geoinz-W5.doc

WYKŁAD V – 10.11.2010

1.      Pojemność cieplna w gruntach – zdolność gruntu do pobierania energii przy wymianie ciepła

2.      Ciepło właściwe (c) – liczbowo równe ilości ciepła, jaką trzeba dostarczyć do gruntu aby podnieść/obniżyć temperaturę o 1 oC (cal/stopnie (deg) x g)

Gleby i torfy: c = 0,2 do 0,5

Woda w temperaturze 20 oC: c = 1

Im więcej minerałów ilastych, tym większa pojemność cieplna.

3.      Przewodnictwo cieplne – ilość ciepła przewodzonego przez grunt w jednostce czasu na odcinku równym jednostce długości przy różnicy temperatur = 1 (cal/cm x s x deg)

λ = a x ebw + c

w – wilgotność gruntu

e – podstawa logarytmu naturalnego

a, b, c – współczynniki empiryczne różne dla różnych gruntów

Większość minerałów skałotwórczych ma λ = 1 do 9 x 10-3

Powietrze ma λ = 5 x 10-5

4.      Odporność na zamarzanie (współczynnik mrozoodporności) – Km – iloraz wytrzymałości na ściskanie gruntu zamrożonego do jego wytrzymałości na ściskanie gruntu nie zamrożonego.

Km = Rc zam./Rc

5.      Wysadzinowość gruntu – dokończenie:

1. 1. Jeżeli Tp >= 0 i Tg > 0, to woda w gruncie nie zamarza
   2. Jeżeli Tp < 0 i Tg < 0, to woda zamarza w porach gruntu, nie ma dopływu wody kapilarnej
   3. Może występować także sytuacja, w której woda zamarza w porach gruntu i jest dopływ wody kapilarnej

6.      Kapilarność gruntu – zdolność gruntu do podnoszenia się w kapilarach. Kapilarność bierna – zdolność gruntu do utrzymywania się w kapilarach, gdy nie ma już kontaktu ze zwierciadłem wód podziemnych

7.      Kryteria wysadzinowości gruntów:

1. 1. Casagrande (1934) – według którego zalicza się do wysadzinowych grunty bardzo różnoziarniste (U>15), które zawierają więcej niż 3% cząstek mineralnych mniejszych od 0,02 mm oraz grunty równoziarniste (U<5) zawierające ponad 10% ww. cząstek.
   2. Beskowa (1935) – według którego uwzględnia się wpływ geologicznego pochodzenia gruntu, wielkość średnicy d50, procentową zawartość o średnicy mniejszej od 0,062 mm i 0,125 mm oraz kapilarność bierną przy wilgotności równiej granicy płynności.
   3. Wilna (1958) – według którego uwzględnia się uziarnienie gruntów i kapilarność bierną gruntu Hkb. Wilun pod względem wysadzinowości dzieli grunty na 3 grupy:
   4. 1. Grupa A – grunty niewysadzinowe o Hkb < 1,0 m, bezpieczne w każdych warunkach wodnogruntowych i klimatycznych; są to grunty zawierające poniżej 20% cząstek mniejszych od 0,05 mm i poniżej 3% cząstek mniejszych od 0,02 mm (należą tu czyste żwiry, pospółki i piaski)
      2. Grupa B – grunty wątpliwe (mało wysadzinowe) o Hkb < 1,3 m, zawierające 20-30% cząstek mniejszych od 0,05 mm i 3-10% cząstek mniejszych od 0,02 mm (należą tu piaski bardzo drobne, pylaste i próchnicze).
      3. Grupa C – grunty wysadzinowe  Hkb > 1,3 m; są to grunty zawierające powyżej 30% cząstek mniejszych od 0,05 mm i powyżej 10% cząstek mniejszych od 0,02 mm (należą tu wszystkie grunty spoiste i namuły organiczne).

hz = 23pierwiastek kwadratowy z wm+2 [cm]

hz – głębokość przemarzania

wm – suma średnich ujemnych temperatur miesięcznych z wielolecia

8.      Wskaźnik wysadzinowości:

Ww = Sg x Sh x Sk

Sg – czynnik zależny od uziarnienia gruntu

Sh – czynnik zależny od położenia zwierciadła wody

Sk – czynnik zależny od klimatu

9.      Jeżeli Ww = 1 do 5, to warunki pewne – brak wysadzin

Jeżeli Ww = 5 do 15, to warunki niepewne

Jeżeli Ww = 15,1 – 24, to warunki niebezpieczne

10.  Wysadzinowość gruntów – problemy budowlane. Największe problemy wysadzinowość sprawia dla drogowców – powierzchnia pierwotnie równa po zimie faluje się.

Przełomy drogowe mają formę pofalowanej powierzchni – tworzą się wczesną wiosną.

Powstawanie przełomów – rys.2

11.  Wilgotność gruntu w – procentowy stosunek masy wody mw zawartej w jego porach do masy szkieletu gruntowego ms

W = mw/ms x 100%, gdzie:

mw – masa wody

ms – masa cząstek gruntu (szkieletu gruntowego)

              Wilgotność naturalna wn – nazywamy wilgotność, jaką ma grunt w stanie naturalnym

12.  Porowatość gruntu [n] – stosunek objętości porów Vp w danej próbce gruntu do objętości całego gruntu V (szkielet gruntu + pory)

Współczynnik porowatości: n = Vp/V

Wobec trudności bezpośredniego pomiaru objętości porów Vp i objętości szkieletu Vs wykorzystuje się metodę pośrednią, opartą na zależnościach wynikających z rysunku.

13.  Porowatości niektórych wybranych gruntów:

14.  Porowatość jest czynnikiem zmiennym w czasie geologicznym.

15.  Wskaźnik porowatości gruntu [e] – stosunek objętości porów Vp do objętości cząstek gruntu (szkieletu gruntoweg) Vs

e = Vp/Vs = Vp/V-Vp = Vp/V /1-Vp/V = n/1-n = ρs-ρd/ρd

Pomiędzy wskaźnikiem porowatości e a porowatością n istnieją zależności:

n = e/1+e

16.  Wskaźniki porowatości dla poszczególnych gruntów.

17.  Wilgotność całkowita [WR] gruntu – istnieje wtedy, gdy jego pory są całkowicie wypełnione wodą (oblicza się ją w procentach).

WR = nρw/(1-n) ρs x 100 = eρw/ρs x 100%

Stopień wilgotności gruntu Sr określa stopień wypełnienia porów gruntu wodą.

Sr = Vw/Vp = wn/wr

18.  Stopnie wilgotności gruntu niespoistego – zależnie od wartości stopnia wilgotności gruntu Sr rozróżniono następujące stany zawilgocenia gruntów niespoistych:

·         Suchy Sr = 0

...