V- zmniejszenie objêtoœci próbki gruntu w cylindrze wskutek wibracji

1. pole przekroju wewnêtrznego naczynia

h- zmiana odleg³oœci t³oczka od krawêdzi cylindra powsta³a w skutek zagêszczenia.Należy przyjmować : jako ρ_{d min} wartość najniższą z pięciu oznaczeń jako ρ_{d max} wartość najwyższą z trzech oznaczeń

Analiza sitowa.

1. Próbka nie powinna zawierać ziarn o wymiarach większych niż 40 mm, a domieszki cząstek iłowych należy rozetrzeć w wodzie i przemyć na sicie o wymiarach oczek 0,074 lub 0,06 mm.

2. Suszenie próbki w temp. 105-110°C do stałej masy.

3. Masa próbki wynosi 200-250 g dla piasku drobnego 250-500 g dla piasku średniego 500-5000 g dla piasku grubego, pospółki, żwiru.

4. Ustawienie kolumny sit w taki sposób, aby na górze znajdowało się sito o największym wymiarze oczek a poniżej sita o kolejnych zmniejszających się wymiarach oczek, na dole umieszcza się naczynie do zbierania najdrobniejszej frakcji przesiewu.

5. Na ustawiony zestaw sit wsypuje się próbkę gruntu przykrywając sito szczelnym wieczkiem, całość mocuje się uchwytami i uruchamia wstrząsarkę. Wstrząsanie trwa przez 5 min.

6. Po zakończeniu wstrząsania i wyłączeniu wstrząsarki należy sprawdzić czy frakcje zostały całkowicie rozdzielone.

7. Po zakończeniu przesiewania pozostałość na każdym sicie przenosi się do zważonej parowniczki i waży się całość.

8. Zawartość poszczególnych frakcji Zi oblicza się w procentach w stosunku do masy całej próbki wg wzoru:

m_l- masa danej frakcji pozostałej na sicie [g]

m_s- masa całej próbki wysuszonej w temperaturze 105 C

Suma mas wszystkich frakcji nie powinna różnić się więcej niż 5% od masy próbki wsypanej na sita przed wstrząsaniem.

11.) Konsystencja gruntów: określa stopień ruchliwości układu cząstek, zależny od ilości wody i stanu fizycznego tych cząstek.

Wyróżnia się:

1. zwartą: grunt ma konsystencję zwartą gdy odkształca się dopiero przy dużych naciskach ulegając przy tym spękaniom

2. plastyczną: konsystencję plastyczną posiadają grunty które odkształcają się przy mniejszym nacisku nie ulegając przy tym spękaniom i zachowując nadany im kształt.

3. płynną: konsystencja płynna powoduje że grunt zachowuje się jak ciecz i nie posiada żadnej wytrzymałości na ściskanie.

Wilgotności graniczne pomiędzy poszczególnymi stanami tzw. GRANICE KONSYSTENCJI.

Zwarta -granica plastyczności plastyczna -granica płynności płynna;

Granica płynności (W_L): na granicy między konsystencją płynną a plastyczną; jest to wilgotność jaką ma grunt przy której bruzda, rozdzielająca próbkę gruntu w miseczce aparatu Casagrande'a, złączy się po 25 uderzeniach miseczki na długości 10mm i wysokości 1mm.

Granica plastyczności (W_P): na granicy między konsystencją zwartą a plastyczną, jest to wilgotność jaką ma grunt gdy przy kolejnym wałeczkowaniu próbki gruntu wałeczek po osiągnięciu 3mm grubości pęka.

Granica skurczalności (W_S): między stanem zwartym a półzwartym, jest to wilgotność jaką ma grunt o konsystencji zwartej gdy przy suszeniu tego gruntu bryłka tego gruntu przestaje zmniejszać swoją objętość i jednocześnie zaczyna zmieniać na swojej powierzchni barwę na jaśniejszą.

Oznaczenie granicy płynności:

1) Z gruntu spoistego o zachowanej wilgotności naturalnej należy wydzielić próbkę o masie 150-200g i

umieścić w parowniczce i zalać wodą destylowaną. Po 20h nasycony grunt należy wymieszać i usunąć ziarna o średnicy >2mm.

2) Próbkę gruntu należy nakładać do miseczki cienkimi warstwami za pomocą łopatki, w ten sposób aby nie zostawały w niej pęcherzyki powietrza, a rozsmarowany grunt w miseczce utworzył wklęsłą powierzchnię walcową.

3. Po nałożeniu gruntu do miseczki sprawdza się ich masę która powinna wynosić ok. 210g, następnie bierzemy miseczkę i robimy na środku bruzdę rylcem w gruncie, skierowanym prostopadle do bruzdy. Następnie miseczkę umieszczamy w aparacie i liczymy uderzenia, aż do chwili zlania się brzegów bruzdy na długości 1cm i wysokości 1mm. Ze środka należy pobrać ok. 10g gruntu i oznaczyć jego wilgotność. Oznaczenie wykonujemy co najmniej 5 razy, przy czym 2 lub 3 badania powinny wykazać liczbę uderzeń mniejszą niż 25.nie bierze się pod uwagę wyników gdy liczba uderzeń jest 12>x>35.

Oznaczenie granicy plastyczności:

Z gruntu po zachowanej wilgotności naturalnej należy pobrać ok. 50g gruntu. Gdy grunt jest w sanie półzwartym należy nasycić go wodą destylowaną do stanu plastycznego Grunt o konsystencji płynnej należy podsuszyć w temperaturze pokojowej do stanu plastycznego. Należy uformować kulkę o średnicy 7-8mm i wałeczkować na dłoni aż wałeczek popęka, rozwarstwi się lub rozsypie się podniesiony za jeden koniec. Wszystkie kawałki gruntu z takiego oznaczenia wsypujemy do naczyńka w celu ustalenia wilgotności. Czynność tę powtarzamy dwukrotnie, aż w naczyniu zbierze się 5-7g gruntu i oznaczamy wilgotność w obu naczyniach.

Za granicę plastyczności przyjmujemy średnią arytmetyczną obu oznaczeń wilgotności jeżeli ich różnica nie przekracza 10% wartości średniej

Granica skurczalności:

1) Wycinamy nożem dwie próbki o V ok. 10 cm³ i nadajemy im kształt regularny o wypukłych, kształtnych powierzchniach.

2) Próbki umieszczamy w parowniczkach i suszymy do stałej masy w temperaturze pokojowej, a następnie w temperaturze 105-110C.

3) Po ochłodzeniu próbki w eksykatorze należy obliczyć jej masę i objętość.

Wzór ten oparty jest na założeniu że wilgotność granicy skurczalności odpowiada takiemu stanowi gruntu w którym próbka gruntu o objętości po wysuszeniu w temperaturze 105-110C wszystkie pory ma wypełnione wodą. Jako wartość przyjmujemy średnią arytmetyczną z oznaczeń.

12.) Stopień plastyczności I_L: jest to stosunek różnicy wilgotności naturalnej i granicy plastyczności, a różnicą granicy płynności i plastyczności .

13. Wskaźnik plastyczności I_P: to różnica między granicą płynności a granicą plastyczności.

I_P=W_L-W_P

Wskazuje on ile wody w stosunku do masy szkieletu wchłania dany gruntu przy przejściu ze stanu półzwartego w płynny.

Właściwości fizyczne gruntu:

1. Gęstość objętościowa gruntu:

w zależności od rodzaju gruntu i wielkości próbki stosujemy metody:

a)przy zastosowaniu pierścienia lub cylindra dla gruntów spoistych o nienaruszonej strukturze.

b)metodą wyporu Hg (twardoplastyczne, zwarte i półzwarte grunty spoiste)

c)metoda wyporu hydrostatycznego w wodzie przy badaniu próbek gruntów spoistych tak małych że nie można z nich wyciąć próbek za pomocą pierścienia

d)metoda piasku kalibrowanego

2. Wilgotność:

jest to stosunek wody zawartej w danej próbce gruntu do masy tej próbki wysuszonej w temperaturze 105-110 C.

Do oznaczenia wilgotności przygotowywujemy dwie duże próbki o masach ok. 500g dla gruntów gruboziarnistych po oddzieleniu ziaren większych od 25mm; przynajmniej 50g dla piasków i pyłów; przynajmniej 30g dla pozostałych gruntów drobnoziarnistych.

Do badania należy użyć próbek o naturalnej wilgotności lub strukturze. Po pobraniu próbek należy umieścić je w parowniczce o znanej masie m_t, zwarzyć uzyskując masę m_mt; a następnie wysuszyć w temperaturze 105-110 C do stałej masy i ponownie zwarzyć m_st.

Oznaczenie to należy wykonać co najmniej dwukrotnie.

3. Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego:

Jest ot stosunek masy szkieletu gruntowego do jego objętości. (szkielet gruntowy: same, suche ziarna gruntu).

5. objętość suchego gruntu łącznie z porami.

4, Gęstość właściwa szkieletu gruntowego:

V_s- objętość samych ziaren m_s- masa szkieletu

średnie wartości:

• piaski gliniaste 2,66-2,68 g/cm³

• pyły 2,66-2,67 g/cm³

• gliny 2,67-2,70 g/cm³

• iły 2,71-2,79 g/cm³

5, Wpływ wody na ciężar objętościowy gruntu.

grunt całkowicie nasycony wodą; grunt powyżej zwierciadła wody gruntowej:

pory gruntu całkowicie nasycone wodą; grunt poniżej zwierciadła wody gruntowej (woda nie obciąża szkieletu gruntowego lecz powoduje jego wypór):

6, Porowatość gruntu: jest to stosunek objętości porów w danej próbce gruntu do jej całkowitej objętości.

7.) Wskaźnik porowatości: jest ot stosunek objętości porów do objętości szkieletu gruntowego.

Zależności między porowatością a wskaźnikiem porowatości:

,

8.) Wilgotność całkowita: jest to wilgotność gruntu którego pory całkowicie wypełnione są wodą. Grunt o wilgotności całkowitej staje się ośrodkiem dwufazowym.

Wilgotność całkowita oznacza się jako stosunek masy wody wypełniającej całkowicie pory gruntowe do masy szkieletu gruntowego.

9.) Stopień wilgotności: określa stosunek objętości wody w porach gruntu do objętości tych porów.

10, Stopień zagęszczenia gruntów sypkich: jest to stosunek zagęszczenia istniejącego w rzeczywistości do największego możliwego zagęszczenia.

e_max- wskaźnik porowatości przy najluźniejszym ułożeniu ziarn (maksymalny)

e_min- wskaźnik porowatości przy najszczelniejszym ułożeniu ziarn (minimalny)

e- wskaźnik porowatości naturalne

Stany gruntów sypkich jest zależny od stopnia zagęszczenia, wyróżniamy następujące stany gruntów sypkich :

i_D 0,33 - luźny (ln)

0,33 < i_D < 0,67 - średnio zagęszczony (szg)

0,67 < i_D < 0,80 - zagęszczony (zg)

i_D > 0,80 - bardzo zagęszczony (bzg)

Oznaczenie maksymalnej i minimalnej gęstości objętościowej

szkieletu gruntowego gruntów niespoistych ρ_{d max}, ρ_{d min}.

Z gruntu przeznaczonego do badania należy pobrać próbkę o objętości przynajmniej 600 cm³ i wysuszyć do stałej masy w temp. 105-110°C. Próbkę wsypujemy do cylindra przez lejek początkowo oparty o dno cylindra, stopniowo podnoszony w miarę napełniania naczynia. Wyrównujemy powierzchnię nożem i ważymy całość. Na powierzchni próby kładziemy tłoczek i zagęszczamy przez 1 min., uderzając widełkami wibracyjnymi o ścianki naczynia (początkowo lekko i powoli, potem silnie i szybko). Grunt można uważać za zagęszczony jeżeli trzy kolejne pomiary (suwmiarką) zagłębienia tłoka, po każdorazowym dodatkowym półminutowym zagęszczeniu, nie wykazują zmian.

Dla tego stanu należy określić wartość zmniejszenia się objętości (v) w naczyniu wskutek zagęszczenia.

Gęstość objętościowa szkieletu przy najluźniejszym ułożeniu ziarn ρ_{d min} obliczamy ze wzoru

m_st- masa naczynia z gruntem [g]; m_t- masa naczynia [g]; V- objêtoœæ próbki gruntu w naczyniu [cm³]

Gêstoœ objêtoœciow¹ szkieletu przy najœciœlejszym u³o¿eniu ziarn ρ_{d max} obliczamy ze wzoru:

ZADANIA

Zadanie 1.

Dane:		Szukane:
mmt=126,13 g mst=119,55 g mt=87,50 g	Wn=?

W=20,53 %

Zadanie 2.

Dane:	Szukane:
ρ=1,67 g/cm^3 ρs=2,65 g/cm^3 Wn=8,6 % emax=0,842 emin=0,462	e=? ID=?

ρ_d=1,54 g/cm³

e=0,721

I_D=0,32

Zadanie 3.

Dane:	Szukane:
ρ^,=1,0 g/cm^3 ρd=1,6 g/cm^3 Wn=10 %	n=? ρs=? ρ=?

ρ_sr

n

ρ^, = ρ_sr-1 ρ_sr=2

2=

2=

ρ_s==2,67 g/cm³

n==0,4

ρW_nρ_d+ρ_d=1,76 g/cm³

Zadanie 4.

Dane:	Szukane:
ρ=1,89 g/cm^3 ρd=1,70 g/cm^3 ρs=2,65 g/cm^3	Wn=? Wr=? ρsr=?

n=0,36

ρ_sr2,06 g/cm³

W_n==11,2 %

e=0,559

W_r==32,9 %

Zadanie 5.

Dane:	Szukane:
ρ=1,8 g/cm^3 ρd=1,6 g/cm^3 ρs=2,6 g/cm^3	Wn=? Wr=? ρsr=? n=? e=?

n=0,385

ρ_sr1,948 g/cm³

W_n==12,5%

e=0,625

W_r==24%

S_r==0,52 grunt wilgotny.

Zadanie 6.

Dane:	Szukane:
Wn=9,5 % Wl=24 % Wp=9,8 % Ws=9 %	IL=?

I_L== -0,02

stan półzwarty.

Zadanie 7.

Dane:	Szukane:
Vm=56,4 cm^3 mm=119,1 g ms=101,5 g ρs=2,79 g/cm^3	W=? e=? Sr=? n=?

ρ==2,11 g/cm³

ρ_d=1,8 cm³

e=0,35

n==0,26

S_r==1,38

Stan gruntu	Stopień plastyczności	Wilgotność
zwarty półzwarty	IL<0 IL0	WWS WS<WWP
twardoplastyczny plastyczny miękkoplastyczny	0,0<IL0,25 0,25<IL0,5 0,5<IL1,0	WP<WWL
PŁYNNY	1< IL	WL<W

Rodzaj gruntu	Wskaźnik plastyczności
niespoisty	IP1%
spoisty mało średnio zwięzło bardzo	1%<IP10% 10%<IP20% 20%<IP30% 30%<IP

Stan gruntu	Stopień wilgotności
grunt suchy (su)	Sr=0
grunt mało wilgotny (mw)	0<Sr0,4
grunt wilgotny (w)	0,4<Sr0,8
grunt mokry (m)	0,8<Sr1,0

---