Laboratorium z geologii inżynierskiej.

SPRAWOZDANIE NR 3

Oznaczanie granic konsystencji.

___________________________________________________________________________

Przed przystąpieniem do oznaczania granicy plastyczności oraz płynności gruntu wykonano

następujące czynności:

- wykonano badania makroskopowego gruntu; wyniki tego badania przedstawiono w

formularzu;

- oznaczono wilgotność naturalną gruntu.

Oznaczenie granicy plastyczności gruntu.

1. Próbki gruntu o masie 42,75 g oraz 40,17 g dokładnie wymieszano. Usunięto z niego

ziarna większe od 2 mm.

2. Z przygotowanych w ten sposób próbki uformowano kulkę o średnicy 7 mm i

wałeczkowano do momentu uzyskania średnicy 3 mm. Czynność wałeczkowania

powtarzano tak długo, aż (popękany) wałeczek po podniesieniu za jeden koniec

rozdzielił się za kawałki.

3. Wszystkie kawałeczki wałeczka umieszczono do zważonego naczyńka wagowego (T).

4. Badanie takie powtórzono na następnej kulce gruntu. Czynność wałeczkowania

kolejnych kulek powtarzano do momentu, aż do dwóch naczynkach wagowych

zebrano po 5-7 g gruntu w każdym z nich.

5. Naczynka z wałeczkami zważono (m + T) i wysuszono w suszarce do stałej masy. Po

ostudzeniu w eksykatorze zważono naczyńko z suchym gruntem (ms + T).

Obliczenie wyników:

Wartością granicy plastyczności jest oznaczona wilgotność spękanych wałeczków.

…

Oznaczanie granicy płynności (WL) metodą Casagrande’a.

1. Próbkę gruntu o masie ok. 100 g rozrobiono się i zalano w parownicy niewielką

ilością wody destylowanej. Usunięto ziarna o średnicy większej niż 2 mm, po czym

grunt przełożono na płytę i dokładnie mieszano nożem, celem uzyskania jednolitej

pasty.

2. Uzyskaną pastę gruntową nałożono warstwami, za pomocą noża do miseczki wyjętej z

aparatu Casagrande’a w taki sposób, aby nie powstały w niej pęcherzyki powietrza.

Zgodnie z zasadą pasta powinna być rozprowadzona równomierną grubością, nie

przekraczającą 9 mm i tworzyć w miseczce wklęsłą powierzchnię. Grunt powinien

zajmować 2/3 przedniej części miseczki i kończyć się równą górną linią. Łączna masa

gruntu i miseczki powinna wynosić ok. 210 g.

3. Pastę w miseczce przecięto za pomocą rylca bruzdą prostopadłą do osi obrotu

miseczki, trzymając przy tym rylec prostopadle do dnia miseczki. Po zrobieniu bruzdy

miseczkę umieszczono w uchwycie aparatu.

4. Obracano korbką aparatu z prędkością 2 obr/s, powodując uderzenia miseczki o

podkładkę. Liczba uderzeń została zarejestrowana na liczniku wmontowanym do

aparatu. Pomiar zaprzestano w momencie, gdy brzegi bruzdy zlały się na długości 10

mm i wysokości 1 mm.

5. Następnie pobrano ze środka bruzdy próbkę gruntu (ok. 10 g) do zważonego

uprzednio naczyńka wagowego (T). Zważono naczyńko z pobraną próbką (m + T), po

czym wstawiono naczyńko do suszarki i suszono z wysuszonym gruntem (ms + T).

Oznaczono wilgotność dla zarejestrowanej na liczniku liczby uderzeń.

6. Pozostałą w miseczce pastę przełożono na płytkę, dodano niewielką ilość wody

destylowanej i starannie mieszono uzyskując w ten sposób pastę o innej wilgotności

niż poprzednio. Następnie umyto i wysuszono miseczkę aparatu oraz rylec.

7. Czynność od momentu nakładania pasty do miseczki do oznaczenia wilgotności dla

zarejestrowanej liczby uderzeń powtórzono pięciokrotnie, zmieniając za każdym

razem wilgotność pasty gruntowej tak, aby bruzda zlewała się przy liczbie uderzeń w

granicach od 12 do 35. Przy trzech badaniach liczba uderzeń była mniejsza niż 25

(zob. formularz).

8. Uzyskane wyniki z 5 oznaczeń wilgotności naniesiono na wykres zależności liczby

uderzeń od wilgotności. Przez punkty naniesione na wykresie przeprowadzono linię.

Można zauważyć, że 3 punkty leżą bezpośrednio na przeprowadzonej prostej (nie

licząc niewielkiego odchylenia w punkcie o współrzędnych x=26, y=60, zob.

wnioski), natomiast z pozostałych dwóch punktów jeden znajduje się powyżej

poprowadzonej linii, a drugi poniżej.

9. Wilgotność równą granicy plastyczności WL oczytano z wykresu jako wilgotność

odpowiadającą 25 uderzeniom.

Oznaczanie granicy płynności (WL) metodą Wasiliewa.

1. Próbkę gruntu doprowadzono się do jednorodnej pasty w taki sam sposób jak w

metodzie Casagrande’a.

2. Pastę umieszczono w naczyńku, a powierzchnię wyrównano nożem równo z brzegami

naczyńka.

3. Naczyńko postawiono na podwyższeniu, przyłożono na powierzchnię gruntu ostry

brzeg stożka tak, aby stożek swobodnie zanurzył się w grunt przez 5 sekund pod

wpływem własnego ciężaru.

4. W czasie pierwszego z dwóch pomiarów stożek zagłębił się do głębokości 11 mm, a w

trakcie drugiego na głębokość 9 mm. Miara drugiej głębokości zagłębienia wskazuje

na to, że wilgotność gruntu jest mniejsza od WL. W takim przypadku należy dodać do

gruntu wody i dokładnie wymieszać. Ponieważ zagłębienie stożka w przypadku

pierwszego pomiaru wynosi 11 mm – należy grunt podsuszyć i wymieszać, gdyż jego

wilgotność w tym przypadku jest większa od WL.

5. Na wykresie przedstawiono zależność wilgotności (wyliczonej za wzoru) do

głębokości zanurzenia stożka. Wilgotność gruntu odpowiadająca granicy płynności

odczytuje się z wykresu, dla wartości 10 mm zagłębienia stożka. W badanym

przypadku jest to ok. 46,7% (zob. wykres).

Ustalanie stanu gruntu.

Mając oznaczoną wilgotność naturalną gruntu oraz wartości granic konsystencji można

wyznaczyć w jakim stanie znajduje się grunt. Wykonuje się to dwoma sposobami:

I.

sposób – wykorzystany w niniejszym badaniu polega na ustaleniu stanu gruntu

przez określenie stopnia IL.

w − w

n

P

=

ze wzoru: I L

; za podstawiane do wzoru wartości przyjęto średnie

w − w

L

P

arytmetyczne z dwóch obliczeń dla poszczególnych parametrów, których wyniki

zestawiono w formularzu.

Końcowym wynikiem była wartość stopnia plastyczności IL=0,09.

II.

sposób – ustalenie gruntu przez określenie wskaźnika plastyczności IP

ze wzoru: I

= w − w

L

n

P .

Dyskusja błędów:

Oznaczone metodami laboratoryjnymi wilgotność, oraz granice: plastyczności,

płynności wykazują wartości niewiele odbiegające od przyjętych w oznaczeniach, przy czym

do porównania przyjęto wartości granic dla iłów plioceńskich/mioceńskich, natomiast wiek

badanego iłu nie jest znany, co także może posiadać znaczenie.

Nieznaczne odchylenia od wielkości przedstawionych w danych tabelarycznych, zwłaszcza w

przypadku oznaczania granicy płynności metodą stożka Wasiliewa oraz Casagrande’a mogą

być związane z błędami pomiarowymi, zarówno na etapie odczytu poszczególnych wartości

przez osobę wykonującą pomiar (należy wziąć pod uwagę możliwy subiektywizm w ocenie

odczytanych danych), jak również związane z niewłaściwie wyskalowanym urządzeniem przy

pomocy którego wykonuje się pomiaru.

Intryguje jedynie wartość stopnia plastyczności, która to nie potwierdza

charakterystyki stanu gruntu dokonanej na postawie badania makroskopowego. Uzyskana

wartość wykazuje zgodnie z normą, iż mamy do czynienia ze stanem półzwartym gruntu.

Dane wyjściowe, z których za pomocą pierwszego sposobu (zob. powyższy akapit: „Ustalanie

stanu gruntu”) dokonano obliczenia są prawidłowo wyliczone, gdyż te same wartości

zastosowano do innych obliczeń, których wynik nie był w tak dużym odchyleniu od

przewidywanego. Wszystko to pozwala przypuszczać, że to właśnie oznaczanie

makroskopowe jest wykonane niewłaściwie. Wobec powyższego proponuję ponownie

wykonać badanie makroskopowe gruntu, ale także ponownie przeliczyć wartość stopnia

plastyczności.

Wykres zależności zagłębienia stożka Wasiliewa od wilgotności gruntu w załączeniu.