Wyznaczenie stopnia zagęszczenia gruntu.doc

Wyznaczenie stopnia zagęszczenia gruntu 

OPIS TEORETYCZNY

Stopień zagęszczenia wyznacza się tylko dla gruntów niespoistych. Jego wielkość zależy przede wszystkim od składu granulometrycznego gruntu, porowatości, kształtu ziarn. Wartość tę wyznacza się w celu określenia nośności gruntu.

Stopniem zagęszczenia nazywa się stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu:

gdzie:

emax - wskaźnik porowatości gruntu przy najluźniejszym ułożeniu ziaren,

en - wskaźnik porowatości gruntu w stanie naturalnym,

emin - wskaźnik porowatości przy najściślejszym ułożeniu ziaren.

Wartości wskaźników porowatości wyznaczamy z następujących wzorów:

w których:

r s - gęstość właściwa gruntu [t/m3, g/cm3],

r dmin - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziaren [t/m3, g/cm3],

r dmax - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego przy najściślejszym ułożeniu ziaren [t/m3, g/cm3],

r d - gęstość objętościowa szkieletu gruntowego w stanie naturalnym [t/m3, g/cm3],

ms - masa gruntu znajdującego się w cylindrze [t, g],

Vmax - objętość gruntu przy najluźniejszym ułożeniu ziaren [m3, cm3],

Vmin - objętość gruntu przy najściślejszym ułożeniu ziaren [m3, cm3],

r - gęstość objętościowa gruntu w stanie naturalnym [t/m3, g/cm3],

w - wilgotność naturalna gruntu [% lub liczba niemianowana].

Teoretycznie stopień zagęszczenia gruntu najluźniej usypanego jest równy 0, gruntu maksymalnie zagęszczonego jest równy 1.

W zależności od wartości stopnia zagęszczenia wyróżniamy następujące stany gruntów niespoistych:

- luźny, w skrócie ln, przy ID <= 0,33

- średnio zagęszczony, szg, przy 0.33 < ID<= 0,67;

- zagęszczony, zg, przy 0,67 < ID <= 0,80;

- bardzo zagęszczony, bzg, przy ID> 0,80.

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest określenie stanu gruntu niespoistego dla zadanej wartości wskaźnika porowatości naturalnej.

SPOSÓB WYKONANIA BADANIA

I Przygotowanie próbki do badania

Oznaczenie stopnia zagęszczenia sprowadza się w warunkach laboratoryjnych do określenia odpowiednich wskaźników porowatości.

Dla celów dydaktycznych określenie wskaźnika porowatości en w stanie naturalnym ograniczymy do obliczenia jego wartości na podstawie danych: r = 1,72 t/m3 , wn = 16 % , rs = 2,65 t/m3 .

II Wykonanie badania

·         do oznaczenia dwóch pozostałych parametrów emax i emin wykorzystamy próbkę wysuszonego w temperaturze 105 - 110 o C gruntu o objętości co najmniej 600 cm3,

·         jeżeli w próbce gruntu przeznaczonej do badań znajdują się ziarna o wielkości 5 mm i większej to należy je usunąć,

·         do zwymiarowanego metalowego cylindra ( należy określić jego objętość ) wsypujemy przygotowany grunt przez lejek, który początkowo opieramy o dno cylindra a potem podnosimy stopniowo w miarę napełniania naczynia. Czynność tę należy wykonywać bardzo ostrożnie, unikając wstrząsów i przestawiania cylindra.

·         po napełnieniu całego cylindra gruntem, jego powierzchnię górną wyrównuje się nożem równo z krawędzią cylindra, uzyskujemy w ten sposób określoną objętość V1 ( równą objętości cylindra ) gruntu, charakteryzującą stan najluźniejszego ułożenia ziaren,

·         na powierzchni gruntu w cylindrze ustawia się tłok i przeprowadza zagęszczenie gruntu przez 1 minutę, uderzając energicznie widełkami wibracyjnymi o ścianki cylindra,

·         mierzymy suwmiarką zagłębienie tłoka w kilku miejscach i ponownie zagęszczamy grunt przez 30 sekund,

·         uznaje się, że grunt został maksymalnie zagęszczony, jeśli trzy kolejne pomiary zagłębienia tłoka (po każdorazowym 30-sekundowym zagęszczaniu) nie wykazują zmian,

·         obliczamy nową objętość gruntu zagęszczonego V2 przez odjęcie od objętości V1 wartości DV gdzie :

Dh - zmniejszenie wysokości próbki podczas zagęszczania ,

·         określamy masę gruntu ms zawartą w cylindrze po przesypaniu gruntu do wytarowanego, plastykowego pojemnika.

Rys. 1. Zmiany objętości porów w piasku w miarę jego zagęszczania
I - objętość piasku najbardziej luźnego
II - objętość w naturze (pośrednia)
III - objętość piasku najbardziej zagęszczonego

Rys. 2. Cylinder i widełki

III Obliczanie wyników

·         na podstawie zanotowanych wartości mas i objętości obliczamy odpowiednie wielkości wskaźników porowatości i stopień zagęszczenia,

·         opisane badanie wykonać dwukrotnie.

3