NUMER ĆWICZENIA |
ĆWICZENIE NR 1
|
INSTYTUT |
Politechniczny |
KIERUNEK |
Budownictwo |
SPECJALNOŚĆ |
Budownictwo |
RODZAJ STUDIÓW |
Studia inżynierskie - stacjonarne/niestacjonarne |
KARTA ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
NAZWA PRZEDMIOTU
|
MECHANIKA GRUNTÓW |
Imię, Nazwisko Prowadzącego zajęcia
|
Mgr inż. Krzysztof Topolski |
Liczba godzin prowadzonych zajęć w danym dniu |
2 h = 90 min. |
Temat zajęć w danym dniu: |
Liczba Godzin |
Badania właściwości gruntów metodą makroskopową. |
2
|
Cel i Zadania Ćwiczenia:
rodzaju, stanu, barwy, wilgotności, zawartości węglanu wapnia (CaCO3)
Zagadnienia: 1. Opis teoretyczny:
Literatura Konieczna:
Literatura Zalecana:
Forma i Warunki Zaliczenia:
Prawidłowe wykonanie ćwiczenia, przedłożenia w terminie sprawozdania, pozytywne zaliczenie testów, sprawdzianów z zakresu ćwiczenia.
Pytania kontrolne:
|
ZAŁĄCZNIK NR 1
|
INSTYTUT |
Politechniczny |
KIERUNEK |
Budownictwo |
SPECJALNOŚĆ |
Budownictwo |
RODZAJ STUDIÓW |
Studia inżynierskie - stacjonarne/niestacjonarne |
INSTRUKCJA WYKONANIA ĆWICZENIA NR 1
NAZWA PRZEDMIOTU
|
MECHANIKA GRUNTÓW |
|
Imię, Nazwisko Prowadzącego zajęcia
|
Mgr inż. Krzysztof Topolski |
|
Temat Ćwiczenia |
||
Badania właściwości gruntów metodą makroskopową. |
||
Metoda makroskopowa jest uproszczonym badaniem rodzaju i stanu gruntów, a uzyskane wyniki mają charakter przybliżony. Najczęściej badania makroskopowe obejmują określenie: - rodzaju i nazwy gruntu, - stanu gruntu, - barwy, - wilgotności, - zawartości węglanu wapnia Badania te należy stosować jako badania polowe w terenie lub też wykonywać jako wstępne badania w laboratorium w celu prawidłowego wyznaczania próbek przy poszczególnych badaniach laboratoryjnych w celu porównania i określenia stanu badanych próbek użytych do innych badań laboratoryjnych. Próbki do badań makroskopowych pobiera się z każdej warstwy gruntu różniącej się rodzajem lub stanem, lecz nie rzadziej, niż co 1 m głębokości. Wyróżnia się trzy zasadnicze rodzaje pobieranych próbek gruntów: próbki o naturalnym uziarnieniu (NU), próbki o naturalnej wilgotności (NW) oraz próbki o naturalnej strukturze (NNS). Próbki o naturalnym uziarnieniu (NU) — to próbki pobrane w sposób zapewniający zachowanie naturalnego uziarnienia gruntu. Próbki o naturalnej wilgotności (NW) — próbki gruntu w stanie rzeczywistego zalegania, pobrane w sposób zapewniający zachowanie naturalnej wilgotności gruntu. Próbki o naturalnej strukturze (NNS) - próbki gruntu w stanie rzeczywistego zalegania, pobrane w sposób zapewniający zachowanie naturalnej struktury gruntu oraz naturalnej wilgotności. Wszystkie próbki powinny być zaopatrzone w zabezpieczoną przed uszkodzeniem kartkę (metryczkę) z opisem daty, miejsca i głębokości pobrania. |
||
Oznaczenie przeprowadza się 3-krotnie dla każdej próbki pobranej do badania.
Rys.1 Schemat czynności przy oznaczaniu spoistości gruntu.
Grunt należy określić jako spoisty, jeśli po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego tworzy zwarte grudki. Grunt należy określić jako niespoisty, jeżeli po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego stanowi niezwiązane ze sobą cząstki lub grudki, rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem (około 1N). Charakterystyka porównawcza niektórych cech gruntów spoistych i niespoistych: - Iły silnie nawodnione przy stopniowym wysychaniu zmieniają swój stan przechodząc w ciało stałe. Grunty piaszczyste nie wykazują żadnej spoistości przy dowolnym nasyceniu wody. - Grunty ilaste przy wysychaniu zmniejszają swoją objętość, kurczą się, natomiast grunty piaszczyste nie wykazują skurczu przy wysychaniu.
1.1. Oznaczanie rodzaju gruntów spoistych: Rozróżnia się cztery rodzaje gruntów spoistych: mało spoisty, średnio spoisty, spoiste zwięzłe i bardzo spoiste. Każdy rodzaj obejmuje trzy grunty o różnej zawartości frakcji piaskowej (Tab.1) Grunt należy określić jako spoisty, jeżeli po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego tworzy on zwarte grudki. Grunt należy określić jako niespoisty, jeżeli po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego stanowi on niezwiązane ze sobą cząstki lub grudki, rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem. Jeżeli grunt jest w stanie wilgotnym, to rodzaj gruntu określa się na podstawie zdolności do formowania kulki. Grunt spoisty, w przeciwieństwie do sypkiego umożliwia uformowanie kulki. Rodzaj gruntów spoistych zależy przede wszystkim od zawartości w nich frakcji iłowej, a ponadto od zawartości frakcji pyłowej i piaskowej. Wyróżnia się 4 rodzaje gruntów spoistych (stopnie spoistości), przy czym spoistość nadaje gruntom frakcja iłowa (tab. 1). Rodzaj i nazwę gruntu określamy na podstawie zestawienia wyników próby wałeczkowania (ewentualnie rozmakania) z wynikiem próby rozcierania w wodzie. W tym celu należy użyć Tab.1. 1.1.1. Próba wałeczkowania
- rodzaj spękań (podłużne czy poprzeczne), - zmiany wyglądu powierzchni wałeczka (czy wałeczek pozostaje cały czas matowy, czy i kiedy nabiera połysku).
Tab.1 Oznaczanie rodzaju gruntów spoistych metodą makroskopową
Rodzaj gruntu, wskaźnik plastyczności Ip i zawartość frakcji iłowej fi
Rodzaj i nazwa gruntów w zależności od zawartości frakcji piaskowej Rozpoznanie stopnia spoistości gruntu
Grunt I piaszczyste Grunt II pośrednie Grunt III pylaste
próba wałeczko-
próba rozma-
1. 2. 3. 4. 5. 6.
mało spoisty Ip < 5% fi < 5% Piasek gliniasty Pył piaszczysty Pył Kulka rozpłaszcza się lub rozsypuje; grunt nie daje się wałeczkować Grudka rozmaka natychmiast
mało spoisty Ip = 5÷10% fi = 5÷10% Piasek gliniasty Pył piaszczysty Pył Wałeczek rozwarstwia się podłużnie Grudka rozmaka w czasie 0,5÷5 minut
średnio spoisty Ip = 10÷20% fi = 10÷20% Glina piaszczysta Glina Glina pylasta Od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka bez połysku; wałeczek pęka poprzecznie Grudka rozmaka w czasie 5÷60 minut
zwięzło spoisty Ip = 20÷30% fi = 20÷30% Glina piaszczysta zwięzła Glina zwięzła Glina pylasta zwięzła Wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem; pęka poprzecznie Grudka rozmaka w czasie 1÷24 godzin
bardzo spoisty Ip > 30% fi > 30% Ił piaszczysty Ił Ił pylasty Kulka i wałeczek od początku z połyskiem Grudka rozmaka w czasie dłuższym niż jedna doba
Próba rozcierania w wodzie; Rozpoznawanie ilości frakcji piaskowej. między palcami pozostaje dużo ostrego piasku wyczuwa się pojedyncze drobne ziarna piasku ziarn piasku nie wyczuwa się
1.1.4. Wskazówki uzupełniające. - Pyły charakteryzują się tym, że przy rozcieraniu w stanie wilgotnym pozostawiają na palcach jasną mączkę, która po wyschnięciu ma wygląd zbliżony do cementu. - Gliny i iły nie pozostawiają pyłu na palcach. - Gliny morenowe zawierają najczęściej pojedyncze okruchy skalne i ziarna żwirowe. - Iły rozcierane w wodzie zachowują się podobnie jak mydło; między palcami wyczuwa się śliskość i lepkość. Sucha zaś próbka iłu przecięta nożem wykazuje szklisty połysk.
2.2. Przybliżone oznaczanie rodzaju gruntów niespoistych:
Do gruntów niespoistych (sypkich) zalicza się grunty drobnoziarniste niespoiste oraz grunty gruboziarniste zawierające do 2% frakcji iłowej. Rodzaj gruntów niespoistych określa się zgodnie z Tab. 2, na podstawie wielkości i zawartości ziarna poszczególnych frakcji lub ewentualnie za pomocą lupy z podziałką.
Tab.2 Rodzaj gruntu niespoistych w zależności od zawartości poszczególnych frakcji (dla oceny makroskopowej) nazwa gruntu zawartość frakcji [%] dodatkowe kryteria, uwagi
> 2mm > 0,5mm > 0,25mm
Żwir Ż > 50 - - fi 2% Żwir gliniasty wykazuje zdolność do tworzenia grudek.
Pospółka Po 50 ÷ 10 > 50 - fi 2%
Piasek gruby Pr < 10 > 50 - d50 > 0,5mm
Piasek średni Ps < 10 < 50 > 50 0,25mm d50 0,5mm
Piasek drobny Pd < 10 < 50 < 50 d50 0,25mm
Piasek pylasty P < 10 < 10 < 10 fi 2% Piasek pylasty po wyschnięciu tworzy lekko spojone grudki, które rozsypują się miedzy palcami, gdy się je podnosi.
Uwagi: - Piasek pylasty po wyschnięciu tworzy lekko spojone grudki, które rozsypują się między palcami. - Pył mało wilgotny przy rozcieraniu między palcami zachowuje się jak mąka kartoflana, a palce pokrywają się jasną mączką. - Gliny i iły w stanie mało wilgotnym nie zostawiają na palcach mączki pylastej. Gliny morenowe zawierają najczęściej pojedyncze okruchy skalne i ziarna żwirowe. - Grunty osadzone w wodzie charakteryzują się widocznymi warstewkami o różnym uziarnieniu i odmiennym zabarwieniu np. iły warstwowe mają ciemne warstewki iłowe i jaśniejsze pyłowe.
Stan gruntu zależy od ilości i właściwości zawartej w nim wody, a także od składu i właściwości cząstek stałych. Makroskopowo stan gruntów spoistych należy oznaczać na podstawie liczby kolejnych wałeczkowań tej samej kulki gruntu, biorąc pod uwagę ile razy uzyskano wałeczek o średnicy 3 mm bez jego uszkodzeń (tab. 3). Wałeczkowanie przeprowadza się na gruncie o wilgotności naturalnej, nie wolno zwilżać gruntu nawet, jeśli jest suchy. Jeżeli z gruntu nie można uformować kulki, grunt znajduje się w stanie zwartym. Jeżeli z gruntu można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania, grunt znajduje się w stanie półzwartym. Wyróżnienie następnych stanów określa się na podstawie liczby wałeczkowań tej samej kulki (tab. 3)
Tab.3 Makroskopowe oznaczanie stanu gruntów. Rodzaj gruntu Stan gruntu w zależności od liczby wałeczkowań
twardoplastyczny plastyczny miękkoplastyczny
Mało spoisty 1 2 > 2
Średnio spoisty < 2 2 ÷ 4 > 4
Zwięzło spoisty < 3 3 ÷ 7 > 7
Bardzo spoisty < 5 5 ÷ 10 > 10
Stan gruntów określa się następująco: a) stan zwarty - gdy z badanego gruntu nie można uformować kulki, b) stan półzwarty - gdy z gruntu można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania (liczba wałeczkowań X = 0), c) stan twardoplastyczny - gdy: - dla gruntów mało spoistych - liczba wałeczkowań X = 1, - dla gruntów średnio spoistych - liczba wałeczkowań X < 2, - dla gruntów zwięzło spoistych - liczba wałeczkowań X < 3, - dla gruntów bardzo spoistych - liczba wałeczkowań X < 5, d) stan plastyczny - gdy: - dla gruntów mało spoistych - liczba wałeczkowań X = 2, - dla gruntów średnio spoistych - liczba wałeczkowań 2 ≤ X ≤ 4, - dla gruntów zwięzło spoistych - liczba wałeczkowań 3 ≤ X ≤ 7, - dla gruntów bardzo spoistych - liczba wałeczkowań 5 ≤ X ≤ 10. W przypadkach, gdy liczba wałeczkowań jest większa od podanej po prawej stronie nierówności wg punktu d) należy przyjąć, że stan badanego gruntu jest miękkoplastyczny. Podane liczby, wałeczkowań dotyczą najwyższej wartości X spośród 3 wałeczkowań wykonanych na 2(3) kulkach badanego gruntu.
4. Makroskopowe badanie gruntów organicznych:
Grunty organiczne dzieli się w zależności od genezy oznaczonej podczas badań terenowych oraz zawartości części organicznych oznaczonych orientacyjnie w badaniach makroskopowych, wyróżniając grunt próchniczny, namuł, gytię i torf.
- mineralne (do 10% części organicznych) - w zależności od ilości części węglanowych i bezwęglanowych oraz substancji organicznej makroskopowo mogą wykazywać cechy zbliżone do kredy jeziornej (dużą kruchość, jasne zabarwienie czasem o odcieniu różowym) lub do gruntów spoistych (większą spójność, szare, brunatne lub niebieskawe zabarwienie), - organiczno-mineralne (10-30% części organicznych), - wł. podobne jak mineralne, - organiczne (ponad 30% części organicznych) - w stanie wilgotnym stanowią substancję koloidalną, podobną do galarety, miękką w dotyku, sprężystą o barwach ciemnych — szarych, brunatnych. Po wyschnięciu zmniejszają objętość i twardnieją.
Tab. 4 Oznaczanie nazwy gruntów organicznych.. nazwa gruntu symbol charakterystyka Iom
Grunty próchnicze H Grunty nieskaliste, w których zawartość części organicznych jest wynikiem wegetacji roślinnej oraz obecności mikroflory i mikrofauny; 2% < Iom 5%
Namuły
Nm
Grunty powstałe na skutek osadzania się substancji mineralnych i organicznych w środowisku wodnym; 5% < Iom 30%
Gytie Gy Namuły z zawartością węglanu wapnia > 5%, który może wiązać szkielet gruntu; 5% <Iom 30%
Torf T Gruntu powstałe z obumarłych i podlegających stopniowej karbonizacji części roślin Iom > 30%
5. Określenie barwy gruntu:
Jedną z cech makroskopowych gruntu jest jego barwa, często ułatwiająca makroskopowe wydzielenie różnych rodzajów gruntów. Barwa w niektórych przypadkach jest wynikiem określonego składu mineralnego gruntu lub zawartych w nim domieszek. Tak na przykład, związki żelaza trójwartościowego nadają gruntom zabarwienie o odcieniach czerwonych lub brunatnych, natomiast związki żelaza dwuwartościowego zabarwienie o odcieniach zielonych i czarnych. Czarne zabarwienie gruntu może być wywołane także obecnością substancji organicznej, a zielone obecnością glaukonitu. Barwę gruntu określa się na przełamie bryłki gruntu o wilgotności naturalnej. Określenie barwy może być wyrazem kilkuczłonowym, przy czym najpierw podaje się intensywność i odcień barwy, a następnie barwę podstawową, dominującą (na przykład: barwa jasnozielono-brązowa). Przy określaniu barw używa się na ogół nazw kolorów podstawowych w skali barw. Należy unikać takich określeń, jak beżowy, amarantowy itp. Jeśli barwa gruntu nie jest jednorodna, określa się charakter tej niejednorodności podając barwy poszczególnych części, na przykład: grunt o barwie jasnobrązowej z czerwonymi smugami. Należy jednocześnie pamiętać, że grunt może zmieniać barwę po wysuszeniu. Dlatego też określa się ją w gruncie o wilgotności naturalnej, a w przypadku określenia barwy gruntu wyschniętego fakt ten trzeba odnotować.
Makroskopowo wilgotność gruntu określa się wyróżniając pięć stopni wilgotności gruntów spoistych. Grunt określamy jako:
Węglany wapnia mogą występować w gruntach bądź w stanie rozproszonym, bądź też w postaci większych lub mniejszych skupień, kryształków, kukiełek itp. Ilość węglanów w niektórych gruntach spoistych może dochodzić nawet do 30%. Obecność węglanów w gruntach powoduje ich silną agregację, co w zasadniczy sposób może mieć wpływ na inżyniersko-geologiczne właściwości tych gruntów Makroskopowo zawartość węglanu wapnia określa się na podstawie obserwacji gruntu po skropieniu 20% roztworem kwasu solnego (tab. 5).
Tab. 5 Oznaczanie klasy zawartości węglanów. Zawartość CaCO3 [%] Reakcja gruntu na roztwór HCl
> 5 Burzy się intensywnie i długo
3 ÷ 5 Burzy się intensywnie lecz krótko
1 ÷ 3 Burzy się słabo i krótko
1 > Ślady lub brak wydzielania gazu
|
Formularz ćwiczeniowy
/ Ćwiczenie nr 1 /
Opis makroskopowy.
Opis próbki:
nr próbki |
nr otworu |
przelot warstwy
(m) |
głębokość pobierania próbki (m) |
rodzaj opakowania |
miejsce pobrania |
||
|
|
|
|
słoik |
skrzynka |
cylinder |
|
1 |
1 |
0 −0,5 |
0,4 |
X |
|
|
Krosno ul. Dmochowskiego |
2 |
2 |
0 −0,5 |
0,4 |
X |
|
|
Krosno ul. Dmochowskiego |
Wyniki badań:
nr próbki |
próba wałeczkowania |
próba rozcierania w wodzie |
próba rozmakania |
|||||
1 |
Można uformować kulkę, lecz próbka po pierwszym wałeczkowaniu pęka poprzecznie |
Między palcami nie pozostają ziarna piasku
|
40 minut |
|||||
|
zawartość frakcji iłowej ( fi ): 10÷20% |
wskaźnik plastyczności ( Ip ): 10÷20% |
||||||
|
rodzaj gruntu: glina pylasta |
barwa: brązowa |
||||||
|
ilość wałeczkowań: |
0 |
0 |
0 |
|
stan gruntu: półzwarty |
||
|
wilgotność: mało wilgotny |
spoistość: grunt średnio spoisty |
||||||
|
zawartość CaCO3: nie oznaczano |
|||||||
|
Uwagi: |
|||||||
nr próbki |
próba wałeczkowania |
próba rozcierania w wodzie |
próba rozmakania |
|||||
2 |
Po trzech wałeczkowaniach próbka pęka porzecznie, nie daje się unieść |
wyczuwalne pojedyncze ziarna piasku
|
46 minut |
|||||
|
zawartość frakcji iłowej ( fi ): 10÷20% |
wskaźnik plastyczności ( Ip ): 10÷20% |
||||||
|
rodzaj gruntu: glina |
barwa: ciemnobrązowa |
||||||
|
ilość wałeczkowań: |
2 |
2 |
1 |
|
stan gruntu: plastyczny |
||
|
wilgotność: mało wilgotny |
spoistość: średnio spoisty |
||||||
|
zawartość CaCO3: nie oznaczano |
|||||||
|
Uwagi: |
Uzyskane wyniki przedstawione wykazują, iż badane próbki gruntów pochodzące z miejsc niedaleko oddalonych od siebie wykazują nie wielkie właściwości. Badane próbki okazały się średnio spoiste. Podczas próby rozcierania stwierdzono w próbce nr 2 zawartość pojedynczych ziaren piasku. W próbce nr 1 nie stwierdzono ziaren piasku. Próba rozmakania wykazała, że próbka pierwsza zawiera mniejszą ilość frakcji iłowej od badanej próbki drugiej. Stan gruntu próbki pierwszej możemy określić jako półzwarty. Próbka druga okazała się plastyczna. Zarówno pierwsza jak i druga próbka wykazały małą wilgotność.
|
Ćwiczenie nr 1 Strona 5
Zakład: Budownictwa
Zakład: Budownictwa