IV. Zagadnienia.

Grunt jednorodny – grunt spoisty, którego całą objętość pobranej próbki zaliczyć można do jednego rodzaju.

Grunt pęczniejący – grunt wykazujący pod wpływem wody ciśnienie pęcznienia P nie mniejsze niż 10 kPa.

Grunt zapadowy – grunt o strukturze nietrwałej ulegającej zmianie pod wpływem zawilgocenia, bez zmiany działającego obciążenia.

Frakcje uziarnienia gruntów nieskalistych:

-kamienista – d>40

-żwirowa 40>d >2

-piaskowa 2>d >0.05

-pyłowa 0.05>d >0.002

-iłowa 0.002>d

PODZIAŁ GRUNTÓW.

1.Podstawowy: naturalne, antropogeniczne.

2.Gruntów naturalnych:

a)rodzime: skaliste, nie skaliste, mineralne, organiczne.

b)nasypowe: mineralne, organiczne.

3. Podział gruntów skalistych:

a)ze względu na wytrzymałość:

-skalisty twardy R >5Mpa

-skalisty miękki R £ 5MPa

b)podział ze względu na spękanie:

-skała lita, skała mało spękana, skała średnio spękana, skala bardzo spękana.

4.Podzial gruntów nie skalistych mineralnych ze względu na uziarnienie: kamienisty, gruboziarnisty, drobnoziarnisty.

5. Podział rodzimych gruntów organicznych:

a)grunty próchnicze – grunty nie skaliste, w których zawartość części organicznych jest wynikiem wegetacji roślinnej oraz obecności mikroflory i mikrofauny.

b)namuły – grunty powstałe na skutek osadzania się substancji mineralnych i organicznych w środowisku wodnym. Rozróżnia się namuły piaszczyste i gliniaste.

c) gytie – namuły z zawartością węglanu wapnia który może wiązać szkielet gruntu, nadając mu charakter gruntu skalistego.

d) torfy – grunty powstałe w obumarłych i podlegających stopniowej karbonizacji części roślin.

e) węgle brunatne i kamienne – grunty skaliste, powstałe na skutek silnej karbonizacji substancji roślinnych.

6. Podział gruntów kamienistych ze względu na miejsce występowania względnej skały macierzystej:

-zwietrzelina, zwietrzelina gliniasta, rumosz, rumosz gliniasty, otoczaki.

7. Podział gruntów gruboziarnistych ze względu na uziarnienie: żwir, żwir gliniasty, pospółka, pospółka gliniasta.

8. Podział gruntów drobnoziarnistych ze względu na spoistość:

-niespoisty

-spoisty: mało spoisty, średnio spoisty, zwięzło spoisty, bardzo spoisty.

9. Podział gruntów drobnoziarnistych niespoistych ze względu na uziarnienie: piasek gruby, piasek średni, piasek średni, piasek pylasty.

10.Podział gruntów drobnoziarnistych niespoistych ze względu na zagęszczenie: luźny, średnio zagęszczony, zagęszczony, bardzo zagęszczony.

11.Podział gruntów niespoistych ze względu na wilgotność: suchy, mało wilgotny, wilgotny, nawodniony.

12. Podział gruntów spoistych ze względu na uziarnienie: piasek gliniasty, pył piaszczysty, pył, glina piaszczysta, glina, glina pylasta glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina pylasta zwięzła, ił piaszczysty, ił, ił pylasty.

13. Podział gruntów spoistych ze względu na stan gruntu: zwarty, półzwarty, twardoplastyczny, plastyczny, miękkoplastyczny, płynny. 

c)oznaczanie stanu gruntów spoistych

-stan zwarty – gdy z badanego gruntu nie można uformować kulki.

-stan półzwarty – gdy z gruntu można uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego wałeczkowania (X = 0)

-stan twardoplastyczny – gdy:

* dla gruntów małospoistych: X=1

*dla gruntów średniospoistych: X<2

*dla gruntów zwięzłospoistych: X<3

*dla gruntów bardzo spoistych: X<5

-stan plastyczny – gdy:

*dla gruntów małospoistych: X=2

*dla gruntów średniospoistych: 3 £ X ³ 7

*dla gruntów bardzo spoistych: 5 £ X ³ 10

d)oznaczanie wilgotności. Grunt należy określić jako:

-suchy – jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu pęka, w stanie rozdrobnionym nie wykazuje zawilgocenia.

-mało wilgotny - jeżeli grudka gruntu przy zgniataniu odkształca się plastycznie lecz papier filtracyjny lub ręka przyłożona do gruntu nie stają się wilgotne.

-wilgotny – jeżeli papier filtracyjny lub ręka przyłożone do gruntu stają się wilgotne.

-mokry – jeżeli przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się z niego woda.

-nawodniony- jeżeli woda odsącza się od gruntu grawitacyjnie.

2. Tabela do oznaczania rodzajów gruntów metodą makroskopową.

Mało spoisty:Ip<5%,f<5% - piasek gliniasty (I gr.), pył piaszczysty (II gr.), pył (III gr.) – kulka rozpłaszcza się lub rozsypuje: grunt nie daje się wałeczkować, grudka rozmaka natychmiast.

             Ip=5-10%, f=5-10% - piasek gliniasty (I gr.), pył piaszczysty (II gr.), pył (III gr.) –     wałeczek rozwarstwia się podłużnie, grudka rozmaka w ciągu 0.5-5 min.

Średnio spoisty:Ip=10-20%,f=10-20%- glina piaszczysta (I gr.), glina (II gr.), glina pylasta (III gr.) – od początku do końca wałeczkowania pow. wałeczka bez połysku: wałeczek pęka poprzecznie;grudka rozmaka w ciągu 5 – 60 min.

Zwięzło spoisty:Ip=20-30%,f=20-30% - glina piaszczysta zwięzła (I gr.), glina zwięzła (II gr.), glina pylasta zwięzła (III gr.) – wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem: pęka poprzecznie; grudka rozmaka w ciągu 1-24 h.

Bardzo spoisty:Ip>30%,f>30% - ił piaszczysty(I gr.), ił(II gr.), ił pylasty (III gr.) – kulka i wałeczek od początku z połyskiem; grudka rozmaka w czasie dłuższym niż jedna doba.

  3) Analiza sitowa.

a) zasada i zakres stosowania metody.

Analizę sitową należy stosować:

-jako badanie podstawowe, w przypadku wszystkich gruntów niespoistych;

-jako badanie uzupełniające, w przypadku gruntów dla których wykonuje się analizę areometryczną oraz pozostałość na sicie przy przygotowaniu zawiesiny przekracza 5%.

-w przypadku gruntów organicznych analizę sitową należy wykonać jedynie dla szkieletu mineralnego, z pominięciem składników organicznych.

d)wzór na zawartość poszczególnych frakcji (Z):

gdzie:

mi – masa frakcji gruntu pozostałej na sicie-g.

ms – masa szkieletu gruntowego - g.

Grunty naturalne – stanowią mieszaninę cząstek o różnych średnicach

Skład granulometryczny gruntu – jest to zawartość poszczególnych frakcji w gruncie. Na jego podstawie sporządza się wykres uziarnienia oraz określa nazwę gruntu.

Metody badania składu granulometrycznego gruntów: metoda makroskopowa – orientacyjnie; analiza sitowa; analiza areometryczna.

Analiza areometryczna – polega na określeniu składu granulometrycznego gruntów spoistych i piasku pylastego na podstawie pomiarów ziarn gęstości zawiesiny gruntowej za pomocą areometru.

4. Obliczenie wartości stopnia i wskaźnika plastyczności.

Stopień plastyczności IL – służy do określania stanów gruntów spoistych. Obliczany jest ze wzoru:

Wskaźnik plastyczności Ip – wskazuje ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w stan płynny (w % w stosunku do masy szkieletu). Stanowi kryterium podziału gruntów na grupy pod względem spoistości. Obliczany ze wzoru:

Ip= wL- wp

Stan i konsystencję gruntu spoistego określa się na podstawie wartości stopnia plastyczności IL.

Stopień plastyczności  nazywamy stosunek różnicy wilgotności naturalnej danego gruntu i granicy plastyczności do różnicy granicy płynności i granicy plastyczności.

W przypadku kiedy wilgotność gruntu w jest mniejsza od granicy plastyczności wp, to dla ustalenia stanu gruntu należy oznaczyć granicę skurczalności wS rozdzielajaca stan zwarty od półzwartego.

Wskaźnik plastyczności – okresla on ile wody w % należy dodać, aby grunt o wilgotności równej granicy plastyczności doprowadził do wilgotności równej granicy płynności. Grunty o niskim wskaźniku plastyczności przy nieznacznym zawilgoceniu  rozmakają przechodzac w stan płynny. Grunty o wyższych wskaźnikach sa bardziej odporne przy zetknięciu z wodą.

Między wskaźnikiem plastyczności i zawartościąfrakcji iłowej istnieje zależność:

A – wskaźnik aktywności koloidalnej

fi – procentowa zawartość zredukowanej frakcji iłowej

W gruntach kaolinowych które w większości występują na terenie Polski, wskaxnik aktywności koloidalnej A=1, natomiast przy przewadze w iłach minerałów montmorylonitowych A> 1,5; a w glinach wystepujących na pow. terenu i lessach A= 0,5-0,7.

Wskaźnik aktywności koloidalnej A wykazuje zasadnicza niedogodność, wynikajaca z trudności jednoznacznego okreslenia rzeczywistej zawartości frakcji iłowej. Niemal kazde oznaczenie uziarnienia gruntu spoistego obarczone jest błędem, a w przypadku gruntów o dużej aktywności koloidalnej, zmieniajac nieznacznie sposób wykonania analizy sedymentacyjnej, można otrzymać bardzo różne wyniki, dające fałszywy obraz zawartości frakcji iłowej. Tym samym wskaxnik ten w badaniach standardowych często nie odzwierciedla rzeczywistej aktywności koloidalnej gruntów spoistych.

Wilgotność całkowita – grunt ma wilgotność całkowitą gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą.

Stopień wilgotności Sr danego gruntu nazywa się stosunek wilgotności gruntu do wilgotności całkowitej. Oblicza się ze wzoru:

Tabela do określania stanu i konsystencji gruntu spoistego na podstawie IL

Grunt zwarty – zw- konsystencja zwarta; w£ ws; IL £0

Grunt półzwarty – pzw – konsyst. zwarta; ws£w£wp; IL £0

Grunt twardoplastyczny – tpl – konsyst. plastyczna ;  wp£w£wL ; 0£ IL£0,25

Grunt plastyczny – pl – konsyst. plastyczna; wp£w£wL; 0,25£ IL£0,5

Grunt miękkoplastyczny – mpl- konsyst. plastyczna;  wp£w£wL; 0,5£ IL£1

Grunt płynny – pł – konsyst. płynna; wL£w; IL³ 1

Tabela grupy gruntów na podstawie wartośći Ip.

-niespoiste - Ip£ 1

-spoiste - Ip³ 1

-mało spoiste – 1 £ Ip £ 10

-średnio spoiste - 10 £ Ip £ 20

-zwięzło spoiste -20 £ Ip £ 30

-bardzo spoiste – 30 £ Ip

I.Oznaczanie gęstości objętościowej gruntu .

Gęstośc objetosciowa gruntu r - jest to stosunek masy probki mm do objętości całej próbki V.

Metody wyznaczania gęstości objetościowej gruntu:

a) metoda wyporu  hydrostatycznego cieczy organicznych

b) metoda wyporu hydrostatycznego wody

c)metoda przy uzyciu rtęci

d)metoda przy użyciu pierścienia lub cylindra.

e)metoda przy użyciu objetościomierza piaskowego

f)metoda przy użyciu objętościomierza wodnego.

II.Oznaczanie zawartości części organicznych.

Części organiczne – jest to substancja organiczna, która dostała się do gruntu w wyniku obumierania roślin i zwierząt.

Zawartość części organicznych – jest to stosunek masy domieszek organicznych do masy szkieletu gruntowego.

Grunty organiczne – grunty które zawierają części organicznych >2%.

Metody oznaczania części organicznych:

a)metoda utleniania roztworem H2O2, według wzoru:

mst – masa zlewki z wysuszoną próbką gruntu, g

mu – masa zlewki z próbką do utleniania, g

mt – masa pustej próbki

b)metoda prażenia w temp. 600-800 C

Iż – strata masy przy prażeniu, %.

III. Oznaczanie kapilarności biernej

Kapilarność czynna – jest to max wysokość, na którą podniesie się woda w porach gruntu ponad poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej.

Kapilarnośc bierna – jest to max wysokość utrzymywania się wody w porach gruntu na tym samym poziomie przy obniżaniu się swobodnego zwierciadła wody gruntowej. Kapilarnośc bierna jest jednym z kryteriów wysadzinowości gruntów.

Wysadzinowość gruntu – jest to zjawisko powstawania wysadzin pod wpływem ujemnych temp. Czyli wznoszenie się gruntu ku górze wskutek tworzenia się soczewek lodu w przemarzającym gruncie; w okresie wiosennym grunt ulega rozrzedzeniu.

Na podstawie wartości kapilarności biernej określa się wysadzinowość gruntu:

-jeśli Hkb < 100 cm – grunt niewysadzinowy

-jeśli Hkb = 100-130 cm – grunt wątpliwy (mało wysadzinowy)

-jeśli Hkb> 130 cm – grunt wysadzinowy

Podział gruntów pod względem wysadzinowości.

Grunty niewysadzinowe – rumosz niegliniasty, żwir, pospółka, piasek gruby, piasek średni, piasek drobny, żużel nierozpadowy, Kapilarność bierna: < 1.0, wskażnik piaskowy >35.

Grunty wątpliwe: piasek pylasty, zwietrzelina gliniasta, rumosz gliniasty, żwir gliniasty, pospółka gliniasta, kapilarność ³ 1.0, wskaźnik piaskowy 25-35.

Grunt wysadzinowy – mało wysadzinowe: glina piaszczysta zwięzła, glina zwięzła, glina pylasta zwięzła, ił, ił piaszczysty, ił pylasty – bardzo wysadzinowe: piasek gliniasty, pył ,pył piaszczysty, glina piaszczysta, glina pylasta, glina, ił warwowy; kapilarność nierna >1.0, wskaźnik piaskowy < 25.

VII. Współczynnik filtracji.

Wodoprzepuszczalność gruntu – jest to właściwość gruntu polegająca na przepuszczaniu wody systemem połączonych porów.

Prawo Darcy’ego:

Q – objętość wody przepływającej przez grunt w czasie T, cm3

A – pow. przekroju przewodzącego wodę, cm2

T – czas obserwacji, min.

k – współczynnik filtracji, cm/min

i – gradient hydrauliczny

Wskaźnik wodoprzepuszczalności k – prędkość przepływu wody w odniesieniu do całego przekroju gruntu przy spadku hydraulicznym i=1 i w temp. t=10 C.

Metody oznaczania współczynnika filtracji:

-w aparacie stałego naporu – dla gruntów niespoistych

-w aparacie zmiennego naporu- dla spoistych

-na podstawie uziarnienia i porowatości gruntów niespoistych

Miarą wodoprzepuszczalności jest współczynnik filtracji k wyrażający zależność pomiędzy spadkiem hydraulicznym a prędkością przepływu wody

v = ki

v- prędkość przepływu wody

k – współczynnik filtracji

i – spadek hydrauliczny wyrażony stosunkiem różnicy naporów wody H do drogi przepływu l.

VIII. Oznaczanie wilgotności gruntu. Oznaczanie granicy plastyczności. Oznaczanie granicy płynności.

1. Oznaczanie wilgotności gruntu.

Wilgotność naturalna gruntu w – jest to stosunek masy wody zawartej w próbce mw do masy szkieletu gruntowego ms:

mmt- masa parowniczki z gruntem wilgotnym, g.

mst – masa parowniczki z gruntem wysuszonym, g.

mt – masa pustej parowniczki, g.

Granica skurczalności ws – wilgotność gruntu spoistego między stanami zwartym i półzwartym; przyjmuje się, że jest to wilgotność, przy której grunt pomimo dalszego suszenia nie zmienia swojej objętości i jednocześnie jego barwa staje się jaśniejsza.

2. Oznaczanie granicy plastyczności.

   Granica plastyczności wp – wilgotność gruntu spoistego między stanami półzwartym i twardoplastycznym; przyjmuje się że jest to wilgotność, przy której wałeczek uformowany z gruntu podczas jego wałeczkowania na dłoni pęka po osiągnięciu średnicy 3 mm.

3. Oznaczanie granicy płynności.

Granica płynności – wilgotność gruntu spoistego między stanami miękkoplastycznym i płynnym.

Metody wyznaczania granicy płynnosci:

a)metoda Casagrande’a – jako wartość granicy płynnosci wL przyjmuje się wilgotność pasty gruntowej, w której wykonana bruzda zlewa się na długości 10 mm i wysokości 1 mm przy 25 uderzeniach miseczki o podstawę.

b)metoda Wasiljewa – jako wartość granicy płynności przyjmuje się wigotność  pasty gruntowej, w którą stożek zagłębia się pod własnym ciężarem na głębokość 10 mm w czasie 5 sekund.

c)metoda penetrometru stożkowego

Ad a) Metoda Casagrande’a.

Jako wartość granicy płynnosci przyjmuje się wilgotność pasty gruntowej, w której wykonana bruzda zlewa się na długości 10 mm I wysokości 1 mm w waru...