2.pdf

ĆWICZENIE NR 2

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI GRUNTÓW METODĄ MAKROSKOPOWĄ

1. Wstęp

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.

Próbki do badań makroskopowych pobiera się z każdej warstwy gruntu róż-

niącej 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 uszkodze-

niem kartkę (metryczkę) z opisem daty, miejsca i głębokości pobrania.

2. Oznaczanie rodzaju gruntu

2.1. Oznaczanie rodzaju gruntów spoistych

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). Rodzaje gruntów makroskopowo określa się na

podstawie próby wałeczkowania, a w przypadkach wątpliwych - uzupełnionej

próbą rozmakania i rozcierania

a) Próba wałeczkowania

1. Z przeznaczonej do badań grudki gruntu usuwa się ziarna żwirowe i

formuje palcami kulkę o średnicy 7 mm.

2. Z kuleczki formuje się wałeczek na wyprostowanej dłoni, prawą

nieznacznie naciskając grunt i przesuwając wzdłuż lewej z szybkością

około 2 razy na sekundę.

3. Czynność prowadzi się aż do uzyskania wałeczka o średnicy 3 mm na

całej jego długości.

4. Jeżeli wałeczek nie wykazuje spękań i nie łamie się przy podniesieniu go

w palcach do góry, zgniata się go, ponownie formuje kuleczkę i

wałeczkuje od nowa.

5. Kolejne czynności wałeczkowania wykonuje się tak długo, aż wałeczek

po uzyskaniu średnicy 3 mm rozsypie się lub zaczyna pękać

6. W czasie wałeczkowania gruntu obserwuje się:

a. rodzaj spękań (podłużne czy poprzeczne),

b. zmiany wyglądu powierzchni wałeczka (czy wałeczek pozostaje

cały czas matowy, czy i kiedy nabiera połysku).

7. Rodzaj uszkodzeń i wygląd wałeczka określa rodzaj gruntu (tab. 1)

8. Próbę wałeczkowania przeprowadza się co najmniej na dwóch grudkach

gruntu, a w przypadku wyraźnej niezgodności wyników – dodatkowo na

trzeciej kulce.

b) Próba rozmakania

1. Próbkę umieszcza się na siatce o wymiarach boków oczek kwadratowych

5 mm i zanurza w całości w zlewce z wodą destylowaną

2. Mierzy się czas rozmakania grudki od chwili zanurzenia w wodzie, aż do

momentu przeniknięcia jej przez oczka siatki w wyniku rozpadnięcia

3. Czas rozmakania, zależny od zwartości frakcji iłowej w próbce, pozwala

na zaliczenie jej do odpowiedniego rodzaju gruntu.

c) Próba rozcierania

1. Grudkę gruntu przeznaczonego do badań rozciera się między dwoma

palcami zanurzonymi w wodzie.

2. Jeżeli podczas tego rozcierania pozostaje między palcami dużo ziarn

piasku, grunt zalicza się do grupy pierwszej – gruntów o największej

zawartości piasku (tab. 1)

3. Jeżeli w palcach wyczuwa się pojedyncze ziarna piasku, grunt zalicza się

do grupy drugiej – gruntów o pośredniej zawartości piasku jak i pyłu

(tab. 1)

4. Jeżeli miedzy palcami nie pozostają ziarna piasku, grunt zaliczamy do

grupy trzeciej – gruntów o minimalnej zawartości piasku, na korzyść

zawartości pyłu.

Rodzaj gruntu,

wskaźnik plastyczności (I p )

i zawartości frakcji iłowej

(f i )

Tab. 1. Oznaczanie rodzaju gruntów spoistych metodą makroskopową

Rodzaje i nazwy gruntów w zależności od

zawartości frakcji piaskowej

Wyniki badania

Grupa I

Grupa II

Grupa III Próba wałeczkowania

Próba

rozmakania

Mało spoisty

a) I p <5%

f i < 5%

Piasek

gliniasty

Pył piaszczysty

Pył

Kulka rozpłaszcza się lub

rozsypuje i grunt nie

daje się wałeczkować

Grudka

rozmaka

natychmiast

b) I p = 5– 10%

f i = 5– 10%

Piasek

gliniasty

Pył piaszczysty

Pył

Wałeczek rozwarstwia

się podłużnie

Grudka

rozmaka w

ciągu 0,5 – 5

minut

Średnio spoisty

I p =10– 20%

f i = 10 – 20%

Glina

piaszczysta

Glina

glina

pylasta

Od początku do końca

wałeczkowania

powierzchnia wałeczka

bez połysku, wałek pęka

poprzecznie

Grudka

rozmaka w

ciągu 5 – 60 h

Zwięzło spoisty

I p = 20 – 30%

f i = 20 – 30%

Glina

piaszczysta

zwięzła

Glina zwięzła

Glina

pylasta

zwięzła

Wałeczek początkowo

bez połysku, przy końcu

wałeczkowania z

połyskiem, pęka

poprzecznie

Grudka

rozmaka w

ciągu 1 – 24 h

Bardzo spoisty

Ił piaszczysty

Ił

Ił pylasty Kulka i wałeczek od

początku z połyskiem

Grudka

rozmaka w

czasie dłuższym

niż doba

I p > 30%

f i > 30%

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, %

> 2 mm

> 0,5 mm

> 0,25 mm

Żwir

> 50

Pospółka

50 – 10

> 50

Piasek gruboziarnisty

< 10

> 50

Piasek

średnioziarnisty

< 10

< 50

> 50

Piasek drobnoziarnisty

< 10

< 50

Piasek pylasty

3. Oznaczanie stanu gruntów spoistych

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 wg 2.1, 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)

Rodzaj gruntu

Tab. 3. Makroskopowe oznaczanie stanu gruntu

Stan gruntu w zależności od liczby wałeczkowań

twardoplastyczny

plastyczny

miękkoplastyczny

Mało spoisty

Średnio spoisty

Zwięzło spoisty

Bardzo spoisty

< 2

< 3

< 5

2 – 4

3 – 7

5 – 10

>10

4. Makroskopowe badania 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.

Grunty próchniczne różnią się od gruntów nieskalistych

mineralnych zawartością części organicznych (2-5%). Oznaczeń

ich rodzaju dokonuje się tak samo jak oznaczeń gruntów

nieskalistych mineralnych (najczęściej są to grunty drobnoziar-

niste), dodając do nazwy takiego gruntu, że jest to grunt

próchniczny (humusowy), np. piasek gliniasty, próchniczny.

Namuły - większe ilości części organicznych makroskopowo

odróżniamy po „gnilnym" zapachu, ciemnej barwie, a także dużej

liczbie wałeczkowań, przy pozornie niewielkiej wilgotności gruntu.

Torfy mają charakterystyczną strukturę i teksturę włóknistą,

porowatą, ze zmienną ilością nie rozłożonej substancji

organicznej.

Gytia jej właściwości zależą od stosunku ilościowego substancji

organicznej, węglanu wapnia oraz części mineralnych

bezwapiennych (piasku, pyłu lub iłu). W zależności od zawartości

substancji organicznej wyróżnia się gytie:

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.

5. Określanie 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.

6. Oznaczanie wilgotności gruntu

Makroskopowo wilgotność gruntu określa się wyróżniając pięć stopni

wilgotności gruntów spoistych. Grunt określamy jako:

a) suchy , jeśli grudka gruntu przy zgniataniu pęka, a po rozdrobnieniu

daje suchy proszek,

b) mało wilgotny , jeśli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się

plastycznie, lecz papier przyłożony do gruntu nie staje się wilgotny,

c) wilgotny , jeżeli grudka gruntu przyłożona do papieru zostawia na

nim wilgotny ślad,

d) mokry , jeżeli przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się woda,

e) nawodniony , jeżeli woda odsącza się z gruntu grawitacyjnie.

7. Określanie zawartości węglanu wapnia

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. 4).

Tab. 4. Oznaczanie klasy zawartości węglanów

Klasa zawartości

węglanów

Przybliżona

zawartość [%]

CaCO 3

Reakcje roztworu HCl

> 5

Burzy się intensywnie i długo (> 20 s)

Burzy się intensywnie lecz krótko (< 20 s)

III

3 – 5

1 – 3

Burzy się słabo i krótko

< 1 Ślady lub brak wydzielania gazu

Sprawozdanie powinno zawierać:

− cel ćwiczenia,

− wartości mierzonych parametrów,

− określenie rodzajów badanych prób gruntów,

− wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: