Określenie stanu i spoistości gruntu spoistego.doc

Określenie stanu i spoistości gruntu spoistego 

OPIS TEORETYCZNY

Stan gruntu spoistego określa parametr zwany stopniem plastyczności IL, obliczany według następującego wzoru:

w którym:
IL - stopień plastyczności (liczba niemianowana),
wn - wilgotność naturalna [% lub liczba niemianowana],
wp - granica plastyczności [% lub liczba niemianowana],
wL - granica płynności [% lub liczba niemianowana].

Granica plastyczności (wp) jest to wilgotność jaką ma grunt na granicy stanu półzwartego i twardoplastycznego. Przy tej wilgotności wałeczek gruntu, podczas jego wałeczkowania na dłoni, pęka po osiągnięciu średnicy 3mm lub podniesiony za jeden koniec rozpada się na części.

Granicą płynności (wL) nazywa się wilgotność gruntu na granicy stanu miękkoplastycznego i płynnego. Przyjmuje się, że granicy płynności odpowiada wilgotność gruntu, przy której bruzda wykonana w paście gruntowej umieszczonej w miseczce aparatu Casagrande'a, łączy się na długości 10 mm i wysokości 1 mm przy 25-tym uderzeniu miseczki o podstawę aparatu, w warunkach oznaczania określonych normą PN-88/B-04481.

Granicą skurczalności (ws) nazywa się wilgotność gruntu na granicy stanu zwartego i półzwartego, przy której grunt pomimo dalszego suszenia nie zmniejsza swojej objętości i jednocześnie zaczyna zmieniać barwę na powierzchni na odcień jaśniejszy.

Obliczenie parametru IL wykonuje się w celu dokładnego oznaczenia stanu gruntu.

Podział na stany i konsystencje gruntów spoistych przedstawia się następująco:

Spoistość gruntu określa parametr zwany wskaźnikiem plastyczności Ip obliczany według wzoru:

Wskaźnik plastyczności określa plastyczne właściwości gruntu, wskazując ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny, a więc podając zakres wilgotności, w których grunt ma właściwości plastyczne.

Zależność między wartościami wskaźnika plastyczności a spoistością gruntu

SPOSÓB WYKONANIA BADANIA

Aby określić stan gruntu spoistego należy wcześniej wyznaczyć wilgotność naturalną, granicę plastyczności i granicę płynności badanego gruntu.

I Oznaczenie wilgotności naturalnej

1.       Wykonanie badania:
- zważyć dwie parowniczki,
- umieścić próbki gruntu w parowniczkach,
- zważyć parowniczki wraz z gruntem,
- umieścić parowniczki wraz z gruntem w suszarce w temperaturze 105÷110o C,
- na następny dzień wyjąć parowniczki z suszarki, ostudzić, zważyć.

2.       Obliczenie wyników:
Wynik uznajemy za dostatecznie dokładny, jeżeli różnica wyników z obydwu parowniczek nie przekracza 5% mniejszej z otrzymanych wartości. Za wynik przyjmujemy średnią arytmetyczną otrzymanych wartości.

II Oznaczenie granicy plastyczności

1.       Wykonanie badania:

o        zważyć dwie parowniczki,

o        z jednorodnego gruntu formować kuleczkę o średnicy 7,0 mm i wykonać z niej wałeczek o średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykazuje spękań po osiągnięciu średnicy 3mm, ponownie formujemy kuleczkę i wykonujemy z niej wałeczek. Wałeczkowanie to powtarza się tyle razy, aż przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek popęka po osiągnięciu średnicy ok. 3 mm, albo podwieszony za jeden koniec przełamie się lub też rozpadnie na kilka oddzielnych kawałków,

o        spękany wałeczek umieścić w parowniczce pod przykryciem (przykrycie stosujemy do momentu zważenia),

o        badanie powtarzamy aż w obydwu parowniczkach znajdzie się co najmniej po około 5÷7 g gruntu,

o        oznaczyć wilgotność wałeczków znajdujących się w parowniczkach.

2.       Obliczenie wyników
Wartość granicy plastyczności stanowi średnia arytmetyczna obu oznaczeń wilgotności.

III Oznaczenie granicy płynności gruntu wg Casagrande'a

1.       Wykonanie badania:

o        zważyć 5÷6 parowniczek,

o        pobrać próbkę gruntu o objętości około 0,3 litra gruntu,

o        rozetrzeć na jednolitą pastę usuwając z niej jednocześnie ziarna gruntu o średnicy większej od 2,0mm,

o        przygotowaną pastą wypełnić miseczkę aparatu Casagrande'a w takiej ilości aby łączna masa miseczki oraz gruntu wynosiła 210ą1g. Pasta powinna wypełniać tylko przednią część miseczki tworząc powierzchnię wklęsłą o maksymalnej grubości 9mm,

o        wykonać w paście bruzdę za pomocą rylca skierowanego prostopadle do dna miseczki. (Bruzdę wykonuje się prostopadle do osi obrotu miseczki),

o        założyć miseczkę do aparatu, wyzerować licznik, włączyć aparat,

o        liczbę uderzeń określamy w momencie połączenia się dolnych brzegów bruzdy na długości 10mm i wysokości 1mm ( zapisać liczbę uderzeń),

o        z miejsca połączenia bruzdy pobrać próbkę gruntu i umieścić na parowniczce w celu określenia wilgotności,

o        badanie powtarzamy przynajmniej pięciokrotnie dodając każdorazowo do pasty gruntowej wodę destylowaną.

Po każdorazowym dodaniu wody określić wilgotność gruntu oraz liczbę uderzeń, przy której zeszła się w wymaganym stopniu bruzda wykonana w gruncie. Liczba uderzeń powinna mieścić się w granicach 12÷35.

Rys. 1. Aparat Casagrande'a, rylce do zrobienia bruzdy, wykonana bruzda w miseczce aparatu Casagrande'a

2.       Obliczenie wyników
Otrzymane wartości wilgotności nanieść na wykres przedstawiający zależność ilości uderzeń miseczki o aparat od wilgotności gruntu. Odczytać z wykresu wartość granicy płynności.

Rys. 2. Wykres zależności liczby uderzeń w aparacie Casagrandea od wilgotności gruntu

IV Określenie stanu gruntu

Otrzymane z badań wielkości wilgotności naturalnej, granicy plastyczności, granicy płynności podstawić do wzoru określającego stopień plastyczności i wskaźnik plastyczności . Określić spoistość i stan gruntu.

Rys. 3. Zależność stopnia plastyczności od wilgotności gruntu i jego granic konsystencji

1