1. Co to jest grunt?

Grunt jest akumulacją niezwiązanych lub słabo związanych cząstek mineralnych, powstałą na skutek wietrzenia skał. Pory pomiędzy cząstkami stałymi mogą być wypełnione wodą lub/i powietrzem

2. Scharakteryzować procesy prowadzące do powstawania gruntów

Grunty powstają w powtarzającym się cyklu procesów geologicznych, polegających na wietrzeniu, erozji, transporcie i sedymentacji pierwotnie litych skał na powierzchni skorupy ziemskiej.

Wietrzenie fizyczne wywołane jest głównie wahaniami temperatur, zamarzaniem wody w porach, a także działaniem rozsadzającym korzenie roślin. W wyniku działania tych czynników skały ulegają osłabieniu i rozpadowi na bloki i coraz mniejsze okruchy.

Wietrzenie chemiczne powoduje rozpad skał oraz zmiany w ich składzie chemicznym. Głównymi czynnikami wywołującymi wietrzenie chemiczne jest woda i powietrze.

Wietrzenie organiczne jest wywołane przez procesy życiowe zwierząt i roślin.

Procesy erozyjne i transport materiału powodują rozdrobnienie okruchów występujących w skorupie ziemskiej oraz zmiany w podłożu macierzystym.

3. Jakie produkty (frakcje) powstają w wyniku wietrzenia fizycznego?

W wyniku wietrzenia fizycznego powstają:

-bloki kamieniste -frakcja kamienista pow. 40mm;

-okruchy ostrokrawędziste -frakcja żwirowa 40-2mm;

-ziarna ostrokrawędziste -frakcja piaskowa 2-0,05mm.

4. Jakie produkty (frakcje) powstają w wyniku wietrzenia chemicznego?

W wyniku wietrzenia chemicznego powstają:

-niezwietrzałe okruchy ostrokrawędziste -frakcja żwirowa 40-2mm;

-kryształy odporne na wietrzenie -frakcja piaskowa 2-0,05mm;

-drobne kryształy skały pierwotnej -frakcja pyłowa 0,05-0,002mm;

-minerały iłowe -frakcja iłowa <0,002mm.

5. Jakie produkty (frakcje) powstają w wyniku transportu?

W wyniku transportu powstają:

-głazy otoczone -frakcja kamienista pow. 40mm;

-okruchy obtoczone -frakcja żwirowa 40-2mm;

-ziarna obtoczone -frakcja piaskowa 2-0,05mm;

-mączka skalna -frakcja pyłowa 0,05-0,002mm;

-b. drobna mączka skalna -frakcja iłowa <0,002mm.

6. Podział gruntów w zależności od sposobu ich powstawania

Podział gruntów:

a)grunty pochodzenia miejscowego: grunty zwietrzelinowe, rumosze zwietrzelinowe.

b)grunty naniesione: rzeczne, morskie, lodowcowe, organiczne, eoliczne, zastoiskowe.

7. Scharakteryzować trójfazową naturę gruntów

W gruncie wyróżniamy:

-fazę stałą (ziarna, cząstki);

-fazę ciekłą (woda, płyny);

-fazę gazową (powietrze, para wodna, gazy).

8. Omówić składniki szkieletu gruntowego.

Składniki szkieletu gruntowego:

-bloki, głazy skalne i ziarna żwirowe- taki sam skład mineralny jak skały macierzyste;

-piaskowe- składają się z kwarcu i przemianki, dość odporne na wietrzenie chemiczne;

-cząstki pyłowe- powstają w skutek tarcia i zaokrąglania w czasie transportu;

-cząstki iłowe- składają się przeważnie z minerałów iłowych, powstałych jako produkt wietrzenia chemicznego skaleni lub mik.

9. Rodzaje minerałów ilastych i ich charakterystyka

Minerały ilaste są uwodnionymi glinokrzemianami Al, Mg i Fe, należącymi do krzemianów warstwowych.

Minerały ilaste na podstawie budowy dzieli się na:

1. dwuwarstwowe:

• grupa kaolinitu (kandyty) - kaolinit, hydrohaloizyt i dickit.

trójwarstwowe:

• grupa hydromik: illit i hydromuskowit,

• grupa montmorillonitu (smektyty): montmorillonit i beidellit,

• grupa wermikulitu: wermikulit.

• allofany - formy bezpostaciowe, Al₂ ^. SiO₂ ^. nH₂O.

Minerały ilaste powstają głównie w wyniku wietrzenia chemicznego innych glinokrzemianów, mogą także krystalizować z roztworu.

10. Charakterystyka minerałów kaolinitowych

Minerały grupy kaolinitu powstają w wyniku chemicznego wietrzenia skaleni w środowisku kwaśnym. Zaliczyć do nich można minerały takie jak kaolinit, dickit, nakryt, haloizyt. Zbudowane są z pakietów dwuwarstwowych typu 1:1, w których jedna warstwa tetraedryczna połączona jest z warstwą oktaedryczną silnymi wiązaniami jonowo-atomowymi. Na kontakcie warstw z jednej strony występują atomy tlenu (warstwa tetraedryczna) a z drugiej grupy wodorotlenowe (warstwa oktaedryczna).

11. Charakterystyka minerałów litowych

Illit spotkać można przede wszystkim w skałach ilastych oraz łupkach ilastych powstających środowisku morskim. Znaleźć go można również w produktach wietrzenia skaleni i innych glinokrzemianów. Ilit stanowi dominującą część frakcji ilastej różnych pod względem genetycznym i litologicznym gruntów spoistych. Jego struktura krystaliczna podobna jest do struktury montmorylonitu (typ 2:1). Między pakietami znajdują się jony potasu, które kompensują ujemny ładunek elektryczny powodowany występowaniem jonów tlenu.

12. Charakterystyka minerałów montmorylonitowych

Montmorylonit powstaje w wyniku wietrzenia tufów wulkanicznych w silnie alkalicznym i zasolonym środowisku. W Polsce w czystej postaci występuje rzadko, najczęściej jako domieszka w iłołupkach karbońskich, kredowych bądź też paleogeńskich fliszu karpackiego, iłach oligoceńskich okolic Szczecina, w iłach mioceńskich zapadliska przedkarpackiego oraz niektórych odmianach iłów plioceńskich. Strukturę krystaliczną montmorylonitu zliczamy do typu 2:1. Składa się z pakietów trójwarstwowych, w których warstwa oktaedryczna znajduje się między dwiema warstwami tetraedrycznymi. Powierzchnie kontaktu pomiędzy elementarnymi pakietami obsadzone są atomami tlenu, co powoduje, że pakiety są ze sobą słabo związane, a co za tym idzie ułatwione jest wnikanie między nie kationów oraz cząstek wody, skutkiem czego zwiększają się odległości pomiędzy pakietami, co w konsekwencji prowadzi do pęcznienia.

13. Frakcje w gruncie wg starych i nowych norm

Frakcje	PN-EN ISO 14688-2:2006 [mm]	PN-86/B-2480 [mm]
Duże głazy	>630 LBo	-
Głazowa	200 - 630 Bo	-
Kamienista (psefitowa)	63 - 200 Co	> 40
Żwirowa (psefitowa)	2 - 63 Gr	2 - 40
Piaskowa	0,063 - 2	0,05 - 2
Pylasta (pelitowa)	0,002 - 0,063 Si	0,002 - 0,05
Ilasta (pelitowa)	< 0,002 Cl	< 0,002

14. Struktury gruntów

Jest to wzajemny układ ziaren i cząstek gruntowych tworzących szkielet gruntowy. Rozróżniamy:

-strukturę ziarnistą- charakterystyczną dla piasków i żwirów;

-strukturę komórkową- charakterystyczna dla gruntów iłowych, odłożonych w wodzie;

-strukturę kłaczkowe- powstają z cząstek iłowych, opadających w wodzie.

15. Krzywe uziarnienia. O czym świadczy kształt krzywej uziarnienia?

Krzywa uziarnienia- sporządza się po wykonaniu analizy granulometrycznej i obliczeniu procentowych zawartości masy ziaren i cząstek. Z wykresu krzywej uziarnienia możemy odczytać:

-procentowe zawartości poszczególnych frakcji (niezbędne do określenia rodzaju gruntu);

-średnice cząsteczek d₁₀, d₃₀, d₆₀- oznaczają średnicę cząstek które wraz z mniejszymi cząstkami stanowią odpowiednio 10, 30 i 60% zawartości gruntu.

16. Wskaźnik uziarnienia i wskaźnik krzywizny uziarnienia - klasyfikacje gruntów.

Wskaźnik uziarnienia oblicza się ze wzoru C_u=d₆₀/d₁₀

Wskaźnik krzywej uziarnienia C_c=d₃₀²/(d₁₀*d₆₀)

Podział gruntów:

-równoziarniste 1≤C_u≤5;

-różnoziarniste 5<C_u<15;

-bardzo różnoziarniste >15.

17. W jaki sposób uziarnienie wpływa na zagęszczalność gruntów?

Zawartość cząstek pylastych - grunty niespoiste, zawierające >5% cząstek pylastych, zagęszczają się wibracyjnie gorzej niż grunty bez tych cząstek (większe zagęszczenie uzyskuje się metodą ubijania).

Grubość ziarn - dla gruntów o grubszym uziarnieniu uzyskuje się większe wartości porowatości minimalnej.

Wskaźnik różnoziarnistości - wzrost Cu powoduje zmniejszenie porowatości minimalnej, grunt zagęszcza się lepiej.

18. W jaki sposób uziarnienie wpływa na współczynnik filtracji gruntów?

Grubość ziarn - dla gruntów o grubszym uziarnieniu uzyskuje się większe wartości porowatości minimalnej.

Wskaźnik różnoziarnistości - wzrost Cu powoduje zmniejszenie porowatości minimalnej, współczynnik filtracji maleje.

19. Frakcja zredukowana?

W gruntach drobnoziarnistych spoistych zawierających ziarna > 2 mm (≤10%), w celu określenia nazwy gruntu (z trójkąta Fereta) należy obliczyć frakcję zredukowaną.

- frakcja piaskowa zredukowana:




- frakcja pyłowa zredukowana:




- frakcja iłowa zredukowana:




20. Zasady klasyfikacji gruntów drobnoziarnistych wg PN.

Uziarnienie jest podstawowym kryterium podziału gruntów. Do określenia rodzaju gruntów według uziarnienia, stosuje się klasyfikację opartą na trzech najdrobniejszych frakcjach: piaskowej, pyłowej i iłowej. Wzajemny stosunek zawartości tych frakcji w gruntach przedstawia trójkąt Fereta.

21. Klasyfikacja gruntów gruboziarnistych wg PN.

-żwir Z: ƒ_i ≤ 2% ƒ_k + ƒ_ż > 50 %

-żwir gliniasty Zg: ƒ_i > 2% ƒ_k + ƒ_ż > 50 %

-pospółka Po: ƒ_i ≤ 2% 50 % ≥ ƒ_k + ƒ_ż > 10 %

-pospółka gliniasta Pog: ƒ_i > 2% 50 % ≥ ƒ_k + ƒ_ż > 10 %

22. Podział gruntów niespoistych wg PN.

-piasek gruby Pr (zawartość ziaren o średnicy większej niż 0,5 mm wynosi więcej niż 50% (d₅₀ > 0,5 mm))

-piasek średni Ps (zawartość ziaren o średnicy większej niż 0,5 mm wynosi nie więcej niż 50%, lecz zawartość ziaren o średnicy większej niż 0,25 mm wynosi więcej niż 50% (0,5 mm ≥ d₅₀ > 0,25 mm))

-piasek drobny Pd (Zawartość ziaren o średnicy mniejszej niż 0,25 mm wynosi więcej niż 50% (d50 ≤ 0,25 mm))

-piasek pylasty Pπ (ƒ_p = 68 ÷ 90% ƒ_π = 10 ÷ 30% ƒ_i = 0 ÷ 2%)

23. Zasady klasyfikacji wg ISO-CEN

Zasadą jest podawanie symbolu frakcji dominującej gruntu z dużej litery. W gruntach niespoistych decyduje średnica ziarna, a w spoistych decyduje zachowanie gruntu. Grunt drobnoziarnisty (spoisty), którego właściwości są zdeterminowane przez drobne frakcje, można oznaczyć jako „pył” lub „ił” sprawdzając obecność składników drugorzędnych na podstawie ich plastyczności. Jeśli w przypadku gruntów gruboziarnistych występują dwie frakcje w przybliżeniu w równych proporcjach, pomiędzy odnośnymi nazwami powinien być umieszczony ukośnik, jak np. żwir/piasek (Gr/Sa) lub piasek drobny/średni (FSa/MSa). Zwykle grunty są gruntami złożonymi z różnych frakcji zatem składają się z frakcji głównej dominującej i frakcji drugorzędnych. Nazwa frakcji głównej podawana jest w formie rzeczownikowej, a frakcja drugorzędna ma formę przymiotnikową (np. żwir piaszczysty saGr, ił pylasty siCl) lub dodatek „z” gdy mamy domieszki.

24. Różnice w klasyfikacji wg ISO-CEN a wg PN.

25. Rodzaje wód występujących w gruntach.

a)w postaci pary

b)związana:

-silnie związana- higroskopijna;

-słabo związana- błonkowata;

c)wolna:

-gruntowa;

-wsiąkowa;

d)kapilarna;

e)w stanie stałym;

f)krystalizacyjna i chemicznie związana.

26. Istota oraz rodzaje i charakterystyka wód związanych

Woda związana otacza cząstki gruntu w postaci warstw, które są przyciągane przez grunt z różną siłą. Dzieli się na silnie związaną (Nie może działać rozpuszczająco, przechodzić z jednej cząstki na drugą oraz przekazywać ciśnienia hydrostatycznego) i słabo związaną (błonkowata- dzieli się na wodę błonkowatą utwierdzoną i wodę błonkowatą luźną. Jest słabiej związana z powierzchnią cząstki, przesuwa się z jednej cząstki na drugą niezależnie od siły ciężkości do chwili wyrównania grubości wodnej na obu cząstkach)

27. Powierzchnia graniczna i powierzchnia właściwa

Miejscem występowania zjawisk natury fizykochemicznej jest powierzchnia graniczna będąca powierzchnią kontaktu pomiędzy fazą stałą (cząstkami) i fazą ciekłą (wodą lub roztworem różnych związków chemicznych)

Wielkość powierzchni granicznej w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu nazywa się powierzchnią właściwą. Im drobniejsze są cząstki danego ośrodka, tym większa jest jego powierzchnia właściwa i tym większa jest jego aktywność fizykochemiczna.




28. Podwójna warstwa jonowa i jej wpływ na zachowanie się gruntów

Warstwa podwójna jonowa jest to warstwa jonów utwierdzonych na powierzchni cząstki i warstwa dyfuzyjna z adsorbowanych jonów. Na siłę przywiązywania i odpychania cząstek gruntu ma wpływ:

-obecność lub brak warstwy kationów między cząsteczkami (im więcej warstw kationów tym słabsze wzajemne przyciąganie cząstek);

-wartościowości kationów (im większa wartościowość tym lepsze parametry mechaniczne).

29. Potencjał elektrokinetyczny - od czego zależy?

Potencjał elektrokinetyczny ζ- jest to spadek potencjału pomiędzy pierwszą warstwą kationów utwierdzonych na powierzchni granicznej a zewnętrzną kationów strefy dyfuzyjnej. Wartość i znak potencjału zależy od: składu mineralnego cząstek gruntowych, wilgotności gruntu, jakości i ilości jonów znajdujących się w roztworze wodnym, pH roztworu wodnego, zawiesiny, temperatury gruntu.

30. Zjawisko przepływu elektroosmotycznego.

Jest to przemieszczenie pewnej części warstwy dyfuzyjnej kationów, stycznie do warstwy utwierdzonej, pod wpływem stałego prądu elektrycznego. Nastąpi więc przepływ wody w kierunku elektrody o przeciwnym znaku.

31. Osobliwości zachowania gruntów - tiksotropia, osiadanie zapadowe, upłynnienie (liquefaction soils).

Upłynnienie jest to utrata nośności (wytrzymałości) gruntów piaszczystych lub pylastych pod wpływem obciążeń dynamicznych (drgań).

Czynniki sprzyjające upłynnianiu:

• drobnoziarnistość,

• równoziarnistość,

• stopień zagęszczenia (luźne lub średniozagęszczone),

• zawodnienie.

32. Zjawisko tiksotropii - natura zjawiska, w jakich gruntach występuje i jakie mogą być jego skutki.

polega na przechodzenia żelu w zol i odwrotnie, wskutek mechanicznych oddziaływań (wibracji, wstrząsów, mieszania, działania ultradźwięków itp.) W tworzeniu się żelu udział biorą wszystkie cząstki zawiesiny, z których po pewnym czasie powstaje ciągła struktura komórkowa.

Cząstki iłowe i koloidalne tworzą pomiędzy większymi ziarnami tiksotropowe spoiwo w postaci ciągłej siatki przestrzennej, nadają gruntowi spoistość i wytrzymałość. Naruszenie struktury triksotropowej spoiwa gruntu wskutek drgań i wibracji powoduje uplastycznienie gruntu, a nawet jego upłynnienie.

33. Osiadanie zapadowe - natura zjawiska, w jakich gruntach występuje i jakie mogą być jego skutki

Osiadaniem zapadowym nazywamy zdolność gruntu, znajdującego się pod określonym obciążeniem, do szybkiej zmiany objętości pod wpływem nasycenia wodą.

Cechę tę wykazują niektóre lessy. Czynniki warunkujące osiadanie zapadowe:

-skład granulometryczny (przewagę frakcji pyłowej z małą ilością części koloidalnych),

-skład mineralny,

-wapnistość,

-zasolenie powyżej 0,3%,

-wilgotność naturalną niższą od granicy plastyczności,

-dobrze widoczną makroporowatość,

-porowatość powyżej 45%.

34. Rodzaje wód wolnych i ich charakterystyka

Woda wolna - gruntowa występuje w podziemnych nieckach i łożyskach wypełnionych żwirami i piaskami. Zasilana jest przesiąkającą wodą deszczową, infiltracją wód powierzchniowych z otwartych zbiorników wodnych, rzek oraz kondensacją pary wodnej, znajdującej się w porach gruntów.

Wody wolne dzielimy na:

a)wody gruntowe:

-wody zaskórne- występują przejściowo blisko powierzchni;

-wody gruntowe właściwe- stanowią ciągły poziom wodonośny, występują na większej głębokości;

b)wody wsiąkowi- pochodzi z opadów, płytkie zaleganie.

35. Wody kapilarne - natura i rodzaje wód kapilarnych

Woda włoskowata - kapilarna przenosi ciśnienie hydrostatyczne, zamarza w temperaturze poniżej 0ºC. Wodę kapilarną dzieli się na trzy typy:

-Woda naroży porów tworzy się w miejscach styku cząstek w postaci

oddzielnych kropli.

-Woda zawieszona nie ma bezpośredniej łączności z poziomem wód

gruntowych, stąd nie może być przez nie zasilana.

- Właściwa woda kapilarna podnosi się w górę do poziomu wód

gruntowych.

Kapilarność jest wynikiem działania dwu zjawisk:

-przyczepności (adhezji) wody do ścianek rurki;

-napięcia powierzchniowego wody.

36. Wysokość podnoszenia kapilarnego w gruntach.

Wysokość kapilarnego podciągania H_k wody ponad swobodne jej zwierciadło można wyznaczyć w sposób następujący:

Ciężar słupa wody w rurce wynosi:

G=H_k*πr²*ρ_w*g

gdzie: Hk - wysokość kapilarnego podciągania wody

r - promień kapilarny

ρw - gęstość właściwa wody,

g - przyspieszenie ziemskie

37. Wpływ wód kapilarnych na stan naprężeń w gruntach.


Naprężenie ściskające σ_sk w szkielecie gruntowym można obliczyć według wzoru:

gdzie: H_k - wysokość słupa wody kapilarnej ponad poziomem swobodnego zwierciadła,

γ_w - ciężar objętościowy wody.

38. Czy w wodzie podciągniętej kapilarnie działa prawo Archimedesa i dlaczego?

39. Podstawowe cechy fizyczne gruntów - definicje i wzory.

-wilgotnością gruntu w nazywamy procentowy stosunek masy wody m_w zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego m_s:

w=m_w/m_s*100%, gdzie:

m_w- masa wody

m_s- masa cząstek gruntu (szkieletu gruntowego)

wilgotnością naturalna m_n nazywamy wilgotność, jaką ma grunt w stanie naturalnym.

-gęstością właściwą gruntu ρs nazywa się stosunek masy szkieletu gruntowego m_s do jej objętości Vs

ρ_s=m_s/V_s, gdzie:

m_s- masa cząstek gruntu

V_s- objętość samych cząstek (szkieletu gruntowego)

-gęstość objętościowa gruntu ρ jest to stosunek masy próbki gruntu do objętości tej próbki łącznie z porami

ρ=m_m/V, gdzie:

m_m- masa próbki gruntu

V- objętość próbki gruntu

40. Cechy fizyczne pochodne od cech podstawowych - definicje i wzory.

-gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρ_d jest to stosunek masy szkieletu gruntu (masa ziaren i cząstek) w danej próbce do jej objętości pierwotnej (razem z porami).

ρ_d=m_s/V=100ρ/(100+w_n), gdzie:

m_s- masa próbki wysuszonej do stałej wagi w temperaturze 105 ÷ 110 °C

V- objętość próbki gruntu przed wysuszeniem

ρ- gęstość objętościowa gruntu

w_n - wilgotność naturalna gruntu

41. Porowatość i wskaźnik porowatości.

-porowatością gruntu n nazywamy stosunek objętości porów V_p w danej próbce gruntu do objętości całego gruntu V (szkielet gruntu + pory).

n=V_p/V

-wskaźnikiem porowatości gruntu e nazywamy stosunek objętości porów V_p do objętości cząstek gruntu (szkieletu gruntowego) V_s.

e=V_p/V_s=( ρ_s-ρ_d )/ρ_d

42. Stopień wilgotności i podział gruntów ze względu na jego wartość.

Wilgotność całkowita w_sat gruntu istnieje wtedy, gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą (oblicza się ją w procentach).




Stopień wilgotności gruntu Sr określa stopień wypełnienia porów gruntu wodą.




Zależnie od wartości stopnia wilgotności gruntu Sr rozróżniono następujące stany zawilgocenia gruntów niespoistych:

-suchy Sr = 0

-mało wilgotny 0 < Sr ≤ 0,4

-wilgotny 0,4 < Sr ≤ 0,8

-nawodniony 0,8 < Sr ≤ 1,0

Maksymalna wartość stopnia wilgotności Sr = 1 (pory są całkowicie wypełnione wodą).

43. Stopień zagęszczenia i podział gruntów ze względu na jego wartość.

Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych ID jest to stosunek zagęszczenia występującego w stanie naturalnym do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.




Rozróżnia się cztery stany gruntów niespoistych:

-grunt luźny 0 < ID ≤ 0,33

-grunt średnio zagęszczony 0,33 < ID ≤ 0,67

-grunt zagęszczony 0,67 < ID ≤ 0,8

-grunt bardzo zagęszczony ID > 0,8

Maksymalna wartość stopnia zagęszczenia ID = 1,0

44. Wskaźnik zagęszczenia.

Wskaźnik zagęszczenia gruntów I_s jest miernikiem charakteryzującym jakość zagęszczenia nasypu:


, gdzie:

ρ_{d nas}- gęstość objętościowa szkieletu gruntu w nasypie,

ρ_ds- maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntu.

45. Omówić metodykę wyznaczania stopnia zagęszczenia gruntów.

46. Omówić metodykę wskaźnika zagęszczenia gruntów.

47. Związki pomiędzy wskaźnikiem zagęszczenia a stopniem zagęszczenia.


Wg Pisarczyka

48. Definicja granic konsystencji.

Granice konsystencji są granicznymi wilgotnościami rozdzielającymi poszczególne konsystencje:

-granica płynności w_L - wilgotność na granicy między konsystencją płynną i plastyczną.

- granica plastyczności w_p - wilgotność na granicy między konsystencją plastyczną i zwartą.

- granica skurczalności w_s - wilgotność na granicy stanu półzwartego i zwartego

49. Omówić metodykę wyznaczania granicy plastyczności.

-Do badania pobieramy, ze środka większej bryłki mała grudkę bez ziaren żwirowych i formujemy kulkę o średnicy 7mm.

-Z kuleczki formuje się wałeczek na wyprostowanej lewej dłoni, prawa naciskając nieznacznie wałeczkuje się grunt z szybkością 2 razy na sekundę.

-Wałeczkujemy aż do osiągnięcia średnicy 3 mm na całej długości.

-Jeżeli wałeczek nie wykazuje spękań i nie łamie się przy podniesieniu go w palcach do góry to ponownie zgniatamy go, formujemy kuleczkę i wałeczkujemy od nowa. Czynności te powtarza się aż wałeczek o średnicy 3 mm rozsypuje się lub zaczyna pękać.

-Czynności te powtarza się aż wałeczek o średnicy 3 mm rozsypuje się lub zaczyna pękać.

- Wszystkie kawałeczki wałeczka wkłada się do naczyńka wagowego i zamyka szczelnie doszlifowaną pokrywką.

-Badania powtarza się na następnej kulce gruntu. Wałeczkowanie powtarza się tyle razy aby zebrać co najmniej 5-7 gramów gruntu.

- Następnie dokonuje się pomiaru wilgotności popękanych wałeczków. Oznaczona wilgotność jest równa granicy plastyczności w_P.

50. Omówić metodykę wyznaczania granicy płynności.

Granicę płynności w_L wyznacza się w aparacie Casagrandego.

-Pobieramy próbkę gruntu o wilgotności naturalnej i rozrabiamy z wodą do konsystencji miękkoplastycznej pasty, przykrywamy i pozostawiamy na 16-20 h.

-Próbkę gruntu umieszcza się w miseczce podnoszonej na wysokość 10 mm i opuszczanej na podkładkę z twardej gumy.

-Pastę nakładamy do miseczki aparatu tak aby jej masa wraz z miseczką wynosiła równo 210 g.

-W paście wykonujemy znormalizowaną bruzdę o szerokości dołem 2 mm i górą 10 mm. Miseczka opada 2 razy na sekundę - liczymy uderzenia aż do momentu gdy bruzda zleje się na długości 10 mm i wysokości 1 mm.

-Z dna bruzdy pobiera się niewielką ilość pasty i wyznacza jej wilgotność.

-Pozostałą część pasty miesza się z niewielkim dodatkiem wody i ponownie powtarza się wszystkie czynności.

-Do wyznaczenia granicy płynności trzeba wykonać co najmniej 5 prób z których 2 powinny dać w wyniku 25-40 uderzeń a 3 10-25 uderzeń.

-Na podstawie wyników wykonuje się wykres zależności liczby uderzeń od wilgotności pasty gruntowej.

-Z wykresu odczytuje się wilgotność odpowiadającą 25 uderzeniem, którą umownie przyjmuje się za granicę płynności badanego gruntu.

51. Omówić metodę jednopunktową wyznaczania granicy płynności.

52. Stopień plastyczności i stany gruntów spoistych.

Stopień plastyczności IL jest to stosunek różnicy wilgotności naturalnej danego gruntu i granicy plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy plastyczności. Wskaźnik ten określa, jaką konsystencję ma badany grunt oraz odzwierciedla właściwości gruntu w stanie in situ.





53. Wskaźnik plastyczności i rodzaje gruntów.

Wskaźnik plastyczności IP jest to różnica pomiędzy granicą płynności i granicą plastyczności (zakres wilgotności wyznaczony granicami), oznacza ile wody w procentach (w stosunku do masy szkieletu) wchłania dany grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w półpłynny.


,gdzie:

w_P- granica plastyczności,

w_L- granica płynności.

Rodzaj gruntów, wskaźnik plastyczności

Niespoisty Ip ≤ 1%

Spoisty 1% < Ip

mało spoisty 1% < Ip ≤ 10%

średnio spoisty 20% < Ip ≤ 30%

zwęziło spoisty 20% < Ip ≤ 30%

bardzo spoisty 30% < Ip

54. Wskaźnik aktywności koloidalnej.

Między wskaźnikiem plastyczności i ilością frakcji iłowej istnieje następująca zależność:


, gdzie:

A - „aktywność koloidalna”,

ƒ_i - zawartość frakcji iłowej w danym gruncie

(o uziarnieniu poniżej 2 mm) w %.

Zależnie od aktywności koloidalnej grunty dzieli się na 4 grupy:

-nieaktywne A < 0,75

-przeciętnie aktywne 0,75 ≤ A < 1,25

-aktywne 1,25 ≤ A <2

-bardzo aktywne A ≥ 2

55. Związek pomiędzy wskaźnikiem plastyczności a zawartością frakcji iłowej.

jak wyżej

56. Klasyfikacja gruntów spoistych wg Casagrandego. Karty plastyczności.

W celu identyfikacji gruntów spoistych, często podaje się tzw. kartę plastyczności Casagrandego. Grunty spoiste są na niej podzielone w zależności od granicy płynności oraz od wskaźnika plastyczności.

CH - grunty bardzo spoiste

CL - grunty średnio spoiste i spoiste zwięzłe

MH i ML - grunty mało spoiste

OL - piaski próchnicze i pyły próchnicze

57. Przemarzanie gruntów i zjawiska związane z przemarzaniem gruntów

Przemarzanie gruntu jest to zamarzanie wody w gruncie w przypadku okresowego występowania temperatury powietrza poniżej 0ºC

Głębokość i prędkość przemarzania zależą od:

-temperatury powietrza

-czasu trwania

-osłony terenu

-struktury i tekstury gruntu

-składu granulometrycznego gruntu


, gdzie:

λ- współczynnik przewodnictwa cieplnego,

Q- ciepło krzepnięcia wody,

γ_ow- ciężar objętościowy wody zawartej w gruncie odniesiony jednostki objętości gruntu,

T_z- temperatura zamarzania,

T_p- temperatura na powierzchni gruntu,

t- czas.

58. Kryteria wysadzinowości gruntów.

1. Casagrande'go (1934) według którego zalicza się do wysadzinowych grunty bardzo różnoziarniste (Cu> 15), które zawierają więcej niż 3 % cząstek mineralnych mniejszych od 0,02 mm oraz grunty równoziarniste (Cu < 5) zawierające ponad 10 % ww. cząstek.

2. Kryterium Beskowa (1935), wg którego uwzględnia się wpływ geologicznego pochodzenia gruntu, wielkość średnicy d50, procentową zawartość o średnicy mniejszej od 0,062 mm i 0,125 mm oraz kapilarność bierną przy wilgotności równej granicy płynności.

3. Kryterium Wiłuna (1958), wg którego uwzględnia się uziarnienie gruntu i kapilarność bierną gruntu Hkb. Wiłun pod względem wysadzinowości, dzieli grunty na 3 grupy:

GRUPA A - grunty niewysadzinowe

GRUPA B - grunty wątpliwe

GRUPA C - grunty wysadzinowe

59. Sposoby zabezpieczanie nawierzchni drogowych przed wysadzinami i przełomami.

Przy budowie nowych dróg można zapobiec tworzeniu się wysadzin i przełomów przez:

-odpowiednie podwyższenie nasypu ponad zwierciadło wody gruntowej,

-obniżenie poziomu wód gruntowych lub odcięcie ich bocznego dopływu za pomocą drenażu podłużnego,

-zastosowanie pod nawierzchnią podsypki piaskowej o odpowiedniej grubości (zamiana gruntu wysadzinowego na niewysadzinowy),

-zastosowanie podbudowy z gruntu stabilizowanego cementem lub bitumem,

-dobre zagęszczenie podłoża w dnie koryta przez uwałowanie ciężkim walcem drogowym,

-dobre odwodnienie powierzchniowe (przeciwdziałanie wsiąkaniu wód opadowych w pobocza, dobry odpływ rowami i rynnami),

-zamiana gruntu wysadzinowego pod nawierzchnią na grunt niewysadzinowy do granicy przemarzania.

60. Metody zabezpieczenia budowli szkodliwym działaniem przemarzania gruntów.

Zabezpieczenie budowli posadowionych na gruntach wysadzinowych polega na:

- zagłębieniu fundamentów budowli posadowionych na gruntach wysadzinowych o IL> 0,1, poniżej granicy przemarzania; na gruntach twardo­plastycznych o IL < 0,1, półzwartych i zwartych wystarcza zagłębienie ok. 0,2-0,3 m poniżej powierzchni terenu, pod warunkiem dobrego zabezpieczenia podłoża przed zawilgoceniem

- wymianie gruntu wysadzinowego (do poprzednio podanej głębokości) i zastosowaniu „poduszki" z dobrze ubitego czystego żwiru lub piasku,

- użyciu do zasypki za murami oporowymi przepuszczalnych gruntów niewysadzinowych,

- zabezpieczeniu wysadzinowego podłoża pod rusztowaniami i pod płytko posadowionymi fundamentami przed zamarzaniem za pomocą mat, cieplaków itp.; na ustawieniu słupów rusztowań na piaskowych poduszkach lub chwilowym obsypaniu fundamentów gruntem (na okres mrozów),

- stosowaniu w chłodniach pod podłogą komory mroźnej dobrej izolacji termicznej; zaleca się pod podłogą pozostawić wolną przestrzeń (jako najbardziej skuteczną izolację termiczną).

61. Na jakiej głębokości należy posadawiać budowle a na jakiej instalacje wodociągowe ze względu na przemarzanie gruntów.

-grunty wysadzinowe o I_L>0,1- poniżej granicy przemarzania

-grunty półzwarte, zwarte o I_L <0,1- ok. 0,2-0,3m poniżej powierzchni terenu pod warunkiem dobrego zabezpieczenie przed wilgocią

-dla przewodów wod- kan głębokość powinna być o 1/3 wieksza

62. Prawo Darcy.

q=kiA, gdzie:

q- wydatek przepływu,

k- stała, współczynnik proporcjonalności, zwany współczynnikiem filtracji,

A- pole całkowite poprzecznego przekroju,

i- spadek hydrauliczny.

63. Co to jest gradient hydrauliczny?

Inaczej spadek hydrauliczny - stosunek różnicy wysokości słupa wody przy danej różnicy ciśnienia, do długości drogi filtracji.

64. Wzór na rzeczywistą prędkość przepływu wody w ośrodkach gruntowych.


, gdzie:

n- porowatość

k- współczynnik filtracji

i- spadek hydrauliczny

65. Współczynnik filtracji - podać zakres zmienności współczynnika filtracji dla piasków, pyłów oraz iłów.

Współczynnik filtracji określa się na podstawie wzoru na wydatek przepływu, zgodnie z którym objętość wody przepływająca przez próbkę o polu przekroju A w czasie t wynosi: Q=q*t=k*i*A*t

-piaski- 10^-3 - 10^-6 m/s

-pyły- 10^-6 - 10^-8 m/s

-iły- 10^-10 - 10^-12 m/s

66. Laboratoryjne metody wyznaczania współczynnika filtracji.

- określanie współczynnika filtracji o stałym spadku hydraulicznym- polega na pomiarze objętości wody przepływającej przez próbkę o określonych wymiarach w określonym czasie.

- określanie współczynnika filtracji o zmiennym spadku hydraulicznym- może być stosowane do określenia współczynnika filtracji słabo przepuszczalnych gruntów drobnoziarnistych

67. Określanie współczynnika filtracji za pomocą wzorów empirycznych.

Wzór Hazena:

k₁₀ = C·d₁₀² (0,7 + 0,03·t) [m/doba]

gdzie:

k10 - współczynnik filtracji przy temperaturze wody 10°C,

d10 - średnica efektywna, mm

t - temperatura otoczenia °C,

(0,7 + 0,03·t) - poprawka na temperaturę

C - empiryczny współczynnik zależny od nierównomierności uziarnienia:

C = 1200 gdy 1<CU<2

C = 800 gdy 2<CU<4

C = 400 gdy 4<CU<5

Uwaga: Wzór Hazena stosuje się, jeśli spełnione są warunki: 0,1 < d10 < 3,0 i U < 5

Wzór Seeldheima:

k = 0,357·(d50)2,4 cm/s

gdzie:

d50 - średnica efektywna, mm

Wzór amerykański:

k = 0,36·(d20)2 cm/s

gdzie:

d20 - średnica efektywna, mm

Uwaga: wzór amerykański stosuje się dla 0,01<d20<5,0 mm.

68. Wzór Hazena.

jak wyżej

69. Wzór amerykański.

jak wyżej

70. Polowe metody wyznaczania współczynnika filtracji.

Trudności odtworzenia w warunkach laboratoryjnych rzeczywistych warunków przepływu wody przez ośrodek gruntowy powodują, że określone w ten sposób wartości współczynnika filtracji obarczone mogą być znacznym błędem. Dlatego też do określenia rzeczywistych wartości współczynników filtracji stosuje się metody polowe.

71. Metoda próbnego pompowania wyznaczania współczynnika filtracji (otwór zgłębiony do stropu warstwy nieprzepuszczalnej).

W przypadku górotworu zbudowanego z gruntów sypkich, jednorodnych i izotropowych, spoczywającego na utworach nieprzepuszczalnych, wokół studni opartej na stropie gruntów nieprzepuszczalnych wytwarza się symetryczny lej depresji.




72. Polowe metody określanie współczynnika filtracji gruntów słabo przepuszczalnych.

Badania prowadzić można przy zmiennym oraz przy stałym spadku hydraulicznym. Metodyka określania współczynnika filtracji przy zmiennym spadku hydraulicznym polega na wykonaniu otworu wiertniczego, uzbrojonego rurą osłonową o średnicy wewnętrznej D. Z rurą osłonową, uszczelnianą zaczynem cementowym, połączona jest rura ciśnieniowa o średnicy wewnętrznej d<D, do której w chwili t₁ wlewa się wodę do poziomu h_1.

Na skutek filtracji przez dno otworu poziom wody w rurze ciśnieniowej obniża się do poziomu h₂ w czasie t₂. Współczynnik filtracji dla tego przypadku określić można ze wzoru:




gdzie: d - średnica wewnętrzna rury ciśnieniowej, D - średnica wewnętrzna rury osłonowej, h₁ - poziom wody w czasie t₁,h₂ - poziom wody w czasie t₂.

73. Wpływ temperatury na wodoprzepuszczalność gruntów.

Prędkość przepływu wody w gruncie zależy od temperatury, co wynika ze zmian lepkości, która rośnie ze spadkiem temperatury. Zależność współczynnika filtracji od lepkości i gęstości wody określić można z wzoru:


, gdzie:

η- lepkość wody;

γ- ciężar objętościowy wody

74. Ograniczenia Prawa Darcy'ego.

1. Ruch wody jest laminarny,


.

gdzie: R_e - liczba Reynoldsa, η - lepkość cieczy, g - przyśpieszenie ziemskie, D - średnica kanalika, γ_w - ciężar właściwy wody.

2. w gruntach o małej przepuszczalności konieczne jest wystąpienie gradientu początkowego i₀, aby rozpoczął się ruch wody.


dla i₀ < i < i₀', przy czym m < 1.


dla i ³ i₀'

75. Ekwiwalentna wartość współczynnika filtracji przy przepływie w kierunku poziomym.


, gdzie

k_H1, k_H2, k_H3,..., k_Hn są współczynnikami filtracji poszczególnych warstw w kierunku poziomym a k_Heq jest ekwiwalentnym współczynnikiem filtracji w kierunku poziomym,

H - sumaryczna miąższość pakietu warstw,

H₁, H₂, H₃,..., H_n - miąższość poszczególnych warstw.

76. Ekwiwalentna wartość współczynnika filtracji przy przepływie w kierunku pionowym.


, gdzie:

k_H1, k_H2, k_H3,..., k_Hn są współczynnikami filtracji poszczególnych warstw w kierunku poziomym a k_Heq jest ekwiwalentnym współczynnikiem filtracji w kierunku poziomym,

H - sumaryczna miąższość pakietu warstw,

H₁, H₂, H₃,..., H_n - miąższość poszczególnych warstw.

77. Równanie przepływu (równanie Laplace'a).

Jest to równanie Laplace'a, z którego wynika, że suma zmian spadków hydraulicznych w kierunku z i x równa się zeru.




78. Siatka hydrodynamiczna - scharakteryzować pojęcie linii prądy i linii ekwipotencjalnych.

Siatka filtracyjna hydrodynamiczna to linie jednakowego potencjału prędkości oraz linie prądu, które tworzą układ krzywych wzajemnie ortogonalnych.

79. Co to jest ciśnienie spływowe i jak się je wyznacza.

Ciśnienie spływowe (w odniesieniu do jednostki objętości gruntu nosi nazwę hydrodynamicznego) wywierane na szkielet gruntowy przez przepływającą przez grunt wodę, przezwycięża siłę tarcia wody o ziarna i cząstki gruntu. Jest skierowane zgodnie z kierunkiem filtracji (stycznie do linii prądu).


, gdzie: j - wartość ciśnienia spływowego, tzn. jednostkowej siły objętościowej spowodowanej filtracją.

80. Jak obliczyć siłę filtracji (lub ciśnienie spływowe)?

81. W jakich jednostkach wyraża się ciśnienie spływowe?

82. Krytyczny i dopuszczalny spadek hydrauliczny

83. Czy obniżenie zwierciadła wody gruntowej spowoduje osiadanie gruntu? Uzasadnij!

84. Co to jest kurzawka i w jakich gruntach występuje?

85. Przebicie hydrauliczne - warunki występowania

86. Sufozja - natura zjawiska i przyczyny występowania

87. Zasady zabezpieczania gruntów przed szkodliwym działaniem filtracji

88. Sposoby określania najkrótszej drogi filtracji

89. Zasada działania filtrów odwrotnych

90. Natura odkształcalności ośrodków gruntowych

91. Moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej

92. Różnice w odkształcalności gruntów normalnie skonsolidowanych i prekonsolidowanych

93. Omówić metodykę wyznaczania współczynnika prekonsolidacji

94. Wskaźnik ściśliwości gruntów normalnie skonsolidowanych

95. Wskaźnik ściśliwości gruntów prekonsolidowanych.

96. Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej.

97. Edometryczny moduł odkształcenia pierwotnego i wtórnego

98. Osiadanie zapadowe - natura zjawiska

99. Określanie współczynnika osiadania zapadowego

100. Konsolidacja gruntów

101. Etapu procesu konsolidacji

102. Równanie jednoosiowej konsolidacji Terzaghiego

103. Pierwotne naprężenia w ośrodkach gruntowych.

104. Pojęcie naprężeń efektywnych. Pierwotne naprężenia efektywne.

105. Sposób wyznaczania pierwotnych naprężeń poziomych.

106. Współczynnik parcia spoczynkowego dla gruntów normalnie skonsolidowanych i prekonsolidowanych.

107. Przepływ wody a naprężenia w ośrodkach gruntowych.

108. Różnice w oddziaływaniu wód kapilarnych czynnych i biernych na szkielet gruntowy.

109. Ciśnienie wody w porach oraz naprężenie całkowite i efektywne.

110. Naprężenia efektywne w gruntach nienasyconych.

111. Wzór Skemptona na określenie przyrostu ciśnienia wody w porach (∆u) na skutek wzrostu naprężenia w gruncie.

112. Zależność pomiędzy współczynnikiem κ oraz B i stopniem wilgotności Sr.

113. Rozkład naprężenia w gruncie od pionowej siły skupionej (rozwiązanie Boussinesq'a)

114. Metoda punktów narożnych.

115. Metoda punktów środkowych.

116. Rozkład naprężeń pod nasypem trapezowym.

117. Wyznaczanie rozkładu naprężeń pod fundamentami.

118. Osobliwości wytrzymałości gruntu (dla gruntu ziarnistego np. piasku).

119. Hipoteza wytrzymałościowa (wytężeniowa).

120. Kryterium wytrzymałościowe Coulomba.

121. Kryterium wytrzymałościowe Mohra.

122. Kryterium wytrzymałościowe Coulomba - Mohra.

123. Napisz warunek wytrzymałościowy Coulomba dla naprężeń głównych.

124. Parametry wytrzymałościowe gruntów.

125. Orientacja powierzchni zniszczenia w hipotezie Coulomba - Mohra.

126. Określanie własności wytrzymałościowych gruntów w aparacie bezpośredniego ścinania.

127. Określanie własności wytrzymałościowych gruntów w aparacie trójosiowego ściskania.

128. Metody badań gruntów w aparacie trójosiowego ściskania

129. Określanie wytrzymałości na ścinanie metodą UU

130. Określanie wytrzymałości na ścinanie metodą CU

131. Określanie wytrzymałości na ścinanie metodą CD

132. Definicja stopnia wytężenia w hipotezie Coulomba-Mohra

133. Omówić metodę Masłowa Fp

134. Wyprowadzić wzór na kształt profilu skarpy w metodzie Masłowa

135. Wyprowadzić wzór na kształt profilu skarpy w metodzie Masłowa dla gruntów idealnie spoistych

136. Metodyka wyznaczania kształtu profilu statecznego w ośrodkach uwarstwionych

137. Metoda Sokołoskiego-Senkowa

138. Główne założenia Metod Równowagi Granicznej

139. Definicja wskaźnika stateczności

140. Założenia metody Pettersona i rozkład sił działających na blok w metodach równowagi granicznej

141. Stateczność zbocza o nieograniczonej długości bez filtracji

142. Stateczność zbocza o nieograniczonej długości z uwzględnieniem filtracji równoległej

143. Analiza stateczności przy założeniu płaskiej powierzchni poślizgu (metoda Cullmana)

144. Założenia metody Felleniusa

145. Założenia metody Bishopa

146. Założenia metoda Sarmy-Hoeka

147. Definicja osuwiska

148. Główne przyczyny powstawania osuwisk

149. Rodzaje osuwisk i ich charakterystyka

150. Rodzaje zsuwów i ich charakterystyka

151. Podział osuwisk ze względu na aktywność

152. Podział osuwisk ze względu na wielkość

153. Ocena stopnia zagrożenia osuwiskami

154. Etapy przeciwdziałanie procesom osuwiskowym

155. Omówić działania bezpośrednie przy zwalczaniu osuwisk

156. Omówić zabezpieczenia doraźne (tymczasowe) przy zwalczaniu osuwisk

157. Omówić zabezpieczenia ostateczne przy zwalczaniu osuwisk

158. Rodzaje sił parcia gruntów na konstrukcje oporowe

159. Założenia metody Coulomba wyznaczania sił parcia na konstrukcje oporowe

160. Współczynnik parcia aktywnego

161. Współczynnik parcia biernego

162. Wyznaczanie sił parcia aktywnego w uwarstwionym ośrodku gruntowym

163. Warunki stateczności konstrukcji oporowych