Oznaczenie granicy plastyczno ci 1. Wykonanie badania: 2. Obliczenie wyników Oznaczenie granicy płynno

Transkrypt

1 Oznaczenie granicy plastyczności 1. Wykonanie badania: zważyć 2 naczyńka wagowe; z jednorodnego gruntu formować kuleczkę o średnicy 7,0 mm i wykonać z niej wałeczek o średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek nie wykazuje spękań po osiągnięciu średnicy 3 mm, ponownie formujemy kuleczkę i wykonujemy z niej wałeczek. Wałeczkowanie to powtarza się tyle razy, aż przy kolejnym wałeczkowaniu wałeczek popęka po osiągnięciu średnicy ok. 3 mm, albo podwieszony za jeden koniec przełamie się lub też rozpadnie na kilka oddzielnych kawałków; spękany wałeczek umieścić w naczyńku pod przykryciem (przykrycie stosujemy do momentu zważenia); badanie powtarzamy aż w obydwu parowniczkach znajdzie się co najmniej po około 5 7 g gruntu; oznaczyć wilgotność wałeczków zebranych w poszczególnych naczyńkach. 2. Obliczenie wyników Wartość granicy plastyczności stanowi średnia arytmetyczna obu oznaczeń wilgotności (jeżeli ich różnica nie przekracza 10% wartości średniej, w przypadku większej różnicy należy przeprowadzić 2 dodatkowe oznaczenia a jako wartość ostateczną przyjąć średnią arytmetyczną 3 najmniej różniących się wartości). Oznaczenie granicy płynności gruntu wg Casagrande'a 1. Wykonanie badania: zważyć 5 6 parowniczek; próbkę o masie g, umieszcza się w parowniczce i zalewa wodą destylowaną; rozetrzeć np. na szybie, na jednolitą pastę gruntową usuwając z niej jednocześnie ziarna gruntu o średnicy większej od 2,0 mm; przygotowaną pastą wypełnić miseczkę aparatu Casagrande'a w takiej ilości aby łączna masa miseczki oraz gruntu wynosiła 210 ±1g. Pasta powinna wypełniać tylko przednią część miseczki tworząc powierzchnię wklęsłą o maksymalnej grubości 9mm; wykonać w paście bruzdę za pomocą rylca skierowanego prostopadle do dna miseczki (bruzdę wykonuje się prostopadle do osi obrotu miseczki); założyć miseczkę do aparatu, wyzerować licznik, włączyć aparat; liczbę uderzeń określamy w momencie połączenia się dolnych brzegów bruzdy na długości 10mm i wysokości 1mm ( zapisać liczbę uderzeń); z miejsca połączenia bruzdy pobrać próbkę gruntu i umieścić na parowniczce w celu określenia wilgotności; badanie powtarzamy przynajmniej pięciokrotnie dodając każdorazowo do pasty gruntowej wodę destylowaną. Po każdorazowym dodaniu wody określić wilgotność gruntu oraz liczbę uderzeń, przy której zeszła się w wymaganym stopniu bruzda wykonana w gruncie. Liczba uderzeń powinna mieścić się w granicach Obliczenie wyników Otrzymane wartości wilgotności nanieść na wykres przedstawiający zależność ilości uderzeń miseczki o aparat od wilgotności gruntu. Odczytać z wykresu wartość granicy płynności. 1

2 Rys. Wykres zależności liczby uderzeń w aparacie Casagrande a od wilgotności gruntu. Wyznaczenie stopnia zagęszczenia gruntu 1. Wykonanie badania do oznaczenia parametrów e max i e min wykorzystamy próbkę wysuszonego w temperaturze C gruntu o obj ętości co najmniej 600 cm 3 ; 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 V 1 (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 V 2 przez odjęcie od objętości V 1 wartości V, gdzie: 2 πd V = h 4 h - zmniejszenie wysokości próbki podczas zagęszczania, d średnica wewnętrzna cylindra. określamy masę gruntu m s zawartą w cylindrze: m s = m st m t gdzie: m st masa cylindra z gruntem [g], m t masa cylindra [g] I - objętość gr. najbardziej luźnego II - objętość w naturze (pośrednia) III - objętość gr. najbardziej zagęszczonego Rys. Zmiany objętości porów w piasku w miarę jego zagęszczania 2

3 2. Obliczanie wyników na podstawie zanotowanych wartości mas i objętości obliczamy odpowiednie wielkości wskaźników porowatości i stopień zagęszczenia; opisane badanie wykonać dwukrotnie. Badanie wilgotności optymalnej gruntu, maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego oraz wskaźnika zagęszczenia 1. Wykonanie badania należy określić rodzaj badanego gruntu w wyniku przeprowadzonej analizy makroskopowej; próbkę gruntu przeznaczoną do badań wysuszyć na powietrzu. Masa próbki w stanie powietrznosuchym powinna wynosić ok. 3 kg na 1 dm 3 użytego cylindra (w zależności od przyjętej metody); wybrać wariant metody badania według tabeli (w zależności od warunków zagęszczania gruntu na budowie); suchy grunt należy rozdrobnić tłuczkiem w celu pozbycia się agregatów i grudek, a następnie przesiać przez sito o odpowiednim wymiarze oczek (w zależności od metody); pozostałość na sicie zważyć i oznaczyć stosunek jej masy do masy całej próbki X; do przesianej próbki dolać wodę w ilości 60 cm 3 dla gruntów gruboziarnistych oraz cm 3 dla gruntów drobnoziarnistych, licząc na każdy 1 dm 3 objętości cylindra użytego do badania. Bardzo ważne jest dokładne wymieszanie gruntu z wodą; zważyć pusty cylinder z podstawą, bez górnej części m t ; w zależności od wybranej metody badania ubijanie wykonuje się w trzech lub pięciu warstwach; Rys. Schemat aparatu Proctora ilość gruntu na każdą z warstw należy tak dobierać, by po ubiciu ostatniej warstwy grunt w cylindrze wystawał 5 10 mm ponad krawędź dolnej części cylindra; należy zdjąć górną część cylindra i ściąć nadmiar gruntu do krawędzi dolnej części cylindra i oczyścić zewnętrzną część cylindra oraz podstawę z gruntu. Czynności te należy prowadzić starannie; zważyć cylinder z gruntem m mt ; pobrać próbki gruntu z cylindra do dwóch parowniczek w celu zbadania wilgotności gruntu. Każda z próbek powinna być pobrana z kilku miejsc objętości cylindra; pozostały w cylindrze grunt wysypać do miski, w której grunt do badania jest mieszany. Dodać taką ilość wody, aby wilgotność gruntu do następnego badania wzrosła o 1 2 %; po starannym wymieszaniu (ujednoliceniu wilgotności) powtórzyć cykl ubijania gruntu w cylindrze dla następnej wilgotności; powtarzać powyższe czynności dodając do gruntu coraz mniejsze ilości wody (powodujące wzrost wilgotności o około 0,5 1 %) do chwili, aż masa ubitego gruntu w cylindrze zacznie się zmniejszać; wyniki notować na specjalnym formularzu badawczym. 3

4 2. Obliczanie wyników po wysuszeniu próbek gruntu należy obliczyć ich wilgotności. Obliczyć wilgotności średnie dla każdego napełniania cylindra w; obliczyć gęstości objętościowe ρ i gęstości objętościowe szkieletu gruntowego (ρ d ) dla każdej średniej wartości wilgotności; sporządzić wykres zależności ρ d = f(w); Rys. Krzywa zagęszczalności gruntu jako wilgotność optymalną w opt przyjmuje się wilgotność odpowiadającą maksymalnej wartości gęstości objętościowej szkieletu gruntowego ρ ds ; wprowadzić ewentualne poprawki wynikające z ilości odsianych uprzednio grubszych frakcji, według wzorów: ρs ρ' ds ρds = ρ X ( ρ ρ' ) w opt s = (1 X ) w' Wskaźnik zagęszczenia gruntu oblicza się ze wzoru: IS = ρ d / ρds s opt ds Metody określania współczynnika filtracji 1. Badanie ze zmiennym gradientem hydraulicznym Zmienny gradient hydrauliczny powstaje dzięki opadaniu wody w rurce piezometrycznej, której poziom obniża się podczas badania. Należy sporządzić wykres zmiany ciśnień (ln h 1 /h 2 ) względem czasu. Współczynnik filtracji należy oznaczać z liniowej części krzywej ze wzoru: a l h k = ln 1 A t h 2 gdzie: a - poprzeczne pole rurki piezometrycznej (m²), l - wysokość próbki podczas badania (m), A - powierzchnia przekroju poprzecznego próbki (m²), t - przedział czasu między pomiarami (s), h 1 - poziom piezometryczny na początku wybranego przedziału (m), h 2 - poziom piezometryczny na końcu wybranego przedziału (m), (h 1 i h 2 mierzy się w odniesieniu do poziomu na wylocie). 4

5 Rys. Przykład zestawu do badania filtracji przy zmiennym gradiencie hydraulicznym Aparat do badania współczynnika filtracji zmiennym gradientem hydraulicznym to edometr. 2. Badanie ze stałym gradientem hydraulicznym (permeametr) Aby określić współczynnik filtracji, należy określić ilość wody zebranej w cylindrze miarowym w regularnych odstępach czasu. Należy sporządzić wykres ilości zebranej wody względem czasu. Wydatek należy odczytać z liniowej części wykresu na podstawie wzoru V Q = t V - ilość wody zebranej w wybranym przedziale czasu (m³) t - odpowiadający przedział czasu (s) Współczynnik filtracji uzyskuje się ze wzoru Q l k = A h h - różnica w poziomie wody w rurkach (m) l - odległość między punktami, do których przytaczane są rurki piezometryczne (m) A - powierzchnia przekroju poprzecznego próbki (m²). Rys. Przykład zestawu do badania filtracji przy stałym gradiencie hydraulicznym Aparat do badania współczynnika filtracji ze stałym gradientem hydraulicznym to aparat ITB-ZWk2. 5

6 3. Badanie ze stałym gradiencie hydraulicznym w komorze trójosiowej Należy sporządzić wykres ilości zebranej wody względem czasu. Wydatek należy odczytać z liniowej części wykresu na podstawie wzoru V Q = t V - ilość wody zebranej w wybranym przedziale czasu (m³) t - odpowiadający przedział czasu (s) Zadany poziom wody należy obliczyć ze wzoru: p h = γ w p - ciśnienie w naczyniu zawierającym odpowietrzoną wodę (kpa) γw - gęstość wody odpowietrzonej (kn/m³) Obliczony poziom należy skorygować o różnice w poziomie, wskazane na rysunku jako h Współczynnik filtracji uzyskuje się ze wzoru Q l k = A h l - odległość między punktami, do których przytaczane są rurki piezometryczne (m) A - powierzchnia przekroju poprzecznego próbki (m²). Rys. Przykład zestawu do badania filtracji w aparacie trójosiowym 6