POLITECHNIKA KRAKOWSKA

WIS, BUDOWNICTWO WODNE

GRUPA AKADEMICKA: 2

„Wykonanie oznaczenia stanu gruntu spoistego”

Sprawozdanie wykonali:

Bochenek Tomasz

Marek Michał

Papież Paweł

Pęksa Karol

Rząd Jacek

Twaróg Piotr

Jędrzej Wojtaszek

1. Cel ćwiczenia laboratoryjnego:

Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest wyznaczenie wilgotności naturalnej (w_n), granicę plastyczności (w_p), granicę płynności (w) i stopnia plastyczności (I_L) badanej próbki gruntu.

1. Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego:

   • Oznaczenie wilgotności naturalnej w_n

     • Przyrządy: tygielek, waga, suszarka;

     • Wykonanie oznaczenia:

       1. Ważymy pusty i wysuszony tygielek – m_t [g]

       2. W zważony tygielek wkładamy próbkę gruntu i ponownie ważymy – m_mt [g]

       3. Tygielek z gruntem wkładamy do suszarki i suszymy do stałej masy;

       4. Po wysuszeniu wyjąć tygielek i ostudzić do temperatury otoczenia;

       5. Zważyć tygielek wysuszonym gruntem – m_st [g]

• Oznaczenie granicy plastyczności:

  • Przyrządy: naczyńko wagowe, waga, suszarka;

  • Wykonanie oznaczenia:

    1. zważyć puste naczyńko wagowe – m_t;

    2. z próbki gruntu należy pobrać taką ilość, aby uformować kulkę o średnicy 7 mm i wałeczkować ją na dłoni, aż wałeczek uzyska średnicę ok. 3 mm; jeśli wałeczek w tym czasie nie popękał, należy ponownie uformować kulkę i wałeczkować ją; czynność tę powtarzać tak długo, aż przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek ulegnie uszkodzeniu (popęka, rozwarstwi się lub rozsypie); za popękany należy uznać taki wałeczek, który po podniesieniu go za jeden koniec rozdzieli się na dwa kawałki;

    3. wszystkie kawałki wałeczka włożyć do naczyńka wagowego;

    4. czynności z pkt. 2 –3 należy powtórzyć tyle razy, aby w naczyńku zebrało się około 5 ÷ 7 g gruntu;

    5. zważyć naczyńko z wałeczkami – m_mt [g];

    6. naczyńko wagowe wstawić do suszarki i suszyć do stałej masy;

    7. po wysuszeniu i ostudzeniu naczyńko z próbką należy zważyć – m_st [g].

• Oznaczenie granicy płynności:

  • Przyrządy: aparat Casagrande’a, 4 parowniczki, waga, suszarka, parownica, nóż;

Schemat aparatu Casagrande’a: 1 – podstawa, 2 – miseczka na grunt, 3 – korbka, 4 – rylec.

• Wykonanie oznaczenia:

  1. z próbki gruntu przeznaczonej do badania usunąć ziarna większe niż 2 mm, a następnie wymieszać grunt z niewielką ilością wody w celu uzyskania jednorodnej pasty gruntowej;

  2. zważyć 5 pustych parowniczek - m_t1, m_t2, m_t3, , m_t4;

  3. pastę gruntową nakładać rozprowadzić w miseczce aparatu Casagrande’a, miseczka wraz z pastą gruntową powinna ważyć 210 ± 1 g;

  4. w paście gruntowej wykonać bruzdę;

  5. miseczkę umieścić w aparacie i obracać korbą z prędkością ok. 2 obrotów/sekundę do momentu złączenia się brzegów bruzdy na długości 10 mm i wysokości 1 mm licząc ilość uderzeń miseczki o podstawę aparatu;

  6. po zejściu się brzegów bruzdy notujemy ilość uderzeń, a do zważonej parowniczki pobieramy próbkę pasty m_mti w celu określenia jej wilgotności – w_i,

  7. punkty 3 ÷ 6 należy powtórzyć co najmniej trzykrotnie dla pasty o różnej wilgotności.

1. Wyniki pomiarów, obliczenia, wykres:

   • Oznaczenie wilgotności naturalnej:

Gdzie:

m_t – masa pustego tygielka [g];

m_mt – masa tygielka wraz z próbką gruntu przed wysuszeniem [g];

m_st – masa tygielka wraz z próbką gruntu po wysuszeniu [g];

w_n – wilgotność naturalna [%] liczona ze wzoru:

• Oznaczenie granicy plastyczności:

Gdzie:

m_t – masa pustego pojemniczka [g];

m_mt – masa pojemniczka wraz z próbką gruntu przed wysuszeniem [g];

m_st – masa pojemniczka wraz z próbką gruntu po wysuszeniu [g];

w_p – wilgotność spękanych wałeczków [%] liczona ze wzoru:

• Oznaczenie granicy płynności:

Gdzie:

m_ti – masa pustego tygielka [g];

m_mti – masa tygielka wraz z próbką gruntu przed wysuszeniem [g];

m_sti – masa tygielka wraz z próbką gruntu po wysuszeniu [g];

w_i – wilgotność kolejnych próbek gruntu [%] liczona ze wzoru:

Wartość granicy płynności w_L wynosi 70 %

• Obliczenie wskaźnika plastyczności I_P [%]:

I_P = w_L - w_P [%]

I_P = 70%-34,21% = 35,79%

Wniosek:

Ze względu na podział spoistości gruntów:

• wg PN badany grunt jest bardzo spoistym, ponieważ I_P > 30%;

• Obliczenie stopnia plastyczności I_L [%]:

I_L= (47,87 – 34,21):(70 – 47,87) = 0,61

Wniosek:

Według podziału gruntów spoistych ze względu na stan gruntu:

• Wg PN badany grunt ma stan miękko plastyczny, symbol „mpl”, a wilgotność gruntu w stosunku do granic konsystencji jest następujący: w_P ≤ w ≤ w_L

1. Wnioski:

Z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego na próbkach gruntów spoistych można wywnioskować:

• Badana próbka gruntu ma stan – wg PN – miękko plastyczny, symbol „pł”, ponieważ I_L=0,61 < 1.

• Badana próbka gruntu ze względu na spoistość – wg PN – jest gruntem bardzo spoistym, ponieważ I_P > 30%;

Analiza makroskopowa

Próba wałeczkowania – z przeznaczonej do badań próbki gruntu uformować kulkę o średnicy ok. 7 mm (Rys. 1a) i wałeczkować ją między dłońmi (Rys. 1b, 1c), aż wałeczek uzyska średnicę ok. 3 mm. Jeśli wałeczek w tym czasie nie wykazuje uszkodzeń należy ponownie uformować kulkę i powtórzyć wałeczkowanie. Czynność tę należy powtarzać tak długo, aż na wałeczku będą zauważalne spękania (Rys. 2a, 2b), rozwarstwienia lub rozsypie się. Wałeczkowanie należy również zakończyć, gdy wałeczek o długości 4 ÷ 5 cm podnoszony za jeden koniec zacznie pękać pod własnym ciężarem. Próbę wałeczkowania należy przeprowadzić, co najmniej na dwóch kulkach, a w przypadku wyraźnej niezgodności wyników – dodatkowo na trzeciej kulce. Na podstawie wyglądu kulki, wałeczka i charakteru spękań wg tabeli 3 należy określić spoistość gruntu.

Próba rozcierania w wodzie – niewielką ilość gruntu przeznaczonego do badań należy rozcierać między dwoma palcami zanurzonymi w wodzie. W zależności od ilości ziaren piasku pozostałego miedzy palcami grunt należy zakwalifikować do odpowiedniej grupy wg tabeli 3 .

Obserwacje:

Podczas próby wałeczkowania, wałeczek pęka po 4 próbach.

Podczas próby rozcierania w wodzie były wyczuwalne ziarna piasku.

Na podstawie Nomogramu do określania stopnia plastyczności metodą wałeczkowania, odczytano iż grunt jest twardoplastyczny.

Na podstawie tabeli 2 dla 4 wałeczkowań odczytano, iż grunt jest bardzo spoisty.

Barwa gruntu – brunatno szara, posiadająca połysk.

Woda nie pojawia się podczas próby potrząsania. Grunt jest wilgotny

Frakcją dominującą jest frakcja ilasta.

Konsystencja plastyczna.

Wnioski:

Na podstawie tabeli 3 wnioskujemy iż badany grunt należy do II grupy (grunty pośrednie) i jest to ił