MECHANIKA GRUNTÓW
Ć
wiczenia lab. – opracowanie kolokwium 2007/2008
1.Na jakiej podstawie określamy stopień spoistości gruntu?
Stopień spoistości gruntu określamy na podstawie wyglądu wałeczka po wykonanej próbie
wałeczkowania – waleczkujemy do momentu az popeka, a chwycony za koniec lamie się – wyglad
takiego waleczka swiadczy o rodzaju gruntu (stopnia spoistości) wynikiem jest rozpoznanie jako: mało,
ś
rednio, zwięzło lub bardzo spoisty.
2. Definicja granicy płynności i jak się ją bada?
Granica płynności występuje pomiędzy stanem miękoplastycznym a płynnym; to wilgotność w
procentach, jaką ma pasta gruntowa umieszczona w miseczce aparatu Casagrande, gdy wykonania w niej
bruzda gruntowa zlewa się przy 25 uderzeniach miseczki o podstawę aparatu.
3. Edometryczny moduł ściśliwości.
Edometryczny moduł ściśliwości rozumiany jest jako współczynnik proporcjonalności pomiędzy
napręŜeniem a odkształceniem. Dzieli się na :
a.
moduł ściśliwości pierwotnej- z wykresu ściśliwości pierwotnej,
b.
moduł ściśliwości wtórnej- z wykresu ściśliwości wtórnej,
c.
moduł odpręŜenia- z wykresu odpręŜenia.
Moi=∆ σ
n
/ε [kPa]
∆
σ
n
– przyrost obciąŜenia jednostkowego (napręŜenia normalnego) próbki [kPa]
ε
- odkształcenie jednostkowe próbki przy danym napręŜeniu
Edometryczny moduł ściśliwości (pierwotnej lub wtórnej) jest zaleŜny od przyrostu napręŜenia, a więc
nie napręŜenie nadaje wartość temu modułowi, ale jego zmiana.
4. Wzór na ścinanie gruntu.
τ
f
= σ
n
tgФ + c
gdzie:
τ
f
- wytrzymałość na ścinanie [kPa]
σ
n
- napręŜenia normalne do płaszczyzny ścinania [kPa]
Ф
– kąt tarcia wewnętrznego[
0
]
c – spójność [kPa]
5. Czy (ro)
d
moŜe być równe q (ro)?
(ro)d moŜe być równe (ro) tylko w przypadku, kiedy masa szkieletu gruntowego będzie taka sama jak
całkowita masa gruntu, a więc spełnione jest równanie:
md/V=m/V
(ro)d=md/V , md-masa szkieletu gruntowego, V-całkowita objętość gruntu
(ro)=m/V, m-całkowita masa gruntu, V-całkowita objętość gruntu
6. Czy wilgotność moŜe wynosić 100% i co to oznacza?
Wilgotność moŜe wynosić 100%, teoretycznie nawet znacznie więcej, dlatego, Ŝe wilgotnością określamy
stosunek mw/md, gdzie mw to masa wody w porach gruntu, a md to masa szkieletu gruntowego, a więc
próbki wysuszonej w temp. 105-110 stopni.
Tak więc po wysuszeniu próbki do wartości md licznik moŜe mieć większą wartość niŜ mianownik, a
więc cały ułamek będzie miał większą wartość niŜ 1,0.
7. W jaki sposób w badaniach makroskopowych określamy stan gruntów niespoistych?*
Makroskopowe określenie stanu gruntu niespoistego nie jest moŜliwe w większości przypadków. W
sposób bardzo przybliŜony stan gruntu moŜna określić na podstawie oporu gruntu przy nacisku palcem na
powierzchnię próbki o nienaruszonej strukturze.
8. Dlaczego wskaźnik porowatości (e) jest mniejszy od porowatości (n) (e<n)? *
[ODPOWIEDŹ NA PODSTAWIE NORMY]
e – wskaźnik porowatości
n - porowatość
e=Vp/Vs n=Vp/V
Vp-objętość porów
Vs-objętość szkieletu gruntowego
V-objętość całkowita gruntu
[ODPOWIEDŹ NA PODSTAWIE INSTRUKCJI]
e-wskaźnik porowatości
n-porowatość
e=[(ro)s-(ro)d]/(ro)d
n=[(ro)s-(ro)d]/(ro)s
gdzie (ro)d – gęstość objętościowa szkieletu gruntoweg [g/cm3]
(ro)s – gęstość właściwa szkieletu gruntowego [g/cm3]
9. W jaki sposób określamy stan gruntów spoistych.*
Stan gruntu określa się po uprzednim oznaczeniu rodzaju gruntu. Makroskopowo stan gruntów spoistych
określa się za pomocą próby wałeczkowania. Wałeczkowanie przeprowadza się na próbie o naturalnej
wilgotności w taki sam sposób, jak to się robi przy określaniu rodzaju gruntu, przy czym w tym
przypadku nie wolno zwilŜać gruntu. W trakcie wykonywania próby wałeczkowania osuszamy grunt
dłońmi doprowadzając go do wilgotności odpowiadającej granicy plastyczności.
10. Na jakiej podstawie określamy wykres uziarnienia gruntu?*
Wykres uziarnienia gruntu sporządzany jest na podstawie określenej zawartości w nim poszczególnych
frakcji. Badanie uziarnienia gruntów niespoistych wykonuje się metodą sitową, a w gruntach spoistych
najczęściej stosuje się metodą areometryczną. Pozwala to na wykreślenie krzywej uziarnienia, ustalenie
rodzaju i nazwy badanego gruntu. Znajomość rodzaju badanego gruntu pozwala na prognozowanie jego
właściwości oraz ustalenie zakresu dalszych badań.
11. Do czego słuŜy próba rozcierania gruntu w wodzie?
Poprzez rozcieranie próbki gruntu przeznaczonego do badań pomiędzy dwoma palcami zanurzonymi w
wodzie moŜliwe jest określenie zawartości frakcji piaskowej: jeŜeli podczas wykonywania próby
pozostaje pomiędzy palcami duŜo ziaren piasku – grunt zaliczyć naleŜy do grupy I (grunt piaszczysty),
jeŜeli wyczuwa się tylko pojedyncze ziarna piasku – naleŜy zaliczyć go do grupy II (grunty pośrednie), a
gdy nie pozostają ziarna piasku – naleŜy zaliczyć go do grupy III (grunty pylaste).
12. Co to jest granica plastyczności i jak się ją wyznacza?
Wilgotność w % jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek pęka po osiągnięciu
ś
rednicy 3mm; jest to wilgotność graniczna między stanem półzwartym i twardoplastycznym. Granice
plastyczności oznacza się poprzez wielokrotne wałeczkowanie, aŜ do momentu gdy wałeczek popęka, a
podniesiony za jego koniec popęka.
13. Dlaczego edometryczny moduł ściśliwości nie zaleŜy od przedziału napręŜeń?*
Edometryczny moduł ściśliwości wyznaczany jest ze wzoru:
0
M
,M=
i
i
ε
σ
'
∆
,
gdzie:
'
i
σ
∆
- przyrost obciąŜenia
i
ε
- względne odkształcenie
We wzorze widać wyraźnie, Ŝe moduł ten jest zaleŜny od przyrostu obciąŜenia, a nie od przedziału
napręŜeń.
14. Podaj wzór na wytrzymałość gruntu na ścinanie i wyjaśnij oznaczenia?*
τ
f
= σ
n
tgФ + c
gdzie:
τ
f
- wytrzymałość na ścinanie [kPa]
σ
n
- napręŜenia normalne do płaszczyzny ścinania [kPa]
Ф
– kąt tarcia wewnętrznego[
0
]
c – spójność [kPa]
15. Dlaczego qd<qs?*
Oznaczenia:
(ro)
d
– gęstośc objętościowa szkieletu gruntowego
(ro)
s
– gęstość właściwa szkieletu gruntowego
Po przyjrzeniu się wzorom na wyznaczenie tych wielkości:
(ro)
s
= m
s
/ V
s,
,
gdzie:
m
s
– masa szkieletu gruntowego,
V
s
– objętość szkieletu gruntowego.
(ro)
d
= m
s
/ V ,
gdzie:
m
s
– masa szkieletu gruntowego,
V – objętość całej próbki
Z oczywistej zaleŜności:
V> V
s
Udowodnione zostało, Ŝe:
(ro)d <(ro)s
16. Dlaczego fi'<fi i c'<c, wyjaśnij oznaczenia?*
Oznaczenia:
fi` - efektywny kąt tarcia wewnętrznego
fi - kąt tarcia wewnętrznego
c` - spójność efektywna
c - spójność
Z zaleŜności geometrycznej pomiędzy wykresem linii wytrzymałości określonej dla napręŜeń
efektywnych oraz wykresem linii wytrzymałości określonej dla napręŜeń całkowitych.
17. Dlaczego Wsat=100% ?*
W
sat
- to wilgotność gruntu nasyconego wodą (saturated), jest więc równa 100%.
18. W jaki sposób określamy dokładnie stan gruntu spoistego?*
Stan gruntów spoistych naleŜy oznaczać na podstawie liczby kolejnych wałeczkowań tej samej kulki
gruntu biorąc pod uwagę ile razy uzyskano wałeczek o średnicy 3mm bez jego uszkodzeń. Stan gruntów
określamy następująco:
a.
stan zwarty – gdy z badanego gruntu nie moŜliwe jest uformowanie kulki,
b.
stan półzwarty – gdy z gruntu moŜna uformować kulkę, lecz wałeczek pęka podczas pierwszego
wałeczkowania (liczba wałeczkowań X=0),
c.
stan twardoplastyczny – gdy:
-
dla gruntów małospoistych liczba wałeczkowań X=1,
-
dla gruntów średniospoistych liczba wałeczkowań X<2,
-
dla gruntów zwięzłospoistych liczba wałeczkowań X<3,
-
dla gruntów bardzo spoistych liczba wałeczkowań X<5.
d.
Stan plastyczny, gdy:
-
dla gruntów małospoistych liczba wałeczkowań X=2,
-
dla gruntów średniospoistych liczba wałeczkowań 2
≤
X
≤
4,
-
dla gruntów zwięzłospoistych liczba wałeczkowań 3
≤
X
≤
7,
-
dla gruntów bardzo spoistych liczba wałeczkowań 5
≤
X
≤
10.
W przypadkach, gdy liczba wałeczkowań jest większa od podanej po prawej stronie nierówności wg
punktu d naleŜy przyjąć, Ŝe stan badanego gruntu jest miękkoplastyczny. Podane liczby wałeczkowań
dotyczą najwyŜej wartości X spośród 3 wałeczkowań wykonanych na 2(3) kulkach badanego gruntu.
19. Jakie krzywe charakteryzują wykres spoistości gruntu?
Wykres spoistości gruntu określa krzywa wskaźnika plastyczności I
P
oraz krzywa zawartości frakcji
iłowych.
20. Jak określamy spoistość gruntów w badaniach makroskopowych?
Wstępne ustalenie spoistości gruntu:
Grunt naleŜy uznawać za spoisty jeŜeli po wyschnięciu do stanu powietrzno-suchego tworzy on zwarte
grudki. Grunt naleŜy uznawać za niespoisty, gdy po osiągnięciu stanu powietrzno-suchego stanowi on
niezwiązane ze sobą cząstki lub grudki, rozpadające się pod wpływem lekkiego naciśnięcia palcem (siła
ok. 1N).
Opracowali:
COMBO BREAKER GROUP