1 A makroskopowa
Badania makroskopowe służą do określenia:nazwy,stanu,cech fizycznych gr
bez użycia przyrządów :określenie:rodzaju i nazwy gruntu,stanu gruntu,jego barwy,wilgotności
,zawartości węglanu wapnia
Badania makroskopowe wykonuje się:w terenie – badania polowe mające na celu wstępny opis gruntu,wydzielenie próbek do badań laboratoryjnych,w laboratorium – przeglądowe badanie wszystkich próbek w celu podziału na grupy o podobnych właściwościach, wyznaczenie próbek do szczegółowych badań laboratoryjnych; wyznaczenia odpowiedniej metody do badań,dla porównania nazwy i stanu badanych próbek z nazwą i stanem tychże próbek użytych do innych badań laboratoryjnych jak i w celu kontroli oznaczeń przeprowadzonych w laboratorium lub w terenie.
2. A parametrów fizyko-mechanicznych za pomocą ścinarki obrotowej i penetrometru tłoczkowego.
Badanie gruntów penetrometrem tłoczkowym jest uzupełnieniem badań makroskopowych, jest jedynie badaniem wskaźnikowym, dającym lepszą charakterystykę gruntu, umożliwia porównywanie gruntów między sobą. Może być wykonywane w laboratorium lub w terenie na próbce NNS. Określa ono spójność gruntu za pomocą umownej wartości Q – utożsamianej z wytrzymałością gruntu na ściskanie jednoosiowe. Badania penetrometrem nie mogą zastąpić badań laboratoryjnych i sondowań. Zaw fr ilowej <10%
Ścinawką obrotową bada się spójność gruntu. Pomiar polega na badaniu siły jaka potrzebna jest na obrocie końcówki zagłębionej w gruncie, na pow. płaskiej., na pow gruntu, ścianach lub dnach wykopu, tylko gdy opr na scinanie : 0-250kPA
3. A granulometr, sitowa
Analizę granulometryczną wykonuje się w celu określenia składu granulometrycznego gruntów nieskalistych. wyznaczenia procentowej zawartości występujących w nich poszczególnych 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. Znajomość rodzaju badanego gruntu pozwala ty prognozowanie jego właściwości oraz ustalenie zakresu dalszych badań.
Analiza sitowa polega na określeniu składu granulometryczncgo gruntu przez rozdzielenie poszczególnych frakcji w wyniku rozsiewania próbki na znormalizowanych sitach. Za pomocą tej analizy określa się skład granulometryczny gruntów sypkich (kamienistych, gruboziarnistych, drobnoziarnistych, niespoistych z wyjątkiem pisku pylastego-frakcja >0,06mm) i określa ich nazwę., rodzaj podłoża, przydatne przy okre cech fizycznych gruntu pod katem jegowytrz i stabilnosci
Analiza sitowa jest stosowana również jako badanie uzupełniające przy określaniu składu granulometryczncgo gruntów spoistych i piasku pylastego.
4 A areometryczna
polega na badaniu skl granul, na podst prędkości opadania czastek mineralnych w zawiesinie wdnej, met sedymentacyjna. pozwala na określenie, w jakiej ilości poszczególne frakcje znajdują się w badanym gruncie. Znajomość tego jest niezbędna przy granulometrycznej klasyfikacji gruntu, a więc do określenia jego rodzaju i nazwy w celu prognozowania właściwości
5: Oznaczanie gęstości objętościowej gruntu i gęstości objętościowej szkieletu gruntowego
Ilościowymi wskaźnikami różnych stosunków trzech faz w gruncie (ciekłej, stałej i gazowej) są następujące parametry: gęstość objętościowa,gęstość objętościowa szkieletu gruntowego,porowatość i wskaźnik porowatości
Gęstością objętościową nazywa sie stosunek masy próbki gruntu (w stanie naturalnym) do jej objętości ρ=mm/V ρ – gęstość objętościowa (Mg/m3 = g /cm-3)mm - masa próbki gruntu w stanie naturalnym (g)V – objętość (cm3)
Gęstość objętościowa jest jednym z parametrów charakteryzujących strukturalno-teksturalne właściwości gruntów. Jej wartość zależy od składu mineralnego, porowatości i wilgotności gruntu. bezpośrednim wskaźnikiem obliczeniowym służącym między innymi do:
- obliczania parcia gruntów na ścianki oporowe
- obliczania stateczności zboczy naturalnych i sztucznych
- wyznaczania dopuszczalnych obciążeń gruntu w podłożu budowli
- obliczania wielkości osiadań
- obliczania naprężeń pierwotnych
Ponadto wskaźnik ten wykorzystuje sie do obliczania innych parametrów, np:
- gęstości objętościowej szkieletu gruntowego
- gęstości objętościowej gruntu pod wodą
- porowatości, wskaźnika porowatości i stopnia zagęszczenia
Gęstość objętościową gruntu wyznacza sie z zasady na próbkach o strukturze nienaruszonej (NNS), gdyż do obliczeń naprężeń osiadań i stateczności zboczy, przyjmuje się taką gęstość objętościową, która charakteryzuje grunt w warunkach naturalnych. W wyjątkowych przypadkach gdy wiadomo, że grunt będzie pracował w stanie naruszonym (np. nasypy kolejowe, drogowe, itp) wykonuje się badania dla próbek o wilgotności naturalnej (NW) zagęszczając je do odpowiedniego, uprzednio stwierdzonego zagęszczenia.
W zależności od rodzaju gruntu oraz stanu i wielkości próbki przeznaczonej do badań przy oznaczaniu gęstości objętościowej gruntu stosuje się jedną z czterech metod:
Metodę pierścienia tnącego
Metodę rtęciową, przy zastosowaniu objętościomierza lub przy zastosowaniu krystalizatora z płytką
Metodę wyporu hydrostatycznego wody lub cieczy organicznych (nazywaną popularnie metodą parafinową)
Metodę oznaczania gęstości objętościowej w cylindrze
Pierwsze trzy metody stosuje sie przy badaniu gruntów spoistych, drugą i trzecią równieżdla gruntów skalistych, metodę czwartą – przy badaniu gruntów sypkich.
Metodę pierścienia stosuje się przy badaniu próbek gruntów spoistych o nienaruszonej strukturze, o dostatecznie dużej objętości oraz w stanie pozwalającym na zastosowanie pierścienia bez naruszania struktury próbki. Metodę tę stosuje sie także, gdy grunt będzie pracował w stanie naruszonym w wymienionych wyżej przypadkach.
Metodę rtęciową stosuje się przy badaniu gruntów o dużej spoistości, których próbki nie rozkruszają sie podczas badania. Nie stosuje się jej do próbek makroporowatych lub spękanych.
Oznaczenia w wodzie (i parafinie) stosuje się przy badaniach próbek gruntów spoistych, których objętość lub stan nie pozwalają na wycięcie próbki za pomocą pierścienia. Metodę tę można stosować dla próbek o dowolnej wielkości i kształcie.
6: OZNACZANIE GĘSTOŚCI WŁAŚCIWEJ SZKIELETU GRUNTOWEGO, POROWATOŚCI, WSK POROWATOŚCI I ST WILGOTOSCI
Gęstością właściwą nazywamy stosunek masy szkieletu gruntowego do objętości tego szkieletu i obliczamy ją ze wzoru : ρ s = ms/Vs ρ s – gęstość właściwa szkieletu gruntowego ( Mg/m3=g*cm-3) ms – masa szkieletu gruntowego (g)Vs – objętość szkieletu gruntowego (cm3), czyli objętość zapełniona w próbce gruntu przez cząstki stałe.
parametr określający szkielet gruntu ( zależy od składu mineralnego gruntu )
Znajomość wartości gęstości właściwej jest niezbędna przy: wyznaczaniu porowatości gruntów, składu granulometrycznego, ściśliwości itp. (wymaga dużej dokładności)
Gęstość właściwą można oznaczać dwoma metodami:
Metoda piknometru przy użyciu wody(grunty, które nie zawierają soli rozpuszczonych w wodzie, nie można je stosować dla gruntów o wysokiej zawartości iłów
Kolba Le Chateliera, z zastosowaniem cieczy niepolarnych (ksylen, benzen, denaturat, itp.) – grunty organiczne, grunty zawierające sole rozpuszczone w wodzie
* Gęstością objętościowa szkieletu gruntowego nazywa się jednostki objętości gruntu wysuszonego w temperaturze 105-110*C i opisuje wzorem: ρ d= ms/V
gdzie:
ρ d – gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ( Mg/m3=g*cm-3)
ms – masa szkieletu gruntowego (g)
V – objętość suchego gruntu łacnie z porami (cm3)
Gęstość objętościową szkieletu gruntowego oblicza się ze wzoru: ρ d =100 ρ/100 + w
ρ d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego (g*cm-3)
ρ - gęstość objętościowa gruntu (g*cm-3),
w – wilgotność próbki (%)
Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego zależy od porowatości i składu mineralnego gruntu. Im mniejsza porowatość i większa zawartość minerałów o wysokiej gęstości właściwej tym wyższa wartość gęstości objętościowej szkieletu gruntowego danego gruntu. Wartość gęstości objętościowej szkieletu gruntowego wykorzystuje się do obliczania porowatości i wskaźnika porowatości gruntu.
Gęstość objętościowa jest bezpośrednim wskaźnikiem obliczeniowym służącym między innymi do: obliczania parcia gruntu na ścianki oporowe, obliczania stateczności zboczy naturalnych i sztucznych, wyznaczania dopuszczalnych obciążeń gruntu w podłożu budowli; obliczania wielkości osiadań oraz naprężeń pierwotnych.
* Porowatością gruntu n nazywa się stosunek objętości porów w próbce gruntu V ρ do jej całkowitej objętości V: n=V ρ/V
Porowatość charakteryzuje sumaryczną objętość porów w gruncie, niezależnie od ich wielkości. Porowatość gruntu może być charakteryzowana również przez wskaźnik porowatości.
Wskaźnikiem porowatości e nazywa się stosunek objętości porów V ρ do objętości szkieletu gruntowego Vs : e=V ρ /Vs
Między porowatością a wskaźnikiem porowatości istnieje zależność: e=n/1-n
Obliczanie porowatości
Porowatość próbki gruntu oblicza się ze wzoru:
n= ρs- ρd/ ρs
gdzie: n - porowatość,
ρ s – gęstość właściwa szkieletu gruntowego ( Mg/m3=g*cm-3) ,
lub :
n=e/1+e gdzie: e- wskaźnik porowatości
* Obliczanie wskaźnika porowatościWskaźnik porowatości gruntu oblicza się według wzoru:
e= ρs- ρd/ ρd
gdzie: e - wskaźnik porowatości,
* Obliczanie stopnia wilgotności gruntu.
Stopniem wilgotności gruntu nazywa się stosunek objętości wody zawartej w porach gruntu do objętości porów:
Sr= Vw/Vp gdzie:Sr – stopień wilgotności ,
Vw – objętość wody w porach gruntu (cm3),
Vp –objętość porów (cm3)
Od stopnia wilgotności zależy m.in. ściśliwość, wytrzymałość na ścinanie. Jest to określenie wypełnienia porów przez wodę.
7 oznaczanie wilgotności naturalnej, granic konsystencji, stopnia plastyczności”
stosunek masy wody zawartej w danej próbce gruntu do masy tej próbki wysuszonej w temp. 105-110 st.C, wyrażony w %.
Wilgotność naturalna (Wn) to taka wilgotność, która charakteryzuje zawartość wody w gruncie w warunkach naturalnych, a więc bezpośrednio w terenie.
właściwości gruntów w zależności od intensywności tego współdziałania wskaźnikiem jest konsystencja gruntu: zwartą, plastyczną i płynną. Mamy stan: zwarty, półzwarty, twardoplastyczny, plastyczny, miękkoplastyczny i płynny. Wilgotności graniczne między poszczególnymi stanami są określone jako tzw. granice konsystencji.
Między stanem zwartym a półzwartym jest granica skurczalności;
Między stanem półzwartym a plastycznym(twardoplastycznym) jest granica plastyczności
Między stanem plastycznym(miękkoplastycznym) a płynnym jest granica płynności.
Granica plastyczności (Wp) jest to wilgotność jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek pęka po osiągnięciu średnicy 3mm.
Granica płynności (Wl) to wilgotność jaką ma masa gruntowa umieszczona w Aparacie Casagrande`a, w momencie, gdy wykonana w niej bruzda zlewa się na długości 10mm i wysokości 1mm przy 25-tym uderzeniu miseczki o podstawę.
Wskaźnik plastyczności (Ip) to różnica między wartością granicy płynności i plastyczności (Wl-Wp)
Stopień plastyczności (Il) to stosunek różnicy wilgotności naturalnej (Wn-Wp) do wskaźnika plastyczności (Ip).
Są to badania wstępne laboratoryjne, bądź terenowe.
Robi się w aparacie Casagrande`a (płynność)-to takie co stuka miseczka i liczy się liczbę uderzeń do zlania się bruzdy… i w dłoni, wałeczkowanie (plastyczność).
8: Oznaczanie wilgotności optymalnej i maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego Wilgotność optymalna- wilgotność przy której w danych warunkach ubijania można osiągnąć największe zagęszczenie gruntu, czyli uzyskuje on maksymalna gęstość objętościową szkieletu gruntowego.
określenia ilości wody jaka należy użyć, aby grunt był maksymalnie zagęszczony.
Badania te wykonuje się przy zagęszczaniu gruntów pod nawierzchnie drogowe, lotniska, boiska.
Do badania stosujemy aparat do zagęszczania ( aparat proctora) o danej wielkości cylindra i ubijaka.
9. Oznaczanie stopnia zagęszczenia gruntów sypkich
Stopniem zagęszczenia ( ID) nazywamy stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.
Stopień zagęszczenia wyznacza się tylko dla gruntów niespoistych. Wartość tę wyznacza się w celu określenia nośności gruntu.
Do przebiegu badania używamy cylindra metalowego z tłuczkiem oraz metalowe widełki wibracyjne.
10 Oznaczenie spójności i kąta tarcia wewnętrznego w aparacie bezpośredniego ścinania
Wytrzymałość parametrem charakteryzującym stan graniczny gruntu. Jest wypadkową wielu czynników działających na grunt. Zawiera dwie sładowe: spójność oraz kąt tarcia wewnętrznego.
Podczas ścinania próbki grunt wykonuje opór powstały wskutek tarcia suwnego i obrotowego nazwane razem oporem tarcia wewnętrznego. Opór ten nie należy do wartości stałych i zależy od:- wymiaru i kształtu ziarn oraz ich wzajemnej odległości
- naprężeń efektywnych w szkielecie gruntu- wskaźnika porowatości
- ciśnienia wody w porach
Oporem właściwym tarcia wewnętrznego jest tarcie, jakie stawia dany grunt po zakończeniu konsolidacji (przy określonym współczynniku porowatości ek i określonym konsolidacyjnym naprężeniu efektywnym s’k ).
Grunty sypkie ziarniste bez cząstek iłowych mają spójność równą zero. W miarę wzrostu zawartości cząstek iłowych w gruncie, spójność wzrasta, gdyż w jednostce objętości wzrasta liczba cząstek.
11 Oznaczanie edometrycznych modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej Ściśliwość gruntu - zdolnośc do zmniejszania objetości pod wpływem obciążenia. Jej wynikiem jest osiadanie gruntu.zależy od:składu granulometrycznego gruntu.- porowatości- wilgotności- składu mineralnego i chemicznego gruntu- tekstury gruntu Ściśliwość można charakteryzować przez:- krzywą ściśliwości- moduł ściśliwości- krzywą konsolidacjiMiarą ściśliwości gruntu jest moduł ściśliwości. Urządzenie do badania modułu ściśliwości nazywa się EDOMETR. Moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej to stosunek przyrostu obciążenia jednostkowego próbki do odkształcenia jednostkowego próbki.
Parametr ten używany jest do:
- rozpoznawania zachowania się gruntu po obciążeniu go budynkami czy autostradami
- określania dopuszczalnych obciążeń wywieranych na dany grunt(np. Czy może pracować tam koparka )
mrr_mrr