P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A
Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego
80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12
1.
Badania makroskopowe gruntu wg PN-EN ISO 14688-1
1.1
Zasada i zastosowanie metody
Badania makroskopowe polegają na określeniu rodzaju i niektórych cech fizycznych gruntu poprzez
jego ocenę wizualną, bez użycia specjalistycznych przyrządów i aparatury. Są to badania przybliżone,
wykonywane najczęściej w terenie, których wyniki należy potwierdzić badaniami laboratoryjnymi.
1.2 Określenie pochodzenia gruntu
Grunty w większości przypadków zostają osadzone w danym miejscu przez naturalne procesy
geologiczne. Takie grunty określamy jako naturalne rodzime. Grunty powstałe w wyniku działalności
ludzkiej nazywamy antropogenicznymi. Mogą być one zbudowane z materiału naturalnego (np. nasypy
budowlane lub niebudowlane) bądź z materiału sztucznego (np. z odpadów poprodukcyjnych, żużli,
popiołów, kruszyw sztucznych itp.). Określenie pochodzenia danego gruntu przeprowadza się na
podstawie oględzin i obserwacji terenu oraz próbek gruntu wydobywanych z odwiertów lub wykopów,
jak również na podstawie materiałów (dokumentacji) archiwalnych, dotyczących danego terenu.
1.3 Określenie czy grunt jest organiczny czy mineralny
Określenia tego dokonujemy na podstawie obserwacji cząstek gruntu, barwy, zapachu, podatności
i gęstości. Grunty organiczne najczęściej wydzielają charakterystyczny zapach pleśni, który można
zintensyfikować przez podgrzewanie. Ponadto w takich gruntach jak torfy można dostrzec liczne
włókna organiczne (roślinne). Grunty organiczne mają najczęściej barwę czarną, ciemnoszarą lub
ciemnobrunatną. Po wysuszeniu wykazują wyraźnie mniejszy ciężar objętościowy od gruntów
mineralnych, a pod naciskiem wykazują dużą podatność (odkształcalność objętościową). W zależności
od zawartości części organicznych, składu chemicznego i genezy można wyróżnić: torfy, namuły, gytie
i grunty próchnicze. Grunt próchniczy charakteryzuje się tym, że części organiczne występują w formie
domieszek, a główny materiał jest mineralny (piasek lub pył). Metody oznaczania i opisu gruntów
organicznych podane są w p. 5.11 i 5.12 w/w normy.
1.4 Określenie ziarnistości gruntu
Wyróżnia się grunty bardzo gruboziarniste, gruboziarniste i drobnoziarniste.
Grunty bardzo gruboziarniste to takie w których zawartość głazów i kamieni o wymiarze powyżej
63 mm jest większa niż 50%.
Grunty gruboziarniste to takie, w których ziarna i cząstki w stanie wilgotnym nie zlepiają się.
W gruntach tych zwykle ziarna można dostrzec gołym okiem. W przypadku gdy ponad 50% masy
gruntu gruboziarnistego zajmują ziarna o wymiarze ponad 2 mm - mamy do czynienia ze żwirem.
W przeciwnym razie mamy do czynienia z piaskiem. W zależności od proporcji poszczególnych frakcji
możemy grunty gruboziarniste podzielić na: żwiry grube, żwiry średnie, żwiry drobne, piaski grube,
piaski średnie i piaski drobne. Klasyfikacji gruntu pod tym względem dokonuje się na podstawie
wzrokowej oceny wielkości ziaren i zawartości poszczególnych frakcji. Przydatne jest tu doświadczenie
osoby wykonującej badanie.
W przypadku, gdy wilgotne ziarna i fragmenty gruntu zlepiają się i tworzą grudki odkształcające się
plastycznie – mamy do czynienia z gruntami drobnoziarnistymi. W gruntach tego typu zwykle ziaren
głównej frakcji nie można dostrzec gołym okiem. Grunty drobnoziarniste złożone są głównie z frakcji
pylastej i ilastej, ale mogą też zawierać domieszki frakcji grubszych. W zależności od wzajemnej
proporcji poszczególnych frakcji możemy tu wyróżnić: pyły, iły, pyły piaszczyste, iły piaszczyste, iły
pylaste itp. Klasyfikacji gruntu pod tym względem dokonuje się na podstawie wzrokowej oceny
plastyczności gruntu oraz zwartości piasku, pyłu i iłu, opisanej w pkt. 1.5.
Spotyka się również grunty należące do tzw. grupy pośredniej – np. żwiry zapylone, żwiry zailone,
piaski zapylone, piaski zailone itp..
1.5 Określenie plastyczności gruntu oraz zawartości piasku, pyłu i iłu
W celu oznaczenia plastyczności (zwięzłości) wilgotną kulkę gruntu o średnicy około 7 mm powinno
się wałeczkować na gładkiej powierzchni aby otrzymać wałeczek o średnicy około 3 mm. Następnie
należy utworzyć ponownie kulkę i powtarzać wałeczkowanie do chwili, kiedy na skutek utraty wody,
gruntu nie daje się wałeczkować, a tylko zlepiać. Osiąga się wtedy granicę plastyczności. W wyniku
badania stwierdza się, że grunt ma:
a) małą plastyczność – gdy próbka wykazuje spoistość, ale nie daje się wykonać wałeczka o średnicy
3 mm,
b) dużą plastyczność – gdy próbka daje się wielokrotnie wałeczkować do cienkich wałeczków.
Mała plastyczność wskazuje na dużą zawartość pyłu, a duża plastyczność świadczy o dużej zawartości
iłu.
Do oceny zawartości piasku, pyłu i iłu wykorzystuje się próbę rozcierania w wodzie, potrząsania próbką
oraz rozcinania nożem.
Próba rozcierania polega na umieszczeniu niewielkiej ilości gruntu między palcami dłoni i rozcierania
go po zanurzeniu w wodzie. W czasie rozcierania próbujemy wyczuć zawartość ziaren piasku. Jeżeli
wyczuwa się dużą ilość ziaren piasku mamy do czynienia z pyłem piaszczystym lub iłem piaszczystym.
Ponadto grunt ilasty przy rozcieraniu sprawia wrażenie śliskości (mydła), przykleja się do palców i po
wysuszeniu nie można go usunąć bez opłukiwania. Grunt pylasty daje wrażenie szorstkości, a po
wysuszeniu łatwo daje się usunąć z palców.
Próba potrząsania polega na przerzucaniu z dłoni do dłoni wilgotnej próbki o rozmiarze ok. 20-30
mm. Próbka staje się błyszcząca na skutek pojawienia się wody na jej powierzchni. Po naciśnięciu
próbki palcami, woda z powierzchni znika. Zawartość pyłu i iłu może być określona na podstawie czasu
potrzebnego na pojawienie się wody przy wstrząsaniu i jej zaniku przy nacisku. W przypadku pyłu
woda szybko się pojawia i znika. W przypadku dużej zawartości iłu wstrząsanie i nacisk nie dają efektu.
Im wolniej pojawia się i znika woda, tym większa jest zawartość iłu w próbce.
Próba rozcinania próbki nożem polega na obserwacji powierzchni gruntu po rozcięciu nożem. Połysk
świadczy o dużej zawartości iłu, powierzchnia matowa – jest charakterystyczna dla pyłu lub pyłu ilasto-
piaszczystego o małej plastyczności.
1.6 Określenie struktury gruntu
Przy ocenie struktury gruntu stwierdza się czy ma budowę ciągłą (jednorodną), nieciągłą
(niejednorodną) czy warstwową. Do oceny tej potrzebna jest próbka gruntu typu NNS (o nie naruszonej
strukturze). Nieciągłości objawiają się nagłymi zmianami barwy, osłabieniami oraz nagłymi zmianami
plastyczności. Nieciągłości chaotyczne i nieregularne mają zwykle pochodzenie mechaniczne
(w wyniku uskoków tektonicznych, osunięć, ścięć i innego przemieszczania się mas gruntowych).
Nieciągłości regularne - warstwowe mają pochodzenie sedymentacyjne.
1.7 Określenie konsystencji gruntu
Pod względem konsystencji można stwierdzić, że badany grunt spoisty jest:
a) miękkoplastyczny – jeśli wydostaje się między palcami dłoni przy ściskaniu
b) plastyczny – jeśli daje się formować przy lekkim nacisku palców
c) twardoplastyczny – jeśli nie może być formowany palcami, lecz daje się wałeczkować do średnicy
3 mm bez spękań i rozdrabniania się
d) zwarty – jeśli nie daje się wałeczkować do średnicy 3 mm, lecz jest ciągle wilgotny i pozwala na
uformowanie grudki (kulki)
e) bardzo zwarty – jeśli jest wysuszony, ma najczęściej jasną barwę i rozpada się przy próbie
formowania.
1.8 Określenie barwy gruntu
Barwę gruntu należy określić na próbce świeżo pobranej z podłoża i przy świetle dziennym. Do
określenia barwy wskazane jest skorzystanie z wzorcowej skali barw. Barwę gruntu określa się po
przełamaniu próbki gruntu. Przy opisie najpierw podajemy odcień i jego intensywność, a następnie
barwę dominującą (np. ciemnożółto-szara).
1.9 Określenie zawartości węglanów w gruncie
Zawartość węglanów (głównie CaCO
3
) oznacza się za pomocą kropli rozcieńczonego kwasu solnego
(10%). Na podstawie wyniku badania rozróżnia się następujące cechy gruntu
a) grunt bezwapnisty (0) – jeżeli po zadziałaniu kwasem solnym nie obserwuje się żadnej reakcji
b) grunt wapnisty(+) – jeżeli zadanie kwasu solnego powoduje wyraźne lecz krótkotrwałe burzenie
c) grunt silnie wapnisty (++) – jeżeli dodanie kwasu solnego wywołuje silne i długotrwałe burzenie.
1.10 Frakcja
główna i drugorzędna gruntu
Frakcja główna określa właściwości inżynierskie gruntu. W symbolach gruntów oznacza się ją dużą
literą.
W przypadku gruntów bardzo gruboziarnistych i gruboziarnistych frakcją główną jest frakcja
o przeważającej masie.
W przypadku gruntów drobnoziarnistych, główną frakcją jest odpowiedni rodzaj gruntu
drobnoziarnistego (ił lub pył) determinujący właściwości inżynierskie gruntu.
Frakcje drugorzędne są oznaczone w symbolach gruntów małymi literami. W nazwach gruntów
przedstawia się je w formie przymiotnika lub rzeczownika ze spójnikiem „z” lub wyrazem
„domieszka”.
Należy zaznaczyć, że ze względu na ujednolicenie w krajach Unii Europejskiej, symbole gruntów
odpowiadają ich nazwom w języku angielskim. Dla przykładu:
- żwir piaszczysty - saGr (sandy Gravel)
- piasek gruby zapylony - siCSa (silty Coarse Sand)
- piasek drobny zailony - clFSa ( clayey Fine Sand)
- pył piaszczysty – saSi (sandy Silt)
- Ił piaszczysto-pylasty - sasiCl (sandy-silty Clay)
Zgodnie z załącznikiem krajowym NA do normy PN-EN ISO 14688-2 zachowano polską nazwę
„glina”, która odpowiada piaszczysto-ilastym pyłom (sasiSi) – glina pylasta oraz piaszczysto-pylastym
iłom (sasiCl) – glina ilasta. Pozostawiono również nazwę „pospółka” jako nazwę uzupełniającą: Piasek
ze żwirem (grSa) – pospółka; Żwir ilasty (clGr) oraz Żwir piaszczysto-pylasty (sisaGr) – pospółka
ilasta.
1.11 Spoistość
Grunty dla których możliwe jest określenie granicy plastyczności zgodnie z p. 1.5 (5.8 wg normy) są
określane jako wykazujące właściwości spoiste i nazywane są gruntami spoistymi
Na podstawie badań opisanych w p. 1.5 i oznaczeniu gruntu jako pyłu lub iłu można grunt
zakwalifikować jako:
- o małej spoistości
- o dużej spoistości
Dokładne oznaczenie możliwe jest jedynie przez ustalenie granic płynności i plastyczności w badaniach
laboratoryjnych. Im większa zawartość frakcji iłowej tym większa spoistość.
