W O J S K O W A A K A D E M I A T E C H N I C Z N A

WYDZIAŁ INŻYNIERII, CHEMII I FIZYKI TECHNICZNEJ

MECHANIKA GRUNTÓW

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

DATA SPRAWDZIŁ OCENA

............................. ...................... ...................

NAZWISKO I IMIĘ	GRUPA	ZESPÓŁ

W A R S Z A W A 2 0 0 9

T:1 CECHY FIZYCZNE GRUNTÓW

1. Badania makroskopowe - określenie rodzaju gruntu, jego barwy, stanu zawilgocenia, stanu zwartości, zawartości CaCO₃ oraz kwasowości (pH).

2. Określenie rodzaju gruntu sypkiego metodą analizy sitowej.

3. Badanie wilgotności gruntu metodą suszarkową.

4. Określenie gęstości objętościowej gruntu ρ.

5. Obliczenia:

1. wilgotności całkowitej w_r,

2. gęstości objętościowej szkieletu gruntowego ρ_d,

3. porowatości n i wskaźnika porowatości e,

4. stopnia wilgotności S_r.

ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Badania makroskopowe	Grunt	spoisty		niespoisty
		Barwa gruntu
		Domieszki
		Zawartość CaCO3
		Odczyn gruntu (pH)
		Wilgotność	X
		Ilość wałeczkowań Stan gruntu			X
		NAZWA GRUNTU
	Obliczenie wilgotności gruntu w [%]	Numer parowniczki
		mt
		mmt
		mm= mmt - mt
		mst
		ms = mst - mt
		wi =
		w =
	Oznaczenie gęstości objętościowej gruntu ρ [g/cm^3]	mmt
		mt
		mm = mmt - m t
		Vp
		ρi =
		ρ =

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego ρ_s [g/cm³]

Grunty spoiste			Grunty niespoiste
Żwiry, pospółki gliniaste, piaski gliniaste		2,65	Żwiry i pospółki			2,65
Pyły piaszczyste		2,66	Piaski grube i średnie			2,65
Pyły, gliny piaszczyste, gliny		2,67	Piaski drobne i pylaste			2,65
Gliny pylaste, gliny piaszczyste zwięzłe		2,68	Piaski próchnicze			2,64
Gliny zwięzłe		2,69
Gliny pylaste zwięzłe		2,71
Iły piaszczyste		2,70
Iły		2,72
Iły pylaste		2,75
OBLICZENIA
Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρd [g/cm^3]		ρd =			spoisty	niespoisty
Wskaźnik porowatości e
Porowatość n
Wilgotność całkowita wr [%]
Stopień wilgotności Sr
STAN ZAWILGOCENIA
Sr		Stan gruntu
0 - 0,4 0,4 - 0,8 0,8 - 1,0 > 1,0		suchy, małowilgotny wilgotny mokry nawodniony
OCENA DOKŁADNOŚCI WYNIKÓW
Wartości dopuszczalne					Wartości obliczone
5 % dla wilgotności -

ANALIZA SITOWA

Nazwa gruntu	Symbol	Uziarnienie (wg PN - 86 / B - 02480)
Piasek gruby	P r	zawartość ziarn o śr. > 0,5 mm wynosi więcej niż 50%
Piasek średni	P s	zawartość ziarn o śr. > 0,5 mm wynosi nie więcej niż 50% lecz zawartość ziarn o śr. > 0,25 mm wynosi ponad 50%
Piasek drobny	P d	zawartość ziarn o śr. < 0,25 mm wynosi więcej niż 50%
Piasek pylasty	P π	zawartość fr. piaskowej fp = 68 - 90 % zawartość fr. pyłowej fπ = 10 - 30 % zawartość fr. iłowej fi = 0 - 2 %

Wymiar oczek di [mm]

Masa pozostałości na sicie [g]

Zawartość pozostałości [%] Zdi = mm/ms

Suma zawartości [%] Z=

Oznaczenie strat masy

Masa gruntu wziętego do analizy ms = g Masa gruntu po przesianiu Σ mi = g Straty masowe Sm = ms - Σ mi = g Straty względne Sw = Sm / ms = %

mi

Δmi

mi

mi = mi + Δmi

Dopuszczalne straty względne SwDOP = 0,5%

Skład uziarnienia

d [mm]

>2,0

>0,5

>0,25

Z (%)

Rodzaj gruntu na podstawie badań makroskopowych

SUMA

Rodzaj gruntu na podstawie analizy sitowej.

T:2 CECHY FIZYCZNE GRUNTÓW

1. Określenie rodzaju gruntu spoistego na podstawie analizy areometrycznej.

2. Granica plastyczności w_P - metoda wałeczkowania.

3. Granica płynności w_L - metoda Casagrande'a.

4. Stopień zagęszczenia gruntu sypkiego I_D.

5. Obliczenia:

1. wskaźnik plastyczności I_P,

2. stopnia plastyczności I_L.

6. Określić:

1. stan zagęszczenia gruntu sypkiego,

2. konsystencję i stan zwartości gruntu spoistego.

ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

RODZAJ GRUNTU SPOISTEGO - ANALIZA AREOMETRYCZNA

Współczynnik lepkości η =

Temp. badania t = ºC

Masa gruntu użytego do analizy ms = g

Gęstość właściwa szkieletu gruntowego ρs = g/cm^3

Poprawka na menisk c =

Poprawka na temp. a =

Czas sedymentacji

Godzina odczytu

Odczyt skrócony RT

R1 = RT + c

Poprawka skali aerometru ΔR

R2 = R1 + ΔR +a

Średnice zastępcze cząstek dT

Proc. Zaw. cząsteczek ZT =

2,65 ≤ Ps ≤ 2,80

k = 0,25

dWZ

dT = k* dWZ

0

30''

1'

2'

5'

15'

30'

1 h

2 h

4 h

24 h

OZNACZENIA a - poprawka na temperaturę wg tabl. 7 PN-88/B-04481 ΔR - poprawka skali aerometru, wzór (5) PN-88/B-04481 dWZ - wzorcowa średnica cząstek tabl.6 PN-88/B-04481 HR - głębokość zanurzenia środka nurnika, wzór (5) PN-88/B-04481

Uzupełniająca analiza sitowa

di

mi

Δmi

mi

Zdi = mi / ms

Z = Σ Zdi

Suma

ms= g

Σmi = g

Sm= g

Sw= %

Rodzaj gruntu na podstawie badania

GRANICE KONSYSTENCJI GRUNTÓW SPOISTYCH

GRANICA PŁYNNOŚCI

Granica plastyczności

Liczba uderzeń

Nr parowniczki

mt

mmt

mm = mmt-mt

mst

ms = mst-mt

wni=

wP =

(por. w T:1) w =

wskaźnik plastyczności Ip = wL - wP =

stopień plastyczności IL = ( w - wP) / IP =

spoistość gruntu

stan gruntu

Ocena wyników

Granica płynności: Δw1 = Δw2 = Δw3 = Δw4 = Δw5 = Δw dop dla 3 pkt. 0,2 % dla 2 pkt 0,6 %

Gr. plastyczności: [%] w = % błąd dopuszczalny 5 %

Stany gruntów spoistych.

Wilgotność gruntów

W = 0 W=WS W=WP W=WL

Stopień plastyczności

IL < 0,0 0,0 0,25 0,50 1,0

Stan gruntu

zwarty

półzwarty

twardo plastyczny

plastyczny

miękko plastyczny

płynny

Konsystencja

zwarta

plastyczna

płynna

Ip (%)

frakcja iłowa

spoistość gruntu

IL

w [%]

stan gruntu

< 1 1 - 10 10 - 20 20 - 30 > 30

0 - 2 2 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 100

sypki małospoisty średniospoisty zwięzłospoisty bardzo spoisty

< 0,0 <0,0 0 - 0,25 0,25 - 0,50 0,50 - 1,0 > 1,0

< wS wS - wP wP - wL > wL

zwarty półzwarty twardoplastyczny plastyczny miękkoplastyczny płynny

STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA
GRUNTÓW SYPKICH I_D

Oznaczenie emax

mst

mt

m = mst - mt

Vp

ρ dmin = m/Vp

ρdmin* =

emax =

Oznaczenie emin

mst

mt

m = mst - mt

Vp

ρdmax = M/Vp

ρdmax* =

emin =

emin =

ρs =

ID = =

Stany zagęszczenia gruntów sypkich wg PN-86/B-02480

e =

Stan badanego gruntu

ID

Ozn.

Stan gruntu

< 0,33 0,33<ID<0,67 0,67<ID <0,80 ID>0,80

ln szg zg bzg

luźny średnio zag. zagęszczony bardzo zag.

ρd =

Wskaźnik zagęszczenia IS =

ρdmin* - najniższa wartość z 3 oznaczeń ρdmin ρdmax * - najwyższa wartość z 5 oznaczeń ρdmax

T:3 CECHY MECHANICZNE GRUNTÓW

1. Kąt tarcia wewnętrznego i kohezja w aparacie bezpośredniego ścinania.

2. Kąt tarcia wewnętrznego i kohezja w aparacie trójosiowego ściskania.

3. Moduł ściśliwości edometrycznej.

4. Współczynnik filtracji gruntu ( k ) w aparacie o zmiennym spadku hydraulicznym.

ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................

KĄT TARCIA WEWNĘTRZNEGO Φ_U, KOHEZJA c_U

W APARACIE BEZPOŚREDNIEGO ŚCINANIA.

N =		Δi = τfi -σi * tg ΦU - cU
ε - odkształcenie względne próbki				długość boku próbki [mm] a =
Data badania	σi [kPa]	Wskazania czujnika siły Si	Qi=Si•W [N]		Przesunięcie ramki r [mm]	τfi [kPa]	σi • τfi	σi^2	σi • tgΦU	Δi

dla ε > 10 % τfi =	dla ε ≤ 10 % τfi =
a =	a =
b =	b =
	u =
cu = b	cu 
Obliczenie średnich odchyleń kwadratowych (sc, sΦ)
Dla poszczególnych par wartości σi i τfi należy obliczyć różnicę Δi oznaczonych i obliczonych wartości wytrzymałości na ścinanie w kPa
sa = =	sb = sa =
sc = sb =	=

KĄT TARCIA WEWNĘTRZNEGO Φ_U, KOHEZJA c_U

W APARACIE TRÓJOSIOWEGO ŚCISKANIA.

N =		Δi =
Φ próbki - mm					pole przekroju próbki A =
Data badania	σ3i [kPa]		Wskazania czujnika siły Si	Qi=Si•W [N]		σ1i = [kPa]	σ3i• τ1i	σ3i^2	σ3i• tgΦU	Δi

a =	a =
b =	b =
	u =
	cu 
Obliczenie średnich odchyleń kwadratowych (sc, sΦ)
Dla poszczególnych par wartości σi i τfi należy obliczyć różnicę Δi oznaczonych i obliczonych wartości wytrzymałości na ścinanie w kPa
sa = =	sb = sa =
=	=

MODUŁ ŚCIŚLIWOŚCI ENDOMETRYCZNEJ.

Czas

Naprężenie σi [kPa]

Wskazanie czujnika Wj

Wysokość próbki hi [mm]

Osiadanie Δhi3=hi -hi-1 [mm]

Odkszt. edometru Δhi2 [mm]

Osiadanie próbki Δi1 Δhi3 -Δhi2 [mm]

Przyrost naprężeń Δσi [kPa]

= [kPa]

h0 = 20 mm

1'

12,5

2'

5'

10'

1'

25

2'

5'

10'

1'

50

2'

5'

10'

1'

12,5

2'

5'

10'

1'

100

2'

5'

10'

1'

200

2'

5'

10'

1'

12,5

2'

5'

10'

WSPÓŁCZYNNIK FILTRACJI GRUNTU k

Temperatura badania - ^0C

A = 33,27 cm^2

l = 2,00 cm

σ [MPa]

t [s]

H1 [cm]

V1 [cm^3]

H2 [cm]

V2 [cm^3]

a = [cm^2]

kTi = [cm/s]

kTśr = [cm/s]

k10 = [cm/s]

T:4 CECHY MECHANICZNE GRUNTÓW

1. Wilgotność optymalna (W_OPT) - metoda Proctora.

2. Wskaźnik nośności podłoża CBR.

ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW:

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

WILGOTNOŚĆ OPTYMALNA „Wopt”.

Oznaczenie gęstości objętościowej gruntu ρ [g/cm^3]	mst
		mt
		mm= mst - mt
		Vp
		ρ =
	Oznaczenie wilgotności gruntu w [%]	Nr parow.
		mmt
		mt
		mm = mmt - mt
		mst
		ms = mst - mt
wi =
Oznaczenie ρd [g/cm^3]	A = 100 •ρ
		B = Wi +100
		ρd =
ρd nat =	ρd max =	Is =		wopt =		wmiar =

WSKAŹNIK NOŚNOŚCI PODŁOŻA - „CBR”.

Wilgo tność	Zagłębienie		Wsk. dynam. [mm]	Siła wciskania P [N]	C B R [%]	Data badania	Wilgotność
		[mm]					[min]					optymalna		miarodajna
													wopt = %		wmiar = %
		0,635	0,5					Siła standardowa Ps [N]
		1,270	1,0
		1,905	1,5					P s2,5= 13610		Ps5,0 = 20410
		2,540	2,0
		3,810	3,0
		5,080	4,0
		6,350	5,0
		7,620	6,0
		8,890	7,0
		10,160	8,0

T:5 BADANIA POLOWE

1. Stopień zagęszczenia - sonda udarowa..

2. Wykonanie otworu badawczego oraz określenie przekroju geologicznego na podstawie badań makroskopowych oraz sondowania sondą udarową.

3. Stopień plastyczności I_L - penetrometr wciskany.

4. Kohezja c_u - ścinarka obrotowa.

ANALIZA OTRZYMANYCH WYNIKÓW:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

WYNIKI BADAŃ SONDĄ WBIJANĄ LEKKĄ - LS.

Przekrój geotechniczny podłoża
Wyniki pomiarów i badań makroskopowych
Warstwa fizyczna		poziom wody	rodzaj gruntu	stan wilgotności	barwa gruntu
rzędna	grubość

OPÓR WCISKANIA I ŚCINANIA

BADANIE KOHEZJI cU ŚCINARKĄ OBROTOWĄ
Współczynnik kształtki k		Odczyt z przyrządu Mmax		τmax = k•Mmax	cU = τśr * 100 [kPa]
BADANIE STOPNIA PLASTYCZNOŚCI IL PENETROMETREM WCISKANYM
Numer pomiaru	Odczyt z przyrządu W		Wartość średnia Wśr	q = Wśr • 100	IL

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY OPOREM WCISKANIA q

A STOPNIEM PLASTYCZNOŚCI I_L

5

---