3.pdf

ĆWICZENIE NR 3

OKREŚLENIE RODZAJU GRUNTÓW

NIEORGANICZNYCH I ORGANICZNYCH

OKREŚLENIE RODZAJU GRUNTÓW NIEORGANICZNYCH

METODĄ ANALIZY SITOWEJ

1. Wstęp

Analizę granulometryczną wykonuje się w celu określenia składu

granulometrycznego gruntów nieskalistych, a więc wyznaczenia procentowej

zawartości występujących w nich frakcji. Pozwala to w końcowym efekcie na

wykreślenie krzywej uziarnienia oraz ustalenie rodzaju i nazwy badanego gruntu.

Jest to podstawowe oznaczenie przy laboratoryjnych badaniach inżyniersko-

geologicznych właściwości gruntów.

Analizy granulometryczne wykonuje się metodami mechanicznymi (analiza

sitowa) oraz metodami sedymentacyjnymi (analiza areometryczna). Jeśli prawie

wszystkie ziarna w gruncie mają wymiary ponad 0,06 mm, stosuje się analizę

sitową. Jeśli wszystkie cząstki gruntu mają wymiary niższe niż 0,06 mm stosuje

się metody sedymentacyjne.

Analiza sitowa polega na określeniu składu granulometrycznego gruntu przez

rozdzielanie poszczególnych frakcji w wyniku rozsiewania próbki gruntu sypkiego

na znormalizowanych sitach.

Metody sedymentacyjne, polegające na rozfrakcjonowaniu gruntu w

zawiesinie wodnej, są oparte na prawie Stokesa, które określa, że prędkość

swobodnego opadania cząstek kulistych jest wprost proporcjonalna do ich

średnicy i gęstości właściwej i zależy ponadto od gęstości właściwej i lepkości

cieczy (wody), w której opadają cząsteczki oraz od przyspieszenia ziemskiego

2. Analiza sitowa

2.1.

Sprzęt pomocniczy

− komplet sit,

− wstrząsarka,

− parowniczki o średnicy 5-7 cm,

− moździerz z tłuczkiem,

− szczotka do czyszczenia sit.

2.2. Przebieg badania

1) Wysuszoną próbkę gruntu (w temp 105-110 o C) odważa się z

dokładnością nie mniejszą niż 0,1%. Masa próbki zależnie od rodzaju

gruntu wynosi: 200-250 g dla piasku drobnego, 250-500 g dla piasku

średniego, 500-5000 g dla piasku grubego, pospółki i żwiru

2) Komplet czystych i suchych sit ustawia się w kolumnę w ten sposób,

aby na górze znajdowało się sito o największym wymiarze oczek, a pod

nim kolejno o coraz mniejszym wymiarze oczek. Pod sitem dolnym

umieszcza się płaskie naczynie do zbierania najdrobniejszej frakcji

przesiewu

3) Zestawione sita umieszcza się na wytrząsarce

4) Całość przymocowuje się uchwytami i uruchamia wytrząsarkę

5) Małymi porcjami wsypuje się przygotowaną (odwożoną) próbkę

6) Wytrząsanie powinno trwać 5-10 minut

7) Po zakończeniu przesiewania pozostałość na każdym sicie przenosi się

do zważonej parowniczki i waży z dokładnością, nie mniejszą niż:

a. 0,01 g - jeśli masa ważonej frakcji m 1 nie przeważa 50 g,

b. 0,1 g – jeśli masa ważonej frakcji wynosi 50-500 g,

c. 1 g – jeśli masa ważonej frakcji jest większa niż 500 g,

Uwaga! W celu dokładniejszego rozdzielenia próbki, zaleca się dodatkowo

przesiać ręcznie zawartość każdego z sit, a następnie ważyć frakcję

pozostającą na sicie. Frakcję dodatkowo przesianą przenieść należy na

kolejne (o mniejszych oczkach) sito.

2.3. Obliczanie wyników

Zawartość poszczególnych frakcji Z i oblicza się w procentach w stosunku

do próbki wysuszonej wg wzoru:

Z i =

m 1 · 100

gdzie:

Z i – procentowa zawartość danej frakcji, %

m i – masa danej frakcji pozostałej na sicie, g

m s – masa całej próbki (szkieletu gruntowego), g

Różnica między masą próbki wziętej do analizy m s , a sumą mas wszystkich

frakcji ( m 1 + m 2 + m 3 + ... + m n ) nie powinna przekraczać 0,5 % wartości m s .

Uzyskane wyniki należy zamieścić w tabelce (przykład: tabela 1) i nanieść na

wykres uziarnienia (wzór siatki wykresu w załączniku)

Tabela 1. Zestawienie wyników analizy sitowej

Wymiar oczek

sita

mm]

Masa pozostałości

na sicie

Zawartość frakcji

Suma zawartości

frakcji

Sito 1

Sito 2

pozostałość

Suma

100

Wykreślić krzywą uziarnienia zgodnie w powyższymi wytycznymi. Z

uzyskanej krzywej odczytać zawartość poszczególnych frakcji żwiru i piasku, a

mając te dane - określić nazwę gruntu sypkiego (tab. 2, tab. 3).

Z uzyskanej krzywej uziarnienia odczytać średnice miarodajne: d e = d 10 oraz d 60

(dla wzoru Hazena).

Następnie obliczyć:

- współczynnik niejednorodności uziarnienia:

U =

- współczynnik filtracji k wg wzoru Hazena:

k 10 = C · d e 2 (0,7 + 0,03 · t ) m/d

gdzie:

k 10 – współczynnik filtracji przy temperaturze wody 10 º C ,

t – temperatura wody ( º C), (0,7 + 0,03 · t ) - poprawka na

temperaturę

d e – średnica efektywna, mm

C – empiryczny współczynnik zależny od nierównomierności

uziarnienia:

C = 1200 gdy 1<U<2

C = 800

gdy 2<U<4

C = 400

gdy 4<U<5

Rys. 1. Nomogram do obliczania wartości współczynnika filtracji wg wzoru

Hazena

Tabela 2. Frakcje uziarnienia gruntów nieskalistych

Nazwa frakcji

Symbol procentowej

zawartości frakcji w masie

szkieletu gruntowego

Zakres średnic

zastępczych d, mm

Kamienista

Żwirowa

Piaskowa

Pyłowa

Iłowa

f k

f ż

f p

f π

f i

d > 40

40 ≥ d >2

2 ≥ d > 0,05

0,05 ≥ d > 0,002

0,002 ≥ d

ZAWARTOŚĆ CZĄSTEK O ŚREDNICY MNIEJSZEJ NIŻ de

0,001

0,015

0,002

0,0025

0,003

0,004

0,005

0,006

0,008

0,01

0,015

0,2

0,025

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,9

1,5

2,5

100

ZAWARTOŚĆ CZĄSTEK O ŚREDNICY WIĘKSZEJ NIŻ de

7,0

8,0

m m]

Tabela 3. Klasyfikacja gruntów nieskalistych mineralnych wg PN-86/02480

Grunt

Nazwa gruntu Symbol

Uziarnienie

Dodatkowe kryteria lub

nazwa

zwietrzelina

f i ≤ 2%

grunty występujące w

miejscu wietrzenia skały w

stanie nienaruszonym

Zwietrzelina

gliniasta

KWg

f i > 2%

Kamienisty

d 50 > 40 mm

rumosz

f i ≤ 2%

grunt występuje poza

miejscem wietrzenia skały

pierwotnej, lecz nie podlegał

procesom transportu i

osadzania w wodzie

rumosz gliniasty

KRg

f i > 2%

otoczaki

grunt osadzony w wodzie

Gruboziarnisty

d 50 ≤ 40 mm

d 90 > 2 mm

żwir

f i ≤ 2%

f k + f z > 50%

żwir gliniasty Żg

f i > 2%

pospółka

f i ≤ 2%

50% ≥ f k + f z >

10%

pospółka gliniasta Pog

f i > 2%

zawartość frakcji %

> 2

> 0,5

> 0,25

d 50 > 0,5 mm

piasek gruby

< 10

> 50

piasek średni

< 10

< 50

> 50

0,5 mm ≥ d 50 > 0,25 mm

piasek drobny

< 10

< 50

d 50 ≤ 0,25 mm

P π

< 10

f p = 68-90%; f π = 10-30%;

f i = 0-20%

piasek pylasty

f p

f π

f i

piasek gliniasty

60-98 0-30

2-10

mało spoiste

I p = 1-10 %

pył piaszczysty π p

30-70 30-70 0-10

pył

0-30 60-100 0-10

glina piaszczysta

50-90 0-30 10-20

średnio spoiste

I p = 10-20 %

glina

30-60 30-60 10-20

glina pylasta

G π

0-30 30-90 10-20

glina piaszczysta

zwięzła

Gpz

50-80 0-30 20-30

zwięzło spoiste

I p = 20-30 %

glina zwięzła

20-50 20-50 20-30

glina

pylasta

G π z

0-30 50-80 20-30

zwięzła

ił piaszczysty

50-70 0-20 30-50

bardzo spoiste

I p > 30 %

ił

0-50

0-50 30-100

ił pylasty

I π

0-20 50-70 30-50

Sprawozdanie powinno zawierać:

− cel ćwiczenia,

− wartości mierzonych parametrów,

− wyniki analizy sitowej w formie tabeli

− wykres krzywej uziarnienia,

− obliczenia współczynnika niejednorodności uziarnienia oraz filtracji,

− wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: