1. Rozszyfrować nazwy frakcji: LBo, FGr, CSi, MGr, FSa, Co

LBo- duże głazy

FGr- drobny żwir

CSi- gruby pył

MGr- średni żwir

FSa- drobny piasek

Co- kamienie

 

L-duży C-gruby M-średni F-drobny

Bo-głazy Gr-żwir Co-kamienie Sa-piasek Si-pył Cl-ił

2. Co to jest porowatość, definicja, symbol, wzór obliczeniowy.

Stosunek objętości wolnych przestraszeni w gruncie do objętości całkowitej gruntu. Symbol : n. Wzór: Vp/V (wyklad 2a)

3. Co to jest wskaźnik porowatości, definicja, symbol, wzór obliczeniowy.

Stosunek objętość wolnych przestrzeni gruntu do objętości samego szkieletu gruntowego. Symbol: e. Wzór: e=Vp/Vs ( wyklad 2a)

4. Co to jest gęstość objętościowa szkieletu, definicja, symbol, wzór obliczeniowy.

Stosunek masy całkowitej gruntu do jego objętości. Symbol: ρ. Wzór: m/V.

5. Ile wynosi bok sześcianu, jeżeli gęstość objętościowa gruntu to 2 g/cm³, a masa sześcianu to 16g?

Gęstość objętościowa to stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości tego szkieletu. Symbol : ρ_s wzór ρ_s=m_s/V_{s .}

V=a^3=> 2=16/a^3=> a =2 cm

6. Ile wynosi wilgotność gruntu, jeżeli masa gruntu mokrego wynosi 40g, a masa gruntu suchego 30g?

m_w= 40g-30g=10g m_s=30g => w= 10/30*100%=33%

7. Ile wynosi gęstość objętościowa szkieletu, jeżeli pobrano 125 cm3 gruntu mokrego, którego masa po wysuszeniu to 200g?

m_s=200g V= 125 cm^3

ρ_d= m_s/v= 200/125=1,6 g/cm3

8. Na czym polega oznaczanie konsystencji podczas badań makroskopowych?

Badanie konsystencji w badaniu makroskopowym polega na ściskaniu w dłoni próbki gruntu oraz na próbie wałeczkowania.

Wyniki:

• grunt wydostaje się między palcami - k. Miękkoplastyczna

• można formować pod lekkim naciskiem - k. Plastyczna

• nie można formować ale można wałeczkować do śr 3 mm - twardoplastyczna

• rozpada się podczas wałeczkowania , ale można uformować kulkę - k. Zwarta

• nie można zrobić kulki - k. Bardzo zwarta

9. O czym świadczy możliwość wałeczkowania próbki aż do uzyskania cienkich wałeczków?

Grunt ten jest w stanie twardoplastycznym. próba wałeczkowania pozwala określić spoistość gruntu. Grunt, który można wałeczkować aż do uzyskania cienkich wałeczków ,to grunt bardzo spoisty np. ił,ił piaszczysty,ił pylasty.

10. Na czym polega oznaczanie wytrzymałości w stanie suchym podczas badań makroskopowych?

Należy wysuszoną próbkę gruntu zgnieść palcami.

Wyniki:

• rozpad pod lekkim naciskiem - mała wytrzymałość dominuje frakcja pyłowa

• rozpad na bryłki pod wyraźnym naciskiem - średnia wytrzymałość

• brak rozpadu pod naciskiem palców - duża wytrzymałość dominuje frakcja iłowa

11. Jaki wykres można narysować po zbadaniu wilgotności optymalnej w aparacie Proctora i jak z niego wyznacza się tę wilgotność?

Wilgotnością optymalną wopt nazywamy taką wilgotność, przy której w danych warunkach ubijania można osiągnąć największe zagęszczenie gruntu, a więc maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego ρdmax.

Tworzy się wykres zależności gęstości objętościowej szkieletu gruntowego od wilgotności gruntu w. Czyli f(w)=ρ_d. Wilgotność optymalną otrzymuje się jako wartość w dla maksymalnego ρ_d.

12. Jaki parametr uzyskujemy z badania gruntu w aparacie Casagrande'a i do czego jest nam on potrzebny?

Otrzymujemy wilgotność przy której grunt ze stanu płynnego przechodzi w stan miękko-plastyczny. Wielkość ta jest ustalana jako wilgotność przy której grunt w aparacie Casagrande po 25 uderzeniach zejdzie się na długości 10 mm i wysokość 1 mm ( wcześniej robimy brudzę w gruncie) Potrzebne jest to do oznaczenia granicy płynności wL). Przy znajomości gr. Plastyczności i płynności możemy obliczyć wskaźnik plastyczności Ip=wL-wp . Mając Ip możemy dzielić grunty ze wzg na spoistość.

13. Co to jest wskaźnik konsystencji? Podział gruntów ze względu na wskaźnik konsystencji.

Wskaźnik konsystencji Ic [-] Jest to wilgotność pasty gruntowej, oznaczona w znormalizowanych

warunkach. Dla pyłów i iłów:

I_c- wskaźnik konsystencji

I_L-wskaźnik plastyczności

14. Jaki można uzyskać wykres po zbadaniu gruntu w aparacie Casagrande'a i jak z niego wyznacza się granicę płynności?

Najczęściej przeprowadza się około 5-6 oznaczeń wilgotności i odpowiadającej jej ilości uderzeń aparatu. Należy odczytać ile uderzeń odpowiada za zlanie się bruzdy na dł 10 mm i wysokości 1 mm, następnie oznaczyć wilgotność. Stworzyć wykres zależności wilgotności od ilości uderzeń, interpolować prostą przechodząc przez dane punkty, odczytać wilgotność dla 25 uderzeń.

15. Co to jest stopień zagęszczenia? Podział gruntów ze względu na stopień zagęszczenia.

Stopniem zagęszczenia ID nazywa się stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu niespoistego.

Vmax - objętość próbki gruntu w stanie luźnym [cm3]

Vmin - objętość próbki gruntu w stanie maksymalnie zagęszczonym [cm3]

V - objętość próbki gruntu w stanie naturalnym [cm3]

Stopień zagęszczenia wyznacza się dla gruntów niespoistych (sypkich). Jego wielkość zależy od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziaren. Stopień zagęszczenia gruntu luźno usypanego jest równy 0, natomiast gruntu maksymalnie zagęszczonego wynosi 1.

16. Objaśnij zjawisko dylatancji w gruntach gruboziarnistych; w jaki sposób się ono objawia w warunkach swobodnego drenażu oraz w warunkach zatrzymanego drenażu

dylatancja - jest to proces zwiększania objętości gruntów gruboziarnistych po przekroczeniu określonego naprężenia.

Zatrzymany drenaż- wzrost ciśnienia wody w porach (u)

Swobodny drenaż- wzrost objętości.

17. Czy w gruntach drobnoziarnistych wykazujących tendencje do upłynnienia w trakcie ścinania występuje zjawisko dylatacji ? odpowiedź uzasadnij

Dylatacja jest zjawiskiem występującym przy ścinaniu zagęszczonego gruntu. Grunty drobnoziarniste luźnie nasycone wodą przy szybkim ścinaniu chcą się zagęścić, a to uniemożliwia obecność wody. Wzrasta ciśnienie wody „u” co przy stałym naprężeniu całkowitym σ=const. powoduje spadek σ'(=σ-u). Niezależnie od tego wzrasta τ= τ'. Może to doprowadzić do szybkiego wyczerpania się wytrzymałości gruntu. Zjawisko określa się terminem upłynniania gruntu.

18. Czy w trakcie zaawansowanego płynięcia plastycznego, w trakcie ścinania próbki gruntu drobnoziarnistego w aparacie trójosiowym, w warunkach swobodnego drenażu występuje zmiana objętości; jak określamy ten stan ?

Tak, występuje zmiana objętości

19. Co to jest współczynnik rozporu bocznego Ko; objaśnij różnicę pomiędzy wartościami tego współczynnika w stanie in situ Ko(in situ) oraz w warunkach normalnej konsolidacji KoNC; czy znana jest ci jakaś formuła empiryczna określająca wartość współczynnika KoNC ? od czego ten współczynnik zależy ?

Współczynnik rozporu bocznego jest stosunek naprężenia poziomego do naprężenia pionowego

KoNC- współczynnik dla gruntów skonsolidowanych normalnie KoNC=1-sin(Φ)

KoOc- współczynnik dla gruntów prekonsolidowanych KoOC=KoNC*OCR(sinΦ)

empirycznie KoNC określa się na podstawie wartości kąta tarcia wewnętrznego

20. Od czego zależy wartość współczynnika KoNC i dlaczego istnieje rozbieżność pomiędzy wartościami Ko(In situ) oraz KoNC ?

Wartość współczynnika K0 zależy od rodzaju gruntu i historii jego naprężenia (czy uległ prekonsolidacji) i zmienia się w zakresie 0,2 ÷0,6dla gruntów normalnie skonsolidowanych i 0,8 ÷2,0dla gruntów prekonsolidowanych.

Wartość KoNC zależy od wartości kąta tarcia wewnętrznego.

Przy ustalaniu wielkości Ko zasadnicze znaczenie ma czy grunt jest w stanie normalnej konsolidacji przy czy był wcześniej konsolidowany.

Ko=(1-sinΦ)*OCR

OCR: Współczynnik prekonsolidacji - stosunek największej wartości naprężenia efektywnego σp', które wystąpiło w gruncie w przeszłości, do wartości naprężenia od ciężaru własnego występującego obecnie σ0'

OCR = 1-grunty normalnie skonsolidowane

OCR> 1 -grunty prekonsolidowane

21. Warstwę gruntu, normalnie konsolidowanego, o miąższości 20m, opisanego parametrami wytrzymałościowymi '=20^o, c'=10 kPa, poddano równomiernemu obciążeniu q=500 kPa a następnie odciążono. Sprawdź ile wynosi stosunek naprężeń poziomych do pionowych w stanie in situ (należy przyjąć Ko in situ = 0.5), w trakcie obciążenia a następnie po odciążeniu na głębokości 10m.

W pliku

22. Dla danej krzywej uziarnienia sklasyfikuj rodzaj gruntu

23. Objaśnij pojęcie naprężenia efektywnego i naprężenia całkowitego w gruncie traktowanym jako ośrodek dwuskładnikowy (szkielet+ciecz)

naprężenie efektywne - naprężenie przenoszone przez szkielet gruntowy a nie przez wodę znajdującą się w porach gruntu. Podczas konsolidacji gruntów bez możliwości odpływu większą część naprężeń przenosi woda, wzrost naprężeń efektywnych jest mały, gdy pozwolimy na odpływ wody podczas konsolidacji to szkielet gruntowy będzie przenosić obciążenia i nastąpi znaczny wzrost naprężeń efektywnych.

Inaczej: naprężenia efektywne to różnica między naprężeniem całkowitym a ciśnieniem porowym

naprężenia całkowite - jest to suma wszystkich naprężeń powodowanych przez ciężar własny gruntu oraz obciążenia zewnętrzne

(http://pl.wikipedia.org/wiki/Konsolidacja_%28mechanika_grunt%C3%B3w%29 warto przeczytać)

24. Dla macierzy naprężeń efektywnych sigma-x=-100 kPa, sigma-y=-150, tau-xy=50 kPa wyznacz graficznie wartości naprężeń głównych (koła Mohra)

W pliku na pulpicie

25. Objaśnij warunek plastyczności Mohra-Coulomba

Jest to uogólnienie warunku plastycznego Tresci, w którym wprowadza się wartość I1. Naprężenie styczne potrzebne do zainicjowania ścinania na danej płaszczyźnie zwiększa się wraz ze zwrostem naprężenia normalnego do tej płaszczyzny. F(σij)=σ1-K_Φ*σ3-ft

lub inaczej:

Warunek plastyczności Coulomba-Mohra stanowi liniową relację pomiędzy największym i najmniejszym naprężeniem głównym. Warunek ten można zapisać jako układ sześciu równań, z których dwa pierwsze mają następującą postać:

gdzie: φ oznacza kąt tarcia wewnętrznego zaś c kohezję. W przestrzeni naprężeń głównych reprezentuje go ostrosłup o potrójnej symetrii osiowej, którego oś pokrywa się z osią naprężenia izotropowego.

26. Jak zorientowane są, względem głównych osi macierzy naprężeń, pasma ścinania dla warunku M-C oraz Hubera-Misesa

W warunku HMH zawsze występują one pod kątem 45 stopni i nie są od niczego zależne. W warunku MC zależą od wielkości kąta tarcia wewnętrzego i wynaczą 45-0,5*Φ

HMH:

MC:

27. Kiedy możemy korzystać z warunku Tresci lub Hubera-Misesa dla gruntów

Z warunku H-M-H (Hubera-Misesa) możemy korzystać dla warunków bez odpływu (wody).

28. Narysuj rozkład naprężeń efektywnych oraz całkowitych dla podłoża uwarstwionego (jak na rys.) obciążonego pionowo obc. q=100 kPa, jeśli poziom wód gruntowych występuje na głębokości 5m poniżej poziomu terenu. Dane są: ciężar objętościowy szkieletu gruntowego, ciężar właściwy, ciężar właściwy dla wody, współczynnik Poissona, ', c', współczynnik Ko in situ dla każdej z dwóch warstw oraz miąższości warstw.

29. Co to jest prędkość Darcy ? objaśnij procedurę laboratoryjnego oznaczania wartości współczynnika filtracji

Jest to prędkość przepływu wody na jednostkę powierzchni gruntów (łącznie z cząstkami i porami) prostopadle do kierunku przepływu.

Prawo Darcego opisuje zależność między prędkością filtracji ośrodka porowatego u a występującym gradientem ciśnienia (gradP)

współczynnik k określa się na próbce nasączonej wodą, odnosi się wielkość k dla temperatury 10stopni. W ogólności próbki poddaje się przepływowi wody, mierząc ciśnienie i objętość wody przechodzącej przez próbkę gruntu.

Dla gruntów drobnoziarnistych stosuje się metodę ze zmiennym gradientem hydraulicznym, czyli bez kontroli ilości przepływającej wody.

Dla gruntów gruboziarnistych, stały gradien, czyli kontrola ilośc przepływającej wody.

Gradient hydrauliczny jest to różnica słupa wody między dwoma punktami pomiarowymi na długości drogi przepływu

30. Czy w przypadku poziomego zwierciadła wód gruntowych występuje ruch cząstek cieczy ? odp. Uzasadnij

31. Podaj orientacyjne przedziały dla wartości wsp. filtracji w piaskach średnich i w pyłach

10^-3 do 10^-5 m/s dla piasków średnich

10^-6 do 10^-8 m/s dla pyłów

32. Jakie równanie bilansowe opisuje ruch wód gruntowych

Równanie ciągłości w stanie ustalonym:

Bilans objętości przepływu:

Równanie ciągłości w stanie nieustalonym:

Bilans objętości przepływu:

K^F- moduł odkształcenia objętościowego wody.

33. Objaśnij różnicę pomiędzy filtracja ustaloną i nieustaloną

filtracja ustalona - przebiega zgodnie z prawem Darciego tzn ciśnienie i prędkość przepływu nie zmieniają się w czasie lub ta zmiana jest b.b powolna

filtracja nieustalona - wbrew prawu darciego, ciśnienie i prędkość przepływu jest zmienna w czasie

34. Czy w przypadku jak na rys. może dojśc do przebicia hydraulicznego ?

Ciężar objętościowy dla gruntu saCl w stanie pełnego nasycenia wynosi 18 kN/m3

σ_y^tot=-γ*y= -18*3= -54

p=-γ(f)*H/h*y=-10*5*3/3=-50

|σ_y|>|p|   --> nie przebije się

35. Ile powinna wynosić minimalna długość ściany szczelinowej aby nie doszło do przebicia hydraulicznego ? dany jest ciężar objętościowy gruntu całkowicie nasyconego gamma=19 kN/m3

H=h+10  
 

H/h=  γ/ γf       

h+10  / h =  19/10    

h=11,1

36. Co to jest wydatek filtracyjny ? Objaśnij na przykładzie wałów przeciwpowodziowych

a. Interpretujac wyniki testu edometrycznego otrzymano otrzymano wartości współczynników cs = 500 oraz c= 200. Oblicz osiadania warstwy gruntu o miąższości 12 m, gamma=20 kN/m3, obciążonej równomiernie obc. q= 200 kPa jesli wczesniej ta wartswa była prekonsolidowana obc. o wartosci qo=100 kPa. Analityczna formuła opisująca zależnośc pomiędzy odkształceniem pionowym a obc. jest nastepująca: eps_y(y) = 1/(Cs * ln(10))*ln(sig_y/sig_y0) dla galezi konsolidacji wtórnej oraz eps_y(y) = 1/(Cc * ln(10))*ln(sig_y/sig_y0) dla galęzi konsolidacji pierwotnej. W obliczeniach osiadan zastosuj calkowanie metodą prostokatow z podzialem warstwy gruntu na 2 przedziały.

b. Naszkicuj ścieżki naprężeń efektywnych w teście trójosiowego ściskania w warunkach bez odpływu dla gruntów drobnoziarnistych normalnie konsolidowanych

przy zastosowaniu modelu Modified Cam Clay. Objaśnij skąd bierze się naszkicowany kształt tych ścieżek

6wykladzie strona 37

c. Na czym polega zjawisko konsolidacji ? co oznacza czas konsolidacji ?

Problem konsolidacji polega na sprzężeniu deformacji szkieletu i przepływu wody w porach gruntu.

Może być on spowodowany zarówno przyłożonym obciążeniem jak i wymuszoną zmianą pola ciśnień porowych

Ciśnienie wody w porach dekomponuje się na 2 składniki:

- ciśnienie w stanie ustalonym

- nadwyżkę ciśnienia w porach
Czas trwania konsolidacji zależy głównie od przepuszczalności gruntu. Grunty o niskiej przepuszczalności (np. grunty spoiste) wymagają dłuższego czasu na zakończenie konsolidacji. Dlatego grunty te osiadają znacznie wolniej niż grunty niespoiste, i, co za tym idzie, proces ten trwa znacznie dłużej. Proces ten ilustruje krzywa konsolidacji.

d. Czy prędkośc obciażenia ma wpływ na nośność graniczna podłoża w gruntach gruboziarnistych ? jesli tak to określ warunki w jakich to znaczenie mogłoby się uwidocznić ?

Ma wpływ. 

e. Czy prędkośc obciażenia ma wpływ na nośność graniczna podłoża w gruntach drobnoziarnistych ? jesli tak to uzasadnij z czego wynika ten wpływ

Ma wpływ. 

f. Jak rozumiesz niesprzężoną analizę stanu deformacji i przepływu wód gruntowych

f. (wykład 7)

Sprzężenie deformacji i przepływu następuje tylko w jedną stronę:

Zwiększone ciśnienie wody w porach powoduje deformację, ale deformacja nie powoduje zwiększenia ciśnienia wody w porach. 

g. Objaśnij pojęcie cisnienia spływowego.

ciśnienie spływowe - ciśnienie działające na cząstki gruntu wskutek filtracji wody i skierowane zgodnie z jej kierunkiem.

h. Objaśnij pojęcie niedrenowanej wytrzymałości na ścinanie.

Niedrenowana wytrzymałość na ścinanie charakteryzuje osad, uwzględniając łącznie wpływ kąta tarcia wewnętrznego i spójności. Tym samym wartość niedrenowanej wytrzymałości na ścianie odpowiada naprężeniu stycznemu, jakie jest wywoływane podczas zniszczenia struktury gruntu wskutek ścięcia.

i. Dlaczego analiza stanu nosności granicznej (stateczności) skarpy pionowej powstałej w wyniku wykonania wykopu, w warunkach bez odpływu, prowadzi do oszacowania wsp. bezpieczeństwa po stronie "niebezpiecznej"

i.(wykład 8)

• w pierwszej fazie grunt ma tendencję do rozluźniania, ciśnienie w porach maleje, powstaje nawet ciśnienie ssania (dodatnie nadwyżki wody w porach)

• gdy następuje dysypacja nadwyżek ciśnienia wody w porach spada wartość naprężeń efektywnych, prowadzi to do redukcji wytrzymałości na ścinanie oraz utratę stanu równowagi statycznej dopiero po pewnym czasie

j. Narysuj rozkład parcia czynnego na ściane oporową podpierającą 5m skarpę z gruntu drobnoziarnistego (fi=20 stopni c=10 kPa), gama = 20 kN/m3 przyjmując że zwierciadło wód gruntowych znajduje sie 3m pod powierzchnia terenu

wyklad 9 str 10,11

k. Jakie znasz rodzaje parcia w gruncie i czym sie one od siebie różnią ? Pod jakim kątem tworzą się kliny odłamu w stanie granicznym w przypadku tych parć wg teorii Coulomba ?

4 Parcie spoczynkowe: Oddzialywanie od strony  ośrodka gruntowego na ściane oporową absolutnie sztywną i nie podlegającym przemianom 

5 Parcie czynne:  Jest to  oddzialywanie  od strony  ośrodka  gruntowego na ściane która ulegla  przemieszczeniom w  kierunku od gruntu wzdluz powierzchni poślizgu.

6 Parcie bierne : 

Oddzialywanie  gruntu na ściane która pod wplywem obciązen  zewnetrznych przemieszcza sie. 

l. Korzystając z zasad stosowanych w oszacowaniach dolnych nosnosci granicznej oraz wykorzystując metodę kół Mohra wyznacz wartości oraz kat obrotu naprężeń naprężeń głównych w obszarze II mając dany stan naprężeń w strefie I (hipoteza Trescii)

m. Jakie czynniki decydują o nosności granicznej podłoża dla materiałów z tarciem wewnętrznym oraz niezerowym ciężarem własnym (wzór Hansena)

kat nachylenia przykladanej sily do fundamentu oraz wspolczynnik ksztaltu zalezny od wielkosci mimosrodow oraz stosunkow dlugosci bokow fundamentu 

n. Stosując podział na 2 paski wyznacz wartość wsp. stateczności dla skarpy pionowej o wysokości 4m, fi=30 stopni c=15 kPa, jeśli kąt nachylenia pasma ścinania do poziomu wynosi 60 stopni (gamma=20 kN/m3)

654

2m

12m

3m

---