Mechanika gruntów 2
Grunty
Klasyfikacja gruntów
Grupy gruntów i frakcje gruntu wg PN-EN ISO 14688-1; 2006
| Grupy gruntów | frakcje | symbol | wymiary cząstek, mm |
|---|---|---|---|
Drobnoziarniste (iły i pyły) |
ił (ang. clay) pył (silt) |
Cl | d < 0,002 |
| pył (silt) | Si | 0,002 < d <= 0,0063 | |
| pył drobny (fine silt) | FSi | 0,0063 < d <= 0,0063 | |
| pył średni (medium silt) | MSi | 0,0063 < d <= 0,02 | |
| pył gruby (coarse silt) | CSi | 0,02 < d <= 0,063 | |
Gruboziarniste (piaski i żwiry) |
piasek (ang. sand) | Sa | 0,063 < d <= 2.0 |
| piasek drobny (fine sand) | FSa | 0,063 < d <= 0,2 | |
| piasek średni (medium sand) | MSa | 0,2 < d <= 0,63 | |
| piasek gruby (coarse and) | CSa | 0,63 < d <= 2,0 | |
| żwir (ang. gravel) | Gr | 2,0 < d <= 63 | |
| żwir drobny (fine gravel) | FGr | 2,0 < d <= 6,3 | |
| żwir średni (medium gravel) | MGr | 6,3 < d <= 20 | |
| żwir gruby (coarse gravel) | CGr | 20 < d <= 63 | |
| Bardzo gruboziarniste (kamienie i głazy) | kamienie (cobble) | Co | 63 < d <= 200 |
| głazy (boulder) | Bo | 200 < d <= 630 | |
| duże głazy (large boulder) | LBo | d > 630 |
Symbole i proponowane polskie nazwy gruntów, wg PN-EN ISO 14688-2;2006
| Lp. | Rodzaj gruntu | symbol | Zawartość frakcji fr.% |
|---|---|---|---|
| Cl (fl) | |||
| 1 | żwir | Gr | do 3 |
| 2 | Żwir piaszczysty | saGr | do 3 |
| 3 | Piasek ze żwirem (pospółka) | grSa | do 3 |
| 4 | piasek drobny piasek średni piasek gruby |
FSa MSa CSa |
do 3 |
| 5 | żwir pylasty żwir ilasty (pospółka gliniasta) |
siGr clGr |
do 3 |
| 6 | żwir pylasto – piaszczysty żwir piaszczysto - pylasty |
sasiGr sisaGr |
do 3 |
| 7 | piasek pylasty ze żwirem | grsiSa grciSa |
do 3 |
| 8 | piasek pylasty (zailony) | siSa ciSa |
do 3 |
| 9 | żwir ilasty (pył ze żwirem) | grSi grciSi siGr |
0 - 8 |
| 10 | glina | glina pylasta | saclSi |
| glina ilasta | saciCl | ||
| 11 | pył | Si | 0 - 10 |
| 12 | pył ilasty | clSi | 8 - 20 |
| 13 | ił | Cl | 24 - 100 |
| 14 | Ił pylasty | siCl | 16 - 40 |
15 16 |
grunty różne symbole dla zwietrzelin |
10 - 30 | |
| 10 - 30 | |||
| 17 | grunty organiczne | Or |
Charakterystyka krzywej uziarnienia i uziarnienia, wg PN-EN ISO 14688-2; 2006
Charakterystyka krzywej uziarnienia |
Wskaźnik | Charakterystyka uziarnienia |
|---|---|---|
krzywizny Cu = d60/d10 |
różnoziarnistości Cc = (d30)2/d10.d60 |
|
| wielofrakcyjne | Cu > 15 | 1 <= Cc <= 3 |
| kilkufrakcyjne | 6 <= Cu <= 15 | Cc < 1 |
| jednofrakcyjne | Cu < 6 | Cc < 1 |
| źle uziarnione (ang. gap- graded) | przeważnie wysoki | różny (przeważnie < 0,5) |
Klasyfikacja gruntów mineralnych zawierających części organiczne, wg PN-EN ISO 14688-2;2006
| Grunt | Zawartość części organicznych (< ) % suchej masy |
|---|---|
| Niskoorganiczny | 2 do 6 |
| Organiczny | 6 do 20 |
| wysokoorganiczny | > 20 |
Oznaczanie i opis gruntu organicznego akumulowanego in situ,
wg PN-EN ISO 14688-2;2006
| Termin | Opis |
|---|---|
| Torf włóknisty | Struktura włóknista, łatwo rozpoznawalne tkanki roślinne, zachowuje pewną wytrzymałość |
| Torf pseudowłóknisty | Rozpoznawalne tkanki roślinne; brak wytrzymałości rozpoznawalnego materiału roślinnego |
| Torf amorficzny | Brak widocznych struktur roślinnych, konsystencja papkowata |
| Gytia | Rozłożone szczątki roślinne i zwierzęce; może zawierać składniki nieorganiczne |
| Humus | Pozostałości roślin, żywe organizmy i ich odchody razem ze składnikami nieorganicznymi; tworzy grunt na powierzchni terenu (warstwę przypowierzchniową) |
Uwaga: Grunty organiczne ze składnikami mineralnymi należy opisywać terminami kwalifikującymi, np.: torf z piaskiem drobnym.
Inne kryteria klasyfikacji
Można użyć wskaźników ilościowych jak np.: zagęszczenie, wytrzymałość na ścinanie bez odpływu i wskaźnik konsystencji.
Grunty gruboziarniste (żwiry i piaski) określa się stopniem zagęszczenia:
ID = (emax – e)/(emax - emin) gdzie
emax - wskaźnik porowatości przy maksymalnym zagęszczeniu,
emin – wskaźnik porowatości przy minimalnym zagęszczeniu,
e – wskaźnik porowatości przy naturalnym zagęszczeniu (stosunek objętości porów do objętości cząstek stałych gruntu.
Klasyfikacja zagęszczenia gruntu, wg PN-EN ISO 14688-2;2006
| Nazwa gruntów (stan) | Stopień zagęszczenia ID |
|---|---|
| Bardzo luźne | 0<= ID <= 0,15 |
| Luźne | 0,15 <= ID <= 0,35 |
| Średnio zagęszczone | 0,35 <= ID <= 0,65 |
| Zagęszczone | 0,65 <= ID <= 0,85 |
| Bardzo zagęszczone | 0,85 <= ID <= 1,00 |
Uwaga: Według polskiej (poprzedniej) normy granice te były nieznacznie inne, np. tam gdzie jest 0,35 było 0,33, gdzie 0,65 było 0,67 i gdzie 0,85 było 0,80.
Wg wspomnianej normy ISO grunty drobnoziarniste (zwane dawniej w polskiej klasyfikacji jako spoiste), klasyfikuje się ze względu na konsystencję, której miarą może być wskaźnik konsystencji IC lub stopień plastyczności IL. Oblicza się je z zależności:
IC = (wL – w)/(wL – wp) = (wL – w)/IP = 1 - IL
IL = (w – wp)/(wL – wp) = (w – wp)/IP = 1 - IC
Gdzie: w – wilgotność naturalna,
wp – granica płynności,
wp - granica plastyczności,
Ip = wL – wP – wskaźnik plastyczności.
Granica płynności wL jest to wilgotność, oznaczona w badaniu granicy płynności, przy której grunt drobnoziarnisty przechodzi ze stanu płynnego w miękkoplastyczny.
Granica plastyczności wP jest to wilgotność, oznaczona w badaniu płynności, przy której grunt drobnoziarnisty przechodzi ze stanu twardoplastycznego w zwarty.
Na podstawie wartości liczbowej ww granic określa się konsystencję. W zestawieniu niżej podano różnice w określaniu wg starej normy i obecnej nowej ISO:
a).
Płynny IL >= 1,00 |
Miękkoplastyczny 1,00 > IL <= 0,50 |
Plastyczny 0,50 > IL >= 0,25 |
Twardoplastyczny 0,25 > IL >= 0,0 |
Półzwarty i zwarty IL < 0,0 |
|---|---|---|---|---|
| > 1,0 1,0 0,75 0,50 0,25 0,0 < 0,0 |
b)
| < 1 1,0 0,75 0,50 0,25 0,0 < 0,0 |
|---|
Płynna IL >= 0,75 |
| < 0,0 0,0 0,25 0,50 0,75 1,0 > 1.00 |
Płynna IC <= 0,25 |
W powyższych tabelkach pokazano stopień plastyczności IL i stany gruntów wg PN-B-92480;1986
IL = (w – wp)/ (wL – wp) = 1 – IC (a), a także stopień plastyczności IL, wskaźnik konsystencji IC oraz konsystencje pyłów i iłów wg PN-EN ISO 14688-2;2006 IC = (wL – w)/(wL – wp_ = 1 – IL (b)
Zgodnie z normą PN-NE ISO 14688-2;2006 grunty drobnoziarniste klasyfikuje się też wg wytrzymałości na ścinanie bez odpływu cu określanej w badaniach laboratoryjnych i polowych. Wartości ukazuje tablica poniżej. W szczególnych przypadkach do celów klasyfikacyjnych mogą być stosowane: aktywność iłów, przepuszczalność, wskaźnik ściśliwości Cc, wskaźnik pęcznienia i inne parametry.
Wytrzymałość na ścinanie gruntów drobnoziarnistych w warunkach bez odpływu, wg PN-EN ISO 14688-2;2006
| Rodzaj wytrzymałości | Wytrzymałość na ścinanie be odpływu cu, kPa |
|---|---|
| Skrajnie mała | Cu < 10 |
| Bardzo mała | 10 < cu <= 20 |
| Mała | 20 < cu <= 40 |
| Średnia | 40 < cu <= 75 |
| Duża | 75 < cu <= 150 |
| Bardzo duża | 150 < cu <= 300 |
| Skrajnie duża | Cu > 300 |
Geneza gruntu
Opis gruntu (wg normy ISO) należy zakończyć w miarę możliwości geologiczną genezą gruntu, zwykle zapisywaną w nawiasie. Wskazuje ona także na właściwości i skład mineralny, zanim uzyska się dokładne wyniki badań.
Poniżej podano przykłady określeń genezy:
iły: iły zastoiskowe, iły warwowe, iły zwietrzelinowe, iły morskie,
grunty lodowcowe: gliny zwałowe, piaski, żwiry lodowcowe (soczewki),
grunty fluwioglacjalne: żwiry, pospółki, piaski,
grunty aluwialne: piaski, żwiry, mady,
grunty eoliczne: lessy, piaski wydmowe,
utwory organogeniczne: torfy, namuły, gytie,
zwietrzelina: skał jurajskich, kredowych, fliszowa,
deluwia,
koluria,
utwory antropogeniczne: nasypy, odpady.