Ćwiczenie laboratoryjne nr 6

OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ ORAZ

OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ ORAZ

OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ ORAZ

OZNACZENIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ ORAZ

POROWATOŚCI GRUNTU. STOPIEN ZAGĘSZCZENIA

POROWATOŚCI GRUNTU. STOPIEN ZAGĘSZCZENIA

POROWATOŚCI GRUNTU. STOPIEN ZAGĘSZCZENIA

POROWATOŚCI GRUNTU. STOPIEN ZAGĘSZCZENIA

GRUNTU NIESPOISTEGO.

GRUNTU NIESPOISTEGO.

GRUNTU NIESPOISTEGO.

GRUNTU NIESPOISTEGO.

Data wykonania

Data oddania

1.1. Wprowadzenie:

Stopień zagęszczenia wyznaczana była dla gruntów niespoistych (sypkich). Jego wielkość
zależała od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziaren. Stopień
zagęszczenia gruntu luźno usypanego wynosił 0, natomiast gruntu maksymalnie zagęszczonego
wynosił 1.

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia I

D

grunty niespoiste podzielone zostały na stany.

Podział gruntów drobnoziarnistych niespoistych ze względu na zagęszczenie:

1.2. Definicje:

Stopień zagęszczenia (I

D

) – stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do

największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.

min

max

max

e

e

e

e

I

D

−

−

=

Maksymalny wskaźnik porowatości (e

max

), wyznaczony dla minimalnej gęstości objętościowej

szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziarn -

min

d

ρ

.

V

m

m

t

mt

d

−

=

min

ρ

;

min

min

max

d

d

s

e

ρ

ρ

ρ

−

=

Minimalny wskaźnik porowatości (e

min

), wyznaczony dla maksymalnej gęstości objętościowej

szkieletu gruntowego przy najściślejszym ułożeniu ziarn -

max

d

ρ

.

V

V

m

m

t

mt

d

∆

−

−

=

max

ρ

;

max

max

min

d

d

s

e

ρ

ρ

ρ

−

=

gdzie:

V

∆

- różnica objętości po zagęszczeniu próbki [cm

3

]

Stopień zagęszczenia

Stan zagęszczenia

I

D

≤

0,33

0,33 < I

D

≤

0,67

0,67 < I

D

≤

0,8

0,8 < I

D

≤

1,0

Luźny (ln)

Ś

rednio zagęszczony (szg)

Zagęszczony (zg)

Bardzo zagęszczony (bzg)

Gęstość objętościowa gruntu (

ρ

) - stosunek masy próbki gruntu do objętości próbki.

]

[

3

cm

g

V

m

m

t

t

m

−

=

ρ

gdzie:

mt

m - masa cylindra z gruntem [g]

t

m - masa cylindra pustego [g]

V- objętość gruntu w cylindrze [cm

3

]

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego (

ρ

d

) - stosunek masy szkieletu gruntowego w

próbce gruntu do objętości próbki.

w

d

+

•

=

100

100

ρ

ρ

[

g/cm

3

]

gdzie:

w- wilgotność gruntu [%]

Porowatość gruntu (n) - stosunek objętości porów w próbce do całkowitej objętości próbki

s

d

s

n

ρ

ρ

ρ

−

=

gdzie:

s

ρ

- gęstość właściwa szkieletu

gruntowego[g/cm

3

]

Wskaźnik porowatości gruntu (e) - stosunek objętości porów w próbce gruntu do objętości
szkieletu
gruntowego.

d

d

s

e

ρ

ρ

ρ

−

=

2. Wykonanie oznaczenia:

2.1. Oznaczenie gęstości objętościowej oraz porowatości gruntu:
1. Analiza makroskopowa próbki.
2. Zważenie pustego cylindra m

1

[g].

3. Równomierne wypełnienie cylindra gruntem o wilgotności naturalnej.
4. Zważenie cylindra z gruntem.
5. Określenie objętości gruntu w cylindrze.

2.2. Stopień zagęszczenia gruntu niespoistego:
1. Analiza makroskopowa badanej próbki.
2. Pomiar suwmiarką: - wysokość tłoczka h

t

[cm].

3. Zważenie pustego cylindra m

1

[g].

4. Wsypanie próbki gruntu do cylindra przez lejek, aż do pełnego napełnienia.
5. Po wypełnieniu cylindra gruntem wyrównano powierzchnię do krawędzi za pomocą

noża.

6. Zważenie cylindra wraz z gruntem m

mt

[g].

7. Na powierzchni gruntu ułożono tłoczek i uderzano widełkami wibracyjnymi w

ś

cianki naczynia w odstępach 30 sekundowych do momentu, gdy kolejne pomiary

nie wykazały zmian.

8. Zmierzono odległość od górnej krawędzi cylindra do powierzchni tłoczka po

każdym 30 sekundowym odstępie czasu.

3. Przyrządy wykorzystane w oznaczeniu stopnia zagęszczenia gruntu
niespoistego:

a. cylinder metalowy z tłoczkiem (na rysunku - a),
b. metalowe widełki wibracyjne (na rysunku - b),
c. suwmiarka,
d. waga techniczna,
e. nóż,
f. lejek.

4. Opracowanie wyników oznaczenia gęstości objętościowej oraz
porowatości gruntów:

A. Analiza makroskopowa:

- grunt niespoisty,
- wilgotny,
- barwa jasno-brązowa,
- piasek średni.

B. Dane:

- waga pustego cylindra m

t

= 2130 [g]

- waga cylindra wraz z gruntem m

mt

= 2735 [g]

- objętość gruntu w cylindrze V

p

= 355 [cm

2

]

- wilgotność (wg wskazań prowadzącego) w = 11%

C. Rozwiązanie (odpowiednie wzory wg punktu 1.2.):

Przyjęto

s

ρ

= 2,65 [g/cm

3

] zgodnie z PN-81/B 03020

Gęstość objętościowa gruntu:

]

[

70

,

1

355

2130

2735

3

cm

g

=

−

=

ρ

Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego:

]

/

[

53

,

1

11

100

70

,

1

100

3

cm

g

d

=

+

•

=

ρ

Porowatość gruntu:

42

,

0

65

,

2

53

,

,

1

65

,

2

=

−

=

s

n

Wskaźnik porowatości:

73

,

0

53

,

1

53

,

1

65

,

2

=

−

=

e

4. Opracowanie wyników oznaczenia stopnia zagęszczenia gruntu
niespoistego:

A. Analiza makroskopowa:

- grunt niespoisty,
- suchy,
- barwa szaro-brązowa,
- piasek drobny.

B. Dane:

- waga pustego cylindra m

t

= 1275 [g]

- waga cylindra wraz z gruntem m

mt

= 2032 [g]

- objętość gruntu w cylindrze:

V=

2

)

2

10

,

7

(

51

,

12

•

•

Π

= 495,29 [cm

3

]

2

)

2

10

,

7

(

61

,

1

•

•

Π

=

∆

V

= 63,72 [cm

3

]

- wyniki pomiarów zagłębienia tłoka:

Czas [s]

30

60

90

120

150

180

210

240

270

h [cm]

h

ś

r

[cm]

1,07
0,98
0,79
0,85

0,92

0,90
0,74
0,66
0,78

0,77

0,83
0,68
0,59
0,74

0,71

0,81
0,67
0,56
0,65

0,67

0,72
0,63
0,52
0,56

0,61

0,70
0,61
0,49
0,61

0,60

0,66
0,59
0,47
0,58

0,58

0,66
0,43
0,51
0,61

0,55

0,62
0,64
0,43
0,51

0,55

Zagłębienie tłoka:

1,61 – h

[cm]

0,69

0,84

0,90

0,94

1,00

1,01

1,03

1,06

1,06

Maksymalne

zagłębienie

tłoka

- porowatość gruntu w stanie naturalnym (wg wskazań prowadzacego) e = 0,63.

C. Rozwiązanie (odpowiednie wzory wg punktu 1.2.):

Maksymalny i minimalny wskaźnik porowatości:

=

−

=

29

,

495

1275

2032

min

d

ρ

1,52 [g/cm

3

]

74

,

0

52

,

1

52

,

1

65

,

2

max

=

−

=

e

67

,

1

96

,

41

29

,

495

1275

2032

max

=

−

−

=

d

ρ

[g/cm

3

]

59

,

0

67

,

1

67

,

1

65

,

2

min

=

−

=

e

Stopień zagęszczenia:

73

,

0

59

,

0

74

,

0

63

,

0

74

,

0

=

−

−

=

D

I

5. Wnioski:

Stopień zagęszczenia I

D

wynosił 0,73 co kwalifikuje badaną próbkę w przedziale 0,67 < I

D

≤

0,8

jako grunt zagęszczony.

Ze względu na ograniczoną ilość próbek klasyfikacja ta może nie spełniać wymaganiom badania
stawianym przez normę.

6. Załączniki:

- notatki z zajęć laboratoryjnych.

XEROX

malfunction