POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

LABORATORIUM MECHANIKI GRUNTÓW

Ćwiczenie laboratoryjne nr 2:

PODSTAWOWE I POCHODNE

CECHY FIZYCZNE GRUNTU

Prowadzący: dr inż. Maciej Hawrysz

Wykonał:

Wojciech Iwaśków

Wydział Górniczy

Część teoretyczna.

Do podstawowych cech fizycznych gruntu zaliczamy wilgotność, gęstość objętościową i gęstość właściwą. Na podstawie znajomości tych cech fizycznych można oznaczyć stan gruntów sypkich przez wyznaczenie ich stopnia zagęszczenia oraz stanu gruntów spoistych przez obliczenie ich stopnia plastyczności. Podstawowe cechy gruntów oznaczane są na podstawie następujących badań laboratoryjnych.

1. Wyznaczenie gęstości objętościowej gruntu.

Gęstość objętościowa gruntu - stosunek masy próbki gruntu w stanie naturalnym do jej objętości.

Wyznaczenie gęstości objętościowej gruntu możliwe jest poprzez następujące metody:

1. w pierścieniu metalowym,

2. w cylindrze stalowym,

3. za pomocą rtęci.

Ćwiczenie polegało na wykorzystaniu metody pierścienia metalowego.

Teoretycznie metoda polega na wyciśnięciu gruntu z cylindra ( z NNS) około 6 cm ponad krawędź cylindra i wyrównaniu górnej powierzchni gruntu. Następnie na wyrównanej powierzchni próbki ustawia się pierścień i lekko wciska w grunt. Po częściowym zagłębieniu się ostrza pierścienia w grunt należy nożem wokół pierścienia obcinać próbkę tworząc słupek o średnicy kilka milimetrów większej niż średnica pierścienia. Pierścień wciska się za pomocą specjalnej nasadki tak, aby górna krawędź pierścienia znalazła się około 0,5 cm poniżej wyrównanej uprzednio powierzchni gruntu. Następnie należy odciąć pierścień od pozostałej części gruntu i ściąć nadmiar gruntu równo z krawędziami pierścienia.

Ćwiczenie przeprowadziłem na próbie gruntu o naruszonej strukturze (brak próbek NNS) ale zgodnie z opisem teoretycznym.

Gęstość objętościową gruntu oblicza się ze wzoru:

gdzie:

m_mt - masa pierścienia wraz z gruntem [g],

m_t - masa pierścienia [g],

V_p - wewnętrzna objętość geometryczna pierścienia [cm³]

• D - średnica wewnętrzna pierścienia,

• h - wysokość pierścienia [cm]

2. Wyznaczenie wilgotności naturalnej gruntu.

Wilgotność naturalna - stosunek masy wody zawartej w porach próbki do masy jego szkieletu

Wilgotność naturalną badanego gruntu wyznaczyłem metodą suszenia w temperaturze

105-110 °C. Z gruntu o naturalnej wilgotności NW lub NNS należy pobrać dwie próbki i umieścić je w uprzednio zważonych naczyniach a następnie zważyć je z dokładnością do 0,01 g i wstawić je do suszarki. Próbki należy suszyć w temperaturze 105-110°C do chwili, gdy w miarę dalszego suszenia masa ich nie ulega zmianie.

Wilgotność naturalną badanego gruntu oblicza się ze wzoru:

gdzie:

m_mt - masa próbki wilgotnej, łącznie z masa parowniczki [g],

m_st - masa próbki wysuszonej, łącznie z masą parowniczki [g],

m_t - masa parowniczki [g]

3. Wyznaczenie gęstości właściwej szkieletu gruntowego.

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego - stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości tego szkieletu.

Gęstość właściwą gruntu wyznaczyłem na podstawie normy PN-81/B-03020. Przy wykorzystaniu analizy makroskopowej badany grunt określiłem jako: ił.

4) Znajomość podstawowych cech fizycznych jest również niezbędna do obliczenia innych cech fizycznych zależnych od podstawowych, takich jak: gęstość (ciężar) objętościowa szkieletu gruntowego, porowatość, wskaźnik porowatości i stopień wilgotności.

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego - stosunek masy szkieletu gruntowego do jego objętości

Porowatość - stosunek objętości porów zawartych w danym gruncie do objętości całkowitej próbki.

Wskaźnik porowatości - stosunek objętości porów zawartych w danym gruncie do objętości szkieletu gruntowego.

oraz

Stopień wilgotności - stosunek objętości wody znajdującej się w porach do całkowitej objętości porów w tej próbce.

Część obliczeniowa.

1. Obliczenie gęstości objętościowej i ciężaru objętościowego gruntu.

Obliczam objętość pierścienia:

D = 3,49 cm

h = 2,99 cm

Wszystkie pomiary wykonujemy dwukrotnie:

m_mt1 = 108,5 g m_mt2 = 109,05 g

m_t1 = 53,1 g m_t2 = 53,1 g

Ponieważ
, więc za wynik końcowy przyjmuję:

oraz

2. Obliczenie wilgotności naturalnej gruntu.

m_mt12 = 26,71 g m_mt21 = 27,81 g

m_st12 = 25,51 g m_st21 = 26,75 g

m_t12 = 21,5 g m_t21 = 23,22 g

Ponieważ
→
, więc za wynik końcowy przyjmuję:

3. Wyznaczenie gęstości i ciężaru właściwego.

Wartości odczytane z normy:

4. Obliczenie innych pochodnych cech fizycznych gruntów.

a) gęstość objętościowa szkieletu gruntowego (ρ_d)

b) ciężar objętościowy szkieletu gruntowego (γ_s)

c) porowatość (n)

4. wskaźnik porowatości (e)

5. wilgotność całkowita (w_sr)

6. stopień zawilgocenia (Sr)

Stan wilgotności gruntu określiłem jako nawodniony ponieważ 0,8 < Sr < 1

1

7

---