚCIWEJ I WILGOTNOSCI NATURALNEJ GRUNTU

1. Co to jest wilgotność naturalna gruntu?

Wilgotność naturalna jest to stosunek masy wody zawartej w badanej próbce gruntu do masy jej szkieletu gruntowego (w procentach lub liczbie bezwzględnej).

2. Jaką próbkę gruntu pobiera się do badania wilgotności naturalnej, gęstości objętościowej i gęstości właściwej szkieletu gruntowego?

Próbki w terenie należy pobierać tak, aby nie nastąpiło rozsegregowanie ich składników i aby została zachowana ich naturalna wilgotność i gęstość objętościowa.

3. Podać definicję gęstości objętościowej gruntu.

Gęstość objętościowa gruntu jest to stosunek masy próbki gruntu do jej objętości.

4. Co to jest gęstość właściwa szkieletu gruntowego?

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego jest to stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości wszystkich ziaren i cząstek szkieletu.

5. Podać zależność między gęstością objętościową a ciężarem objętościowym gruntu.

γ = ρ  g, g = 9,81

6. Sposoby określania gęstości objętościowej gruntu.

• Metoda wyporu hydrostatycznego w cieczach organicznych,

• Metoda wyporu hydrostatycznego w wodzie,

• Metoda wyporu rtęci,

• Przy zastosowaniu pierścienia o określonej objętości,

• Przy zastosowaniu cylindra o określonej objętości,

• Podać definicję gęstości objętościowej szkieletu gruntowego.

Gęstością objętościową szkieletu gruntowego nazywamy masę ziaren i cząstek stałych w jednostce objętości gruntu.

8. Co to jest porowatość i wskaźnik porowatości gruntu? Podać zależność między nimi.

Porowatością nazywamy stosunek objętości porów V_p do objętości całego gruntu V (szkielet gruntu plus pory): n = V_p / V

Wskaźnikiem porowatości gruntu nazywamy stosunek objętości porów do objętości cząstek gruntu (szkielet gruntu): e = V_p / V_s ; e = n /(1-n)

9. Podać definicję stopnia wilgotności gruntu.

Stopień wilgotności określa stopień wypełnienia porów gruntu wodą: S_r = V_w / V_p

10. Gęstość objętościowa przy całkowitym nasyceniu porów woda.

Jest to gęstość objętościowa gruntu przy założeniu całkowitego wypełnienia porów wodą.

ρ_sr = (V_s  ρ_s + V_p  ρ_w) / V

11. Gęstość objętościowa z uwzględnieniem wyporu wody.

ρ' = ρ_sr - ρ_w

12. Podać podział gruntów niespoistych ze względu na stopień wilgotności Sr.

Stopień wilgotności	Stan gruntu
0  0,4	suchy lub mało wilgotny
0,4  0,8	wilgotny
0,8  1,0	mokry

3. BADANIE GRANIC KONSYSTENCJI GRUNTU

1. Podać definicję: granicy skurczalności (w_s), granicy plastyczności (w_p) i granicy płynności (w_L).

Granicą skurczalności nazywa się wilgotność, jaką ma dany grunt, gdy przy suszeniu bryłka gruntu przestaje zmniejszać swoją objętość. Granicę skurczalności gruntów oznacza się symbolem w_s, mianem jej są procenty ciężarowe.

Granicą plastyczności nazywa się wilgotność, jaką ma dany grunt na granicy stanu twardo-plastycznego i półzwartego. Przy tej wilgotności wałeczek gruntu podczas jego wałeczkowania na dłoni pęka po osiągnięciu średnicy 3mm. Granicę plastyczności gruntu oznacza się symbolem w_p, mianem jej są procenty ciężarowe.

Granicą płynności nazywa się jego wilgotność na granicy pomiędzy konsystencją płynną i plastyczną gruntów spoistych. Przyjmuje się, że granicy płynności odpowiada wilgotność gruntu, przy której bruzda rozdzielająca próbkę pasty gruntowej w miseczce aparatu Casagrande'a łączy się na długości 10mm i wysokości 1mm przy 25 uderzeniach miseczki w warunkach oznaczania, określonych normą. Granicę płynności gruntu oznacza się symbolem wL, mianem jej są procenty ciężarowe.

2. Sposób określenia granicy plastyczności.

Granicę plastyczności określamy jako stosunek masy odparowanej wody z gruntu do masy gruntu suchego. Oznaczanie granicy plastyczności polega na zważeniu gruntu wilgotnego, następnie wysuszeniu go w suszarce i ponownym zważeniu. Wynik otrzymuje się w procentach.

3. Sposoby określenia granicy płynności.

Metoda Casagrande'a - jako wartość granicy płynności przyjmuje się wilgotność pasty gruntowej, w której wykonana bruzda zlewa się na długości 10mm i wysokości 1mm w warunkach badania określonych normą.

Metoda Wasiliewa - jako wartość granicy płynności przyjmuje się wilgotność pasty gruntowej, w którą stożek, o określonych normą kształcie, wymiarach i materiale, zagłębia się pod własnym ciężarem na głębokość h = 10mm w warunkach badania określonych przez normę.

4. Wskaźnik plastyczności i wynikający z niego podział gruntów spoistych.

Wskaźnikiem plastyczności nazywa się różnicę między granicą płynności a granica plastyczności:

I_p = w_L - w_p

Podział gruntów ze względu na wskaźnik plastyczności:

• mało spoisty - I_p = 0  10 %

• średnio spoisty - I_p = 10  20 %

• zwięzło spoisty - I_p = 20  30 %

• bardzo spoisty - I_p > 30 %

5. Stopień plastyczności i wynikający z niego podział gruntów spoistych.

Stopniem plastyczności nazywa się stosunek różnicy wilgotności naturalnej i granicy plastyczności do wskaźnika plastyczności: I_L = (w_n - w_p) / (w_L - w_p)

Podział gruntów ze względu na stopień plastyczności:

• zwarty - I_L < 0, w < w_s

• półzwarty - I_L < 0, w_s < w  w_p

• twardoplastyczny - I_L = 0  0,25

• plastyczny - I_L = 0,25  0,5

• miękkoplastyczny - I_L = 0,5  1,0

• płynny - I_L > 1,0

• Wymienić konsystencje i stany gruntów spoistych.

Konsystencje: zwarta, plastyczna, płynna.

Stany gruntów spoistych: zwarty, półzwarty, twardoplastyczny, plastyczny, miękkoplastyczny, płynny.

7. Jakie próbki gruntu pobiera się do badania granic konsystencji?

• Oznaczanie granicy płynności:

• do badania dla celów fundamentowania pobiera się próbkę gruntu o wilgotności naturalnej, usuwając ziarna większe niż 2mm,

• dla celów drogowych stosuje się pastę gruntową przetartą przez sito 0,4  0,5mm,

• Oznaczanie granicy plastyczności:

• badanie dla celów fundamentowania wykonuje się na próbkach gruntu o wilgotności naturalnej, usuwając ziarna większe niż 2mm,

• Oznaczanie granicy skurczalności:

• do badania dla celów fundamentowania pobiera się nie spękaną próbkę o nie naruszonej strukturze i naturalnej wilgotności, objętości 20  30cm², usuwając ziarna większe niż 2mm,

• dla celów drogowych stosuje się pastę gruntową przetartą przez sito 0,4  0,5mm,

• Wymienić znane nazwy gruntów spoistych z podaniem symboli.

Pg - piasek gliniasty

p - pył piaszczysty

 - pył

Gp - glina piaszczysta

G - glina

G - glina pylasta

Gpz - glina piaszczysta zwięzła

Gz - glina zwięzła

Gz - glina pylasta zwięzła

Ip - ił piaszczysty

I - ił

I - ił pylasty

4. BADANIE UZIARNIENIA GRUNTU (analiza sitowa)

1. Podać definicję wskaźnika różnoziarnistości.

Wskaźnikiem różnoziarnistości nazywa się stosunek d₆₀ do d₁₀, gdzie d₆₀ jest średnicą cząstek, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 60% masy, a d₁₀ jest średnicą cząstek, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 10% masy: U = d₆₀ / d₁₀

9. Podział gruntów w zależności od wskaźnika różnoziarnistości.

U  5 grunt jest równoziarnisty (np. piaski wydmowe, lessy)

U = 5  15 grunt jest różnoziarnisty (np. gliny holoceńskie)

U > 15 grunt jest bardzo różnoziarnisty (np. pospółki, gliny zwałowe)

10. Podać frakcje gruntu z podaniem wymiarów ziaren i cząstek.

Kamienista	> 40mm
Żwirowa	40  2mm
Piaskowa	2  0,05mm
Pyłowa	0,002  0,05mm
Iłowa	< 0,002mm

11. Jakie badania przeprowadza się w celu dokładnego określenia rodzaju gruntu?

Przeprowadza się tzw. analizę sitową lub areometryczną.

12. Jakie próbki gruntu pobiera się do analizy sitowej (średnica ziarn i masa próbki)?

Średnica ziarn w próbce nie powinna przekraczać 40mm.

Po wysuszeniu do stałej masy w temperaturze 105  110C masa próbki powinna wynosić:

• Dla piasku drobnego - 200  250g

• Dla piasku średniego - 250  500g

• Dla piasku grubego, pospółki, żwiru - 500  5000g

• Narysować przykładowy wykres uziarnienia gruntu z dokładnym opisem osi.

14. Na czym polega analiza areometryczna?

Analiza areometryczna jest analizą sedymentacyjną, w której prędkość opadania cząstek gruntowych w środowisku wodnym oznaczana jest przez pomiar zmian gęstości odnośnej zawiesiny za pomocą areometru.

15. Podział gruntów nieskalistych mineralnych ze względu na uziarnienie.

Kamieniste;

Gruboziarniste: Ż, Żg, Po, Pog;

Drobnoziarniste: Pr, Ps, Pd, P;

16. Wymienić znane nazwy gruntów niespoistych (sypkich) z podaniem symboli.

Piasek gruby	Pr
Piasek średni	Ps
Piasek drobny	Pd
Piasek pylasty	P

5. BADANIE STOPNIA ZAGĘSZCZENIA

1. Podać definicję stopnia zagęszczenia I_D.

Stopień zagęszczenia gruntów sypkich jest to stosunek zagęszczenia istniejącego w naturze do największego możliwego do uzyskania zagęszczenia sztucznego danego gruntu:

I_D = (e_max - e_n) / (e_max - e_min)

2. Zdefiniować wskaźnik porowatości maksymalnej i minimalnej.

Wskaźnik porowatości maksymalnej e_max - wskaźnik porowatości piasku usypanego w cylindrze możliwie luźno: e_max = (ρ_s - ρ_dmin) / ρ_dmin

Wskaźnik porowatości minimalnej e_min - wskaźnik porowatości piasku możliwie najbardziej zagęszczonego w cylindrze: e_min = (ρ_s - ρ_dmax) / ρ_dmax

17. Jaką próbkę gruntu stosuje się w badaniach stopnia zagęszczenia gruntu?

Stosuje się próbkę pobraną z dna wykopu, o nienaruszonej strukturze.

18. Wymienić stany gruntów niespoistych w zależności od stopnia zagęszczenia I_D.

Stan gruntu	Symbol	Stopień zagęszczenia
luźny	ln	ID  0,33
średnio zagęszczony	szg	ID = 0,33  0,67
zagęszczony	zg	ID = 0,67  0,80
bardzo zagęszczony	bzg	ID > 0,80

6. BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI

1. Podać definicję współczynnika filtracji gruntu.

Współczynnik filtracji k jest to prędkość filtracji wody w gruncie przy gradiencie hydraulicznym i = 1 oraz temperaturze t = 10C.

2. Podać definicję podstawowego prawa opisującego przepływ wody w gruncie.

Prawo Darcy (1856): prędkość wody filtrującej przez warstwę danego gruntu jest proporcjonalna do straty naporu i odwrotnie proporcjonalna do miąższości warstw tego gruntu.

V = k  i, i = h / l

3. Od jakich czynników zależy wartość współczynnika filtracji?

Od porowatości gruntu, jego uziarnienia, składu mineralnego oraz temperatury wody.

4. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje się w badaniach współczynnika filtracji?

Badanie wykonuje się na próbkach o strukturze nienaruszonej, pobranych na miejscu budowy do pierścienia o znanej objętości i masie, w razie braku próbek w stanie nienaruszonym do badania używa się kilku próbek wysuszonego piasku o różnym zagęszczeniu.

5. Podać zastosowania współczynnika filtracji w obliczeniach z dziedziny mechaniki gruntów i fundamentowania.

• Obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą studni depresyjnych (zasięg depresji, wydajność studni itp.),

• Obniżanie zwierciadła wody gruntowej za pomocą drenażu,

• Osiadanie budynku (czas konsolidacji),

• Stateczność (współczynnik stateczności),

• Inne zagadnienia wykorzystujące przepływ wody w gruncie;

6. Jakie negatywne zjawiska w gruncie są wynikiem wysokich wartości współczynnika filtracji?

• Zjawisko kurzawki,

• Wyparcie gruntu,

• Przebicie hydrauliczne,

• Sufozja;

7. Jak wpływa niska wartość współczynnika filtracji na badania ścinania i ściśliwości gruntu?

Badania ścinania i ściśliwości gruntów o niskim współczynniku filtracji (grunty ilaste) należy przeprowadzać w stanie nasyconym.

7. BADANIE WILGOTNOŚCI OPTYMALNEJ I MAKSYMALNEJ GĘSTOŚCI OBJETOŚCIOWEJ SZKIELETU GRUNTOWEGO

1. Podać definicję wilgotności optymalnej.

Jest to wilgotność, przy której grunt ubijany w sposób znormalizowany uzyskuje maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego. Wilgotność optymalną oznacza się symbolem W_opt, mianem są procenty ciężarowe.

2. Podać interpretację graficzną wilgotności optymalnej.

3. Co to jest gęstość objętościowa szkieletu gruntowego?

Gęstością objętościową szkieletu gruntowego nazywa się masę jednostki objętości gruntu wysuszonego w temperaturze 105 - 110C i opisuje się wzorem ρ_d = m_s / V, gdzie m_s - masa szkieletu gruntowego, a V - objętość suchego gruntu łącznie z porami. Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego zależy od porowatości i składu mineralnego gruntu. Im mniejsza porowatość i większa zawartość minerałów o wysokiej gęstości właściwej, tym wyższa wartość gęstości objętościowej szkieletu gruntowego danego gruntu.

4. Wymienić metody oznaczania wilgotności optymalnej.

• metoda normalna - Proctora

• metoda zmodyfikowana

Obie polegają na zagęszczaniu gruntów drobnoziarnistych przez ubijanie w cylindrze. W metodzie zmodyfikowanej grunt ubija się w 5 warstwach ubijakiem o masie 4,5 kg, opadającym z wysokości 48 cm. W metodzie normalnej bierze się 5 - 6 próbek po 2,5 kg i każdą warstwę ubija się 25 uderzeniami ubijaka o masie 2,5 kg spadającego z wysokości 32 cm przesuwając go o około 1/5 obrotu cylindrem przy każdym uderzeniu.

5. Co to jest wskaźnik zagęszczenia gruntu?

Jest to miara właściwego zagęszczenia nasypu I_s = ρ_ds / ρ_dmax , gdzie ρ_ds - gęstość objętościowa szkieletu gruntu zagęszczonego w nasypie, ρ_dmax - maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntu uzyskiwana przy danej metodzie zagęszczania.

6. Podać zastosowania wyników badań wilgotności optymalnej w praktyce inżynierskiej.

Badanie tego typu wykonuje się przede wszystkim przy zagęszczaniu gruntów pod nawierzchnie drogowe, lotniska, boiska itp. Określa się ilość wody, jaką należy użyć podczas zagęszczania tego gruntu, aby uzyskał największe zagęszczenie.

7. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje się w badaniach wilgotności optymalnej?

Próbkę gruntu przeznaczoną do badań suszy się na powietrzu. Masa próbki w stanie powietrzno-suchym powinna wynosić 2,5 - 3 kg na 1 dm³ objętości cylindra użytego do badania.

8. BADANIE KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO I SPÓJNOŚCI W APARACIE SKRZYNKOWYM

1. Podstawowe prawo wytrzymałości gruntów. Podać interpretację graficzną tego prawa dla gruntów spoistych i niespoistych.

Teoria Coulomba-Mohra: zwiększając σ₁ (lub zmniejszając σ ₃) koło Mohra staje się styczne do prostej Coulomba i osiąga stan graniczny naprężenia, naprężenie styczne  jest równe oporowi gruntu przy ścinaniu _f |  | = _f = σ tg  + c. Koło styczne do prostej Coulomba nazywamy kołem granicznym Mohra, a stan naprężenia w rozpatrywanym punkcie nazywamy stanem granicznym naprężenia według hipotezy Coulomba-Mohra.

2. Podać sposoby badań kąta tarcia wewnętrznego i spójności oraz podstawowe różnice między tymi badaniami.

• Badania w aparacie skrzynkowym

• Badania w aparacie trójosiowego ściskania

W aparacie skrzynkowym płaszczyzna ścięcia jest wymuszona, natomiast w aparacie trój osiowego ściskania jest naturalna. Do aparatu skrzynkowego próbkę umieszczamy w pojemniku o kształcie prostokąta składającego się z 2 części, natomiast w aparacie trójosiowego ściskania próbka ma kształt walcowany. W aparacie skrzynkowym nie występują naprężenia σ₁ i σ₃, natomiast w aparacie trójosiowego ściskania naprężenia σ₁ zależą od naprężeń σ₃  σ₁ = σ₃ + 4,2  s. Wyniki badanej próbki w aparacie trójosiowego ściskania są bardziej dokładne i wiarygodne, wyraźniej obrazują sytuację, która występuje w terenie.

3. Narysować naprężenia działające na próbkę w aparacie skrzynkowym.

4. Wymienić zastosowania parametrów _u i c_u w obliczeniach z dziedziny mechaniki gruntów i fundamentowania.

• Obliczanie nośności podłoża,

• Ustalanie stateczności zboczy wykopów,

• Analiza stateczności podłoża,

• Wytrzymałość gruntu na ścinanie,

5. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje się w badaniach _u i c_u?

Do badania pobieramy próbki o naturalnej strukturze, z terenów gdzie ma powstać obiekt budowlany. Struktura próbki powinna być nienaruszona.

6. Wymienić wady i zalety aparatu skrzynkowego.

Wadą aparatu skrzynkowego jest to, że płaszczyzna ścięcia jest wymuszona - nie zawsze występuje w punkcie gdzie próbka jest najsłabsza. W aparacie skrzynkowym musimy dokładać ciężarki, natomiast aparacie trójosiowego ściskania nie musimy tego robić.

9. BADANIE KĄTA TARCIA WEWNĘTRZNEGO I SPÓJNOŚCI W APARACIE TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA

1. Omówić budowę aparatu trójosiowego ściskania.

Za pomocą tego aparatu można regulować i mierzyć ciśnienie wody w porach, regulować warunki odpływu wody, mierzyć ilość wpływającej wody, regulować i wyznaczyć wartości naprężeń głównych. Składa się z ramy, dynamometru pierścieniowego, komory trójosiowej, układu mechanicznego, przyrządu zerowego, manometrów, komory hydraulicznej utrzymującej stałe ciśnienie w komorze trójosiowej, tłoków regulujących ciśnienie, manometru rtęciowego, czujników do pomiaru siły pionowej, czujników do pomiaru odkształceń, filtrów i obciążników. Komora trójosiowa służy do przeprowadzania konsolidacji i ścinania. W górnej części komory jest czujnik do pomiaru osiowego odkształcenia próbki. Podstawa komory jest zaopatrzona w 4 otwory. Pierwszy służy do napełniania komory wodą oraz do pomiaru w niej ciśnienia, dwa następne do mierzenia ciśnienia wody porach gruntu. Czwarty otwór służy do odpływu wody z górnej powierzchni próbki podczas konsolidacji. Komora stałego ciśnienia pozwala utrzymać stałe ciśnienie w komorze trójosiowej, jest wypełniona wodą i olejem. Układ mechaniczny służy do nadania żądanej szybkości ruchu posuwistego podstawie, na której jest umieszczona komora trójosiowa. Przyrząd zerowy służy do pomiaru ciśnienia porowego w próbce gruntowej.

2. Omówić istotę badań w aparacie trójosiowego ściskania z konsolidacją i bez konsolidacji próbki.

Konsolidacja jest to proces równoczesnego zmniejszania się zawartości wody i objętości porów w gruncie po zaistnieniu przyrostu naprężeń. Gdy w aparacie spuścimy trochę wody, odkręcimy korek i pozwolimy jej wypłynąć, wtedy będziemy przeprowadzać badanie z konsolidacją, w przeciwnym przypadku bez konsolidacji. Badania bez konsolidacji wykonuje się w przypadkach określenia krótko trwałej stateczności zboczy i nośności podłoża budowlanego w warunkach szybkiego obciążania, bez możliwości odpływu wody. Dzięki konsolidacji w aparacie możemy stworzyć naturalne warunki, które panują w terenie. Za pomocą badania z konsolidacją możemy określić naprężenia, jakie przeniesie grunt w czasie odpływu wody oraz jakie należy przyłożyć obciążenie, aby woda odeszła z gruntu, na którym chcemy posadowić budynek.

3. Narysować naprężenia działające na próbkę w aparacie trójosiowego ściskania oraz naprężenia działające w płaszczyźnie ścięcia próbki.

4. Wymienić wady i zalety aparatu trójosiowego ściskania.

W aparacie trójosiowego ściskania otrzymujemy bardziej dokładne wyniki. Podczas ścinania występuje naturalna płaszczyzna ścięcia, czyli tam gdzie przekrój jest najsłabszy.

5. Czy oprócz aparatu skrzynkowego i trójosiowego ściskania stosuje się inne aparaty do badania wytrzymałości gruntów na ścinanie?

Występuje dodatkowo szczególny aparat, do którego wkładamy sześcienną próbkę. Aparat ten jest jednak małopowszechny gdyż nie służy do badania spójności.

10. BADANIE ŚCIŚLIWOŚCI GRUNTU

1. Podać definicję ściśliwości gruntu i czynniki wpływające na ściśliwość gruntu.

Ściśliwość gruntu jest to zdolność gruntu do odkształcenia pod wpływem przyłożonego obciążenia.

M0 = (σ / )   , gdzie σ - przyrost obciążenia jednostkowego próbki σ  σ_i  σ_i-1,  - odkształcenie jednostkowe próbki e = (h_i-1 - h_i) / h_i-1 , - współczynnik poprawkowy.

Ściśliwość gruntu zależy od składu granulometrycznego, porowatości, wilgotności, składu mineralnego (zwłaszcza frakcji iłowej), składu kompleksu wymiennego oraz składu chemicznego, stopnia mineralizacji wody, tekstury gruntu. Obecność jonów o dużej hydrofilności, o niskiej wartościowości, wpływa na wzrost ściśliwości, obecność jonów o wysokiej wartościowości obniża ściśliwość. Ze wzrostem zawartości frakcji iłowej wzrasta porowatość gruntu, wzrasta hydrofilność i ściśliwość.

2. Narysować wykres ściśliwości gruntu i wymienić krzywe ściśliwości.

• Krzywa ściśliwości pierwotnej (1),

• Krzywa odprężenia (2),

• Krzywa ściśliwości wtórnej (3),

3. Wymienić rodzaje modułów gruntu i podać związki między nimi.

• Moduł odkształcenia E₀ = (σ_i'  h_i) / h_i'

• Endometryczny moduł ściśliwości pierwotnej M_0i = (σ_i'  h_i) / h_i

• Moduł ściśliwości wtórnej M₁ = (σ_i'  h_iw) / h_iw

Współczynnik poprawkowy _p = M_0i / M_0i` <sub>w</sub> = M<sub>i</sub> / M<sub>i</sub>`. Moduł ściśliwości pierwotnej lub wtórnej obliczamy z zależności M = σ_i / 

4. Podać definicję endometrycznych modułów ściśliwości gruntu i sposób ich określania na podstawie wykresu ściśliwości.

W ośrodkach gruntowych między odkształceniami i naprężeniami nie ma zależności liniowej. W związku z tym dla odróżnienia parametrów odkształcalności gruntów od ciał sprężystych posługujemy się modułem odkształcenia E0 w warunkach jednoosiowego ściskania i swobodnej bocznej rozszerzalności gruntu, a modułem ściśliwości M0 przy niemożliwej bocznej rozszerzalności próbki gruntu. Endometryczny moduł ściśliwości jest badany w endometrze. Moduły ściśliwości oblicza się ze wzorów (jw.) na podstawie wykresu lub na podstawie danych z formularza badania dla zakresów naprężeń, charakteryzujących pracę podłoża gruntowego na poziomie, z którego pobrano próbkę.

5. Wymienić zastosowania modułów gruntu w obliczeniach z dziedziny mechaniki gruntów i fundamentowania.

• Do obliczania osiadania fundamentów,

• Do obliczania nośności podłoża,

6. Do czego służą krzywe konsolidacji?

Krzywe konsolidacji ilustrują przebieg osiadania w czasie. Można dzięki nim wykreślić wykres ściśliwości (lub odprężenia) gruntu.

7. Jaki rodzaj próbki gruntu stosuje się w badaniach ściśliwości gruntu?

Stosuje się próbki o strukturze NNS, opakowane w sposób zabezpieczający zachowanie naturalnej struktury gruntu w warunkach zalegania.

1

---