I. Część teoretyczna

1. Rodzaje próbek

Analiza makroskopowa próbki gruntu ma na celu oznaczenie nazwy gruntu, jego stanu i niektórych cech fizycznych. Badanie to można wykonywać w tereniu lub w laboratorium. Pobrane próbki gruntu dzielą się na 3 typy:

NNS (A - wg eurokodu 7) – próbki o naturalnej strukturze – pobiera się je za pomocą zestawu wiertniczego do cylindrów i zabezpiecza przed wyschnięciem

NW (B) – o naturalnej wilgotności – przechowuje się je najczęściej w słoikach, woreczkach itp.

NU (C) - o naturalnym uziarnieniu – przechowywane w skrzynkach, torebkach, pudełkach

2. Oznaczenie nazwy gruntu

Nazwę gruntu określa się znając zawartość poszczególnych frakcji. Dla gruntów drobnoziarnistych korzystamy  z trójkąta Fereta.

2.1 Frakcje

Przy oznaczeniu nazwy gruntu ważne jest pojęcie frakcji. Wyróżniamy 5 frakcji, zależnych od średnicy zstępczej (średnica zastępcza d, to średnica kulki o takiej samej gęstości właściwej i która opada w wodzie z tą samą prędkością jak cząstka gruntowa):

fk – kamienista                d  > 40mm

fż – żwirowa               40mm > d > 0,05mm

fp – piaszczysta                2mm > d > 0.05mm

fp – pyłowa                             0,05mm > d > 0,002mm

fi – iłowa                             0,002mm > d

W pierwszej kolejności musimy określić, czy grunt jest gruboziarnisty, czy drobnoziarnisty. Grunty Gruboziarniste zawierają ponad 10% frakcji kamienistej i piaskowej, grunty drobnoziarniste zawierają ich mniej niż 10%.

2.2 Zawartość frakcji iłowej

Następnie należy określić, czy grunt jest sypki, czy spoisty. Dla gruntów spoistych zawartość frakcji iłowej (czyli wskaźnik plastyczności) jest większa lub równa 1%. Wśród gruntów zwięzłych wyróżnia się ich 4 rodzaje – mało spoiste, średnio spoiste, zwięzło spoiste i bardzo spoiste. Zawartość frakcji iłowej i rodzaj gruntu określa się metodą wałeczkowania i rozmakania. Metoda wałeczkowania polega na tym, że z grudki gruntu tworzymy kulkę o średnicy 8mm (jeśli da się ją utworzyć, oznacza to, że grunt jest spoisty). Kulkę należy położyć na lewej dłoni, a prawą – konkretnie poduszką pod kciukiem - delikatnie ją naciskać i przesuwać dłoń w górę i w dół z prędkością 2 ruchów na sekundę, dopóki nie utworzy się wałeczek o średnicy 3mm, następnie zgniata się go znów w kulkę i powtarza wałeczowanie aż wałeczek popęka.

mało spoisty (zawartość frakcji iłowej poniżej 5%).- Jeśli grunt nie da się wałeczkować – od razu się rozsypuje lub rozpłaszcza

mało spoisty (zawartość frakcji iłowej pomiędzy 5 a 10%) - jeśli wałeczek rozwarstwia się podłużnie, lub ma postrzępione końce

średnio spoisty (zawartość frakcji iłowej 10-20%) - jeśli wałeczek pęka poprzecznie i przez cały czas wałeczkowania jest matowy

zwięzło spoisty (zawartość frakcji iłowej ok. 20-30%) - jeśli wałeczek pęka zdecydowanie poprzecznie, i mimo, że początkowo było matowy, nabiera połysku podczas wałeczkowania

bardzo spoisty (zawartość frakcji iłowej przekracza 30%) - jeśli wałeczek pęka poprzecznie i od początku ma tłusty połysk

Próbę wałeczkowania należy przeprowadzić przynajmniej na 2 próbkach gruntu, jeśli wyniki są niezgodne, przeprowadza się ją na jeszcze jednaj próbce.

Kolejnym sposobem określenia zawartości frakcji iłowej jest próba rozmakania. Polega ona na umieszczeniu próbki na siatce o wymiarach boków 5mm u zanurzenia całości w wodzie destylowanej. Po umieszczeniu w wodzie mierzy się czas, po jakim grudka się rozpadnie i przejdzie przez siatkę. Im większa jest zawartość frakcji iłowej, tym szybciej próbka rozmaka.

2.3 Zawartość frakcji piaskowej i pyłowej

Zawartość frakcji piaskowej i pyłowej oznacza się w próbie rozcierania.. Polega ona na tym, ze grudkę rozciera się w placach zanurzonych w wodzie.

grunt piaszczysty (fp>50%; fp<30%) - jeśli między palcami wyczuwa się sporo ziaren piasku

gruntem pośredni (fp>30%; fp>30%) - wyczuwa się pojedyncze ziarna piasku

grunt pylasty (fp<30%; fp>50%) - nie wyczuwa się ziaren piasku

3. Określenie barwy gruntu

Barwa gruntu często ułatwia odróżnianie gruntów. Jest ona wynikiem składu mineralnego gruntu i zawartości domieszek. Określa się ją na przełomie bryłki o wilgotności naturalnej. W określeniu barwy będącym wyrazem kilkuczłonowym najpierw podaje się intensywność, następnie odcień a na końcu barwę podstawową. Używa się do tego kolorów podstawowych.

4. Określenie zawartości węglanu wapnia

Zawartość węglanu wapnia w gruncie ma wpływ na jego agregację, oraz komplikuje wykonywaniu niektórych oznaczeń gruntów. Jego zawartość określa się na podstawie reakcji po skropieniu próbki 20% roztworem kwasu solnego. Norma PN – 88/B – 04481 wyróżnia 4 klasy zawartości CaCO3:

grunt silnie wapnisty (IV klasa)               burzy się długo i intensywnie

grunt wapnisty (III klasa)                            burzy się intensywnie lecz krótko

grunt słabo wapnisty (II klasa)               burzy się słabo i krótko

grunt bezwapnisty (I klasa)                             nie burzy się lub tylko wykazuje ślady reakcji

5. Określenie wilgotności gruntu

Wśród gruntów spoistych wyróżniamy 5 stopni wilgotności.

Suchy:                             grudka pęka przy zgniataniu, po rozdrobnieniu daje proszek

Mało wilgotny:               grudka przy zgniataniu odkształca się plastycznie, papier do którego się ją przyłoży nie staje się wilgotny

Wilgotny:              grudka przyłożona do papieru zostawia na nim wilgotny ślad

Mokry:              przy ściskaniu gruntu, odsącza się z niego woda

Nawodniony:              woda odsącza się grawitacyjnie

W gruncie sypkim wyróżnia się 3 stopnie wilgotności:

Suchy:              nie wykazuje śladu wilgoci, kurzy się przy przesypywaniu

Wilgotny:              zostawia ślad na papierze

Nawodniony:              woda odsącza się samoczynnie

6. Określanie stanu gruntu spoistego

Stan gruntu spoistego zależy od zawartości wody oraz stanu fizycznego cząstek. Określa się go przez wałeczkowanie – przeprowadza się je podobnie jak przy określaniu zawartości frakcji iłowej, ale nie wolno nawilżać gruntu.. Stan określa się na podstawie liczby wałeczkowań tej samej grudki. Liczba zarejestrowanych wałeczków oznacza liczbę wałeczków, które nie popękały.

Wyróżnia się 6 stanów gruntu:

Zwarty (zw) – nie można uformować kulki

Półzwarty (pzw) – wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania

Płynny (pł) – nie można uformować kulki, gdyż grunt się rozpływa

Stan twardoplastyczny (tpl), plastyczny (pl) i miękkoplasyczny (mpl) określa się z tabeli:

Próbę tę wykonuje się przynajmniej na 3 oddzielnych próbkach gruntu. Miarodajna jest najwyższa z uzyskanych liczb wałeczkowań.

II. Część praktyczna

1. Grunt niespoisty

Nazwa gruntu:              Ziarna piasku były widoczne z odległości 1m, stąd wniosek, że badanym gruntem niespoistym był piasek średni. Zawartość frakcji w piasku średnim to poniżej 10% ziaren o średnicy zastępczej większej niż 2mm, mniej niż 50% ziaren większych niż 0,5mm i powyżej 50% ziaren większych niż 0,25mm.

Barwa :              Ciemnożółta

Zawartość CaCO3: próbka nie reagowała z kwasem solnym, czyli zalicza się do I klasy, więc jest to grunt bezwapnisty.

Wilgotność:              Badana próbka gruntu po przyciśnięciu jej do katki papieru nie pozostawiła na niej wilgotnych śladów, czyli był to grunt suchy.

2. Grunt spoisty

Zawartość frakcji iłowej:              Podczas próby wałeczowania wałeczek pękł poprzecznie, w trakcie wałeczkowania cały czas był matowy, stąd wniosek, że zawartość frakcji iłowej w próbce to ok. 15%

Zawartość fp i fp:              Podczas próby rozcierania w wodzie między palcami wyraźnie wyczuwało się liczne ziarna piasku. Badany grunt należy do grupy gruntów piaszczystych.

Nazwa gruntu:              Na podstawie prób wałeczkowania i rozcierania w wodzie określiłam, że badany grunt to glina piaszczysta.

Barwa:              Jasnobrązowa

Zawartość CaCO3:              Reakcja z HCl zachodzi, trwa jednak krótko i nei jest gwałtowna. Badany grunt zalicza się do II klasy zawartości węglanów.

Wilgotność:              Grudka gruntu po ściśnięciu odkształcała się plastycznie, lecz po przyciśnięciu jej do kartki nie pozostawiła wilgotnego śladu, można więc uznać badaną próbkę za mało wilgotną.

Stan gruntu:              Przy każdej z prób wałeczkowania udało się jedynie utworzyć kulkę, która przy pierwszej próbie wałeczkowania natychmiast się rozsypywała. W trzech próbach wałeczkowania liczba wałeczkowań za każdym razem wynosiła 0, stąd wniosek że badany grunt był w stanie półzwartym.

Literatura:

1.     E. Myślińska „Laboratoryjne badania gruntów”

2.     Z. Wiłun „Zarys geotechniki”

Wydział Geoinżynierii,                                                                      Bożków 08.04.2005

Górnictwa i Geologii

Politechniki Wrocławskiej

Mechanika Gruntów

                                                                      Sprawozdanie z ćwiczenia

                                                                      pt. „Analiza Makroskopowa”

...