Politechnika Wrocławska Wydział budownictwa

Instytut Geotechniki i Hydrologii Lądowego i Wodnego

Zakład Mechaniki Gruntów

Sprawozdanie z Mechaniki Gruntów:

Liczbowe charakterystyki cech fizycznych gruntów

Prowadzący: Wykonał :

dr M. Hawrysz Piotr Modrzyk

Rok akademicki 1998/99 Rok III, sem.V gr.9

PODSTAWOWE DEFINICJE I WZORY.

Podstawowe cechy fizyczne gruntów.

1. Gęstość właściwa.

Gęstością właściwą gruntu ρ_s nazywamy stosunek masy jego cząstek do ich objętości. Obliczamy ją według wzoru

gdzie m - masa cząstek gruntu w stanie suchym

V_s - objętość samych cząstek (szkieletu gruntowego)

Ciężar objętościowy gruntu wyznacza się według wzoru

2. Gęstość objętościowa gruntu.

Gęstością objętościową ρ nazywamy stosunek masy szkieletu gruntu wraz z porami do jego objętości . Wyznaczamy ją ze wzoru

gdzie m - masa gruntu

V - objętość gruntu.

3. Wilgotność naturalna.

Wilgotnością naturalną gruntu nazywamy procentowy stosunek masy wody m_w zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego m_s. Próbki gruntu powinny być naturalnej wilgotności (NW), naturalnej strukturze (NNS) lub wilgotności w stanie powietrzno suchym.

Pochodne wskaźniki identyfikacyjne gruntu.

4. Gęstość objętościowa szkieletu gruntu.

Gęstością objętościową ρ nazywamy stosunek masy szkieletu gruntu do objętości tego szkieletu . Wyznaczamy ją ze wzoru

gdzie m_s - masa szkieletu gruntu V_s - objętość szkieletu gruntu.

5. Porowatość.

Porowatością n nazywamy stosunek objętości porów V_p do objętości całego gruntu V:

w którym:
_s -gęstość właściwa szkieletu gruntowego, g/cm³.

-gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³.

6. Szczelność.

Szczelnością nazywamy stosunek objętości szkieletu gruntu V_p do objętości całego gruntu V:

7. Wskaźnik porowatości.

Wskaźnikiem porowatości nazywamy stosunek objętości porów do objętości cząstek gruntu

8. Wilgotność całkowita.

Wilgotność całkowitą liczymy ze wzoru:

w którym :
_w -gęstość właściwa wody, g/cm³.

_s -gęstość objętościowa szkieletu gruntowego, g/cm³.

e - wskaźnik porowatości.

9. Stopień wilgotności.

Stopniem wilgotności gruntu nazywa się stosunek objętości wody zawartej w porach gruntu do objętości porów:

OPIS BADANIA.

1. Gęstość objętościowa gruntu.

W zależności od rodzaju, stanu gruntu i wielkości dostarczonej próbki, oznaczenia można wykonywać jedną z następujących metod:

a) metodą pierścienia tnącego

b) metodą wyporu hydrostatycznego w wodzie,

c) przez oznaczenie objętości próbki metodą rtęciową,

d) przy zastosowaniu cylindra o określonej objętości.

Metody a), b), c) stosuje się dla gruntów spoistych, a metodę d) dla gruntów sypkich.

Oznaczenie gęstości objętościowej gruntu pierścieniem tnącym.

Do oznaczenia należy używać pierścienia o znanej masie i objętości wewnętrznej.

V_p - objętość cylindra

d_p - średnica cylindra

h_p - wysokość cylindra

Pierścień należy wypełnić gruntem nie pozostawiając niewypełnionych miejsc wyrównać nożem z dwóch stron i zważyć próbkę wraz z pierścieniem.

Gęstość objętościową gruntu obliczamy ze wzoru:

w którym: m_m - masa próbki gruntu, g

V - objętość próbki, cm³

m_st - masa pierścienia wraz z gruntem, g

m_t - masa pierścienia, g

V_p - wewnętrzna objętość pierścienia, cm³

2.Wilgotność naturalna gruntu.

Do oznaczenia wilgotności gruntu powinny być użyte próbki o naturalnej wilgotności (NW), naturalnej strukturze (NNS) lub wilgotności w stanie powietrzno suchym. Próbki należy umieścić w parowniczce o znanej masie, zważyć, a następnie suszyć w temperaturze 105-110°C do stałej masy i po ostudzeniu w eksykatorze ponownie zważyć. Wilgotność gruntu obliczamy ze wzoru:

w którym m_mt - masa wilgotnej próbki z masą parowniczki, g.

m_st - masa próbki wysuszonej z masą parowniczki, g.

m_t - masa parowniczki lub innego naczyńka mieszczącego badaną próbkę, g.

Wartość m_st oznaczać należy co najmniej dwukrotnie, przyjmując do obliczeń wilgotności średnią arytmetyczną wartości obu oznaczeń, jeżeli ich różnica nie przekroczy 5% wartości średniej.

WYNIKI BADAŃ.

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego.

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego została określona na podstawie nazwy gruntu określonej metodami makroskopowymi.

Rodzaj gruntu - średnio spoisty, f_i 10÷20%, pęka poprzecznie, do końca matowy (próba wałeczkowania), podczas próby rozcierania zakwalifikowałam próbkę do grupy III - f_p<30%, f_π > 50%

Badanym gruntem jest glina pylasta, której gęstość właściwa szkieletu gruntowego wynosi 2,68 g/cm³.

Ciężar właściwy

γ_s = 2,68 ^. 9,81 = 26,29 kN/m³

Wyznaczenie doświadczalnie podstawowych cech fizycznych gliny pylastej

Gęstość objętościowa gruntu badana metodą pierścienia tnącego

V_p - objętość cylindra h_p = 2,98 cm d_p = 3,995 cm

Dwa pomiary:

1. m_t = 16,87 g

m_mt = 94,13 g

2. m_t = 16,87 g

m_mt = 94,23 g

ρ₁ - ρ₂ = 2,07 -2,068 = 0,002 < 0,02 [g/cm³]

ρ =

Różnica pomiędzy ρ₁ a ρ₂ nie przekracza 0,02g stąd jako wynik końcowy przyjmuje ρ = 2,07 [g/cm³]

Ciężar objętościowy

Oznaczanie wilgotności

Dwa pomiary:

1. m_mt = 35,73 g

m_t = 26,9 g

m_st = 34,94 g

= 9,8 %

2. m_mt = 32,90 g

m_t = 26,47 g

m_st = 32,34 g

= 9,5 %

w₁ - w₂ = 9,8 - 9,5 = 0,3

Różnica pomiędzy w₁ a w₂ nie przekracza 5% wartości średniej, tak więc wilgotność próbki wynosi 9,65 %.

Wyznaczenie pochodnych cech fizycznych pyłu piaszczystego

Porowatość

Szczelność

Wskaźnik porowatości

Wilgotność całkowita.

Wyznaczenie stopień wilgotności.

Stopniem wilgotności gruntu nazywa się stosunek objętości wody zawartej w porach gruntu do objętości porów:

Przekształcając wzór, aby skorzystać z danych do oznaczania wilgotności naturalnej.

S_r = 0,86 badany grunt jest gruntem mokrym.

ZESTAWIENIE WYNIKÓW , i porównanie z wartościami normowymi.

Glina pylasta średnio spoista wilgotny	Normowa wartość dla stanu twardoplast.	Wynik badania
gęstość objętościowa	2,10[g/cm3]	2,07[g/cm^3]
wilgotność	20	9,65%

WNIOSKI

Badanym gruntem jest glina pylasta w stanie twardoplastycznym. Gęstość właściwa wynosi 2,68 [g/cm³], gęstość objętościowa 2,07 [g/cm³], wilgotność 9,65%. Pozostałe wartości wynoszą odpowiednio:

porowatość - 0,23; szczelność - 0,77; wskaźnik porowatości - 0,30;

wilgotność całkowita - 11,19%;

oraz stopień wilgotności, który wynosi 0,86, czyli badany grunt jest mokry.

Niezgodność wartości wilgotności naturalnej próbki badanej z wartością podaną w PN-81/B-03020, może być spowodowane niespełnieniem warunku badania(badanie powinno przeprowadzać się na próbkach typu A lub B). Jednak wynik wilgotności całkowitej zaprzecza możliwości osiągnięcia przez badaną próbkę wartości normowej co z kolei wskazuje na błędne wykonanie ćwiczenia(np. złe rozpoznanie nazwy gruntu).

Bibliografia

[1] Z. Wiłun, Zarys geotechniki, Warszawa 1982.

[2] E. Myślińska, Laboratoryjne badania gruntów, PWN Warszawa 1992.

[3] PN-81/B-03020.

7

---