Państwowa Wyższa Instytut Politechniczny

Szkoła Zawodowa                                  Kierunek: Inżynieria środowiska

w Krośnie

MECHANIKA GRUNTÓW I GEOTECHNIKA

Sprawozdanie Nr 4

„OZNACZANIE STOPNIA ZAGĘSZCZENIA GRUNTÓW SYPKICH”

II rok studiów

Studia niestacjonarne

Spis treści

1. Opis teoretyczny ………………………………………………………………..…str.3

2. Przebieg badania oraz potrzebny sprzęt do jego wykonania…………………..…..str.4

3. Wyniki badań…………………………………………………………………….str.5,6

4. Analiza wybranych wyników………………………………………………..…….str.6

a) wyznaczenie objętości o jaką zagęścił się grunt…………………………...str.6

b) wyznaczanie objętości gruntu zagęszczonego………………………….… str.7

c) wyznaczanie gęstości objętościowej gruntu……………………………… .str.7

d) wyznaczanie wskaźnika porowatości gruntu……………………………....str.7

e) wyznaczanie gęstości objętościowej szkieletu gruntowego przy

najluźniejszym ułożeniu ziaren…………………………………………….str.8

f) wyznaczanie wskaźnika porowatości gruntu luźno usypanego…………….str.8

g) wyznaczanie gęstości objętościowej szkieletu gruntowego przy

najściślejszym ułożeniu ziaren …………………………………………….str.9

h) wyznaczanie wskaźnika porowatości gruntu przy najściślejszym

ułożeniu ziaren ……………………………………………………………..str.9

i) wyznaczenie stopnia zagęszczenia gruntu ………………………………...str.10

j) wyznaczenie wskaźnika zagęszczenia……………………………………..str.10

5. Wnioski …………………………………………………………………………....str.11

1. Opis teoretyczny

Stopniem zagęszczenia I_D nazywa się stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu niespoistego.

  V_max - V

I_D = ——————

V_max - V_min

Gdzie:

V_max - objętość próbki gruntu w stanie luźnym [cm³]

V_min - objętość próbki gruntu w stanie maksymalnie zagęszczonym [cm³]

V- objętość próbki gruntu w stanie naturalnym [cm³]

Stopień zagęszczenia wyznacza się dla gruntów niespoistych (sypkich). Jego wielkość zależy od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziaren. Stopień zagęszczenia gruntu luźno usypanego jest równy 0, natomiast gruntu maksymalnie zagęszczonego wynosi 1.

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia I_D grunty niespoiste dzieli się na stany:

Stopień zagęszczenia	Stan zagęszczenia
ID ≤ 0,33 0,33 < ID ≤ 0,67 0,67 < ID ≤ 0,8 0,8 < ID ≤ 1,0	luźny (ln) średnio zagęszczony (szg) zagęszczony (zg) bardzo zagęszczony (bzg)

2.Przebieg badania:

1.Pobranie próbki gruntu do badania,

2.Przesianie piasku przez sito o wymiarach oczek 5mm,

3.Pomiar wysokości cylindra „h” i wewnętrznej średnicy „d” za pomocą suwmiarki w celu wyznaczenia wewnętrznej objętości cylindra,

4.Ważenie pustego cylindra,

5.Wsypanie przesianego piasku do cylindra przez lejek,

6.Wyrównianie nożem gruntu równo z krawędzią cylindra,

7.Ważenie cylindra z gruntem,

8.Na powierzchni gruntu ustawiamy tłok i przeprowadzamy zagęszczenie gruntu przez 1min,uderzając widełkami wibracyjnymi o ścianki naczynia, początkowo lekko i wolno a następnie silnie i szybko,

9.Pomiar za pomocą suwmiarki po 30 s zagęszczenia, czynność tę powtarzamy kilka razy,

10.Uznanie że grunt został maksymalnie zagęszczony, ponieważ 3 kolejne pomiary zagłębienia tłoka nie wykazują zmian.

11.Obliczenie objętości gruntu zagęszczonego przez odjęcie od objętości cylindra objętości, ojaką zagęścił się grunt podczas wibrowania

12.Badanie przeprowadzić dla trzech różnych prób gruntu.

Sprzęt pomocniczy:

- cylinder metalowy z tłoczkiem

- metalowe widełki wibracyjne

- suwmiarka

- waga techniczna

- nóż

- lejek

3. Wyniki badań

- waga pustego cylindra - 1250 g

- waga cylindra z gruntem - 2000 g

- wysokość cylindra - 13 cm

- średnica wewnętrzna cylindra - 7 cm

- objętość cylindra - 500 cm³

-I próbka - piasek żółty suchy

- waga cylindra z gruntem - 2000 g

Tabela 1 Zagłębienie tłoka po kolejnych 30 sekundowych pomiarach.

Czas [s]	∆h [cm]
30	1,2
60	1,5
90	1,7
120	1,7

II próbka - piasek biały suchy

- waga cylindra z gruntem - 1900 g

Tabela 2 Zagłębienie tłoka po kolejnych 30 sekundowych pomiarach.

Czas [s]	∆h [cm]
30	1,5
60	1,6
90	1,7
120	1,8

4. Analiza uzyskanych wyników.

1. wyznaczenie objętości o jaką zagęścił się grunt - ∆V

dla I próbki:

∆V= πd² / 4 ·∆h

∆V= 57,70 [cm³]

dla II próbki:

∆V= πd² / 4 ·∆h

∆V= 65,40 [cm³]

2. wyznaczanie objętości gruntu zagęszczonego - V_z

dla I próbki

V_z = V - ∆V

V_z = 500 - 57,70= 442,3[cm³]

dla II próbki:

V_z = V - ∆V

V_z = 500 - 65,40= 434,6 [cm³ ]

3. wyznaczanie gęstości objętościowej gruntu

ρ_d = ρ · 1 / 1 + w

gdzie:

w - wilgotność naturalna gruntu

ρ - gęstość gruntu

Do obliczeń w wykonywanym ćwiczeniu przyjęto następujące parametry:

- dla piasku drobnego ρ = 1,75 [T/m³] , w = 16 %

więc:

dla I;II próbki

ρ_d = 1,75 · 1 / 1 + 0,16

ρ_d = 1,508

4. wyznaczanie wskaźnika porowatości gruntu

e = ρ_s - ρ_d / ρ_d

gdzie :

ρ_s - gęstość właściwa szkieletu gruntowego, ρ_s = 2,65 [ T/m³]

dla I;II próbki

e = 2,65 - 1,508 / 1,508

e= 0,757

5. wyznaczanie gęstości objętościowej szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziaren

ρ_dmin = m_st - m_t / V

gdzie:

m_st - masa cylindra z gruntem [g]

m_t - masa cylindra [g]

V - objętość cylindra [cm³]

dla I próbki

ρ_dmin = 2000 - 1250/500

ρ_dmin = 1,5 [g/cm³]

dla II próbki

ρ_dmin = 1900 - 1250/500

ρ_dmin = 1,3 [g/cm³]

6. wyznaczanie wskaźnika porowatości gruntu luźno usypanego

e_max = ρ_s - ρ_dmin / ρ_dmin

dla I próbki

e_max = 2,65 - 1,5 / 1,5

e_max = 0,77

dla II próbki

e_max = 2,65 - 1,3 / 1,3

e_max = 1

7. wyznaczanie gęstości objętościowej szkieletu gruntowego przy najściślejszym ułożeniu ziaren

ρ_dmax = m_st - m_t / V_z

gdzie:

m_st - waga cylindra z gruntem [g]

m_t - waga cylindra [g]

V_z - objętość zagęszczonego gruntu w cylindrze [cm³]

dla I próbki

ρ_dmax = 2000 - 1250 / 442,3

ρ_dmax = 1,7 [g/cm³]

dla II próbki

ρ_dmax = 1900 - 1250 / 434,6

ρ_dmax = 1,49 [g/cm³]

h) wyznaczanie wskaźnika porowatości gruntu przy najściślejszym ułożeniu ziaren

e_min = ρ_s - ρ_dmax / ρ_dmax

dla I próbki

e_min = 2,65 - 1,7 / 1,7

e_min = 0,56

dla II próbki

e_min = 2,65 - 1,49 / 1,49

e_min = 0,78

i) wyznaczenie stopnia zagęszczenia gruntu

I_D = e_max - e / e_max - e_min

dla I próbki

I_D = 0,77 - 0,757 / 0,77 - 0,56

I_D = 0,06

dla II próbki

I_D = 1 - 0,757 / 1 - 0,78

I_D = 1,1

j) wyznaczenie wskaźnika zagęszczenia

I_S­ = 0,845 + 0,188 · I_D

dla I próbki

I_S­ = 0,845 + 0,188 · 0,06

I_S = 0,86

dla II próbki

I_S­ = 0,845 + 0,188 · 1,1

I_S = 1,05

5. Wnioski

Stopień zagęszczenia wyznaczany jest dla gruntów niespoistych (sypkich). Wielkość stopnia zagęszczenia zależy od składu granulometrycznego gruntu, porowatości oraz kształtu ziaren. Wartość tą wyznacza się w celu określenia nośności gruntu. Dla gruntu luźno usypanego stopień zagęszczenia jest równy 0, dla gruntu zagęszczonego wynosi 1.

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia I_D, grunty niespoiste dzielimy na stany zagęszczenia. I tak dla „I” próbki stan zagęszczenia gruntu przyjmujemy jako - luźny dla „II” średnio- zagęszczony, natomiast „III” - bardzo zagęszczony.

W ćwiczeniu można było zaobserwować pewną zależność miedzy zmiana objętości a zmianą wskaźnika porowatości. Zauważono także że wskaźnik porowatości zmniejsza się wraz ze zmniejszeniem objętości.

10

---