Na pograniczu fazy stałej i fazy ciekłej zachodzi szereg zjawisk natury fizykochemicznej : potencjał elektrokinetyczny,

Transkrypt

1 Na pograniczu fazy stałej i fazy ciekłej zachodzi szereg zjawisk natury fizykochemicznej : pojemność wymienna, potencjał elektrokinetyczny, adsorpcja wody błonkowej i jonów, spójność itp. Zjawiska te maja istotny wpływ na właściwości i zachowanie się gruntu, decydują o jego strukturze, ściśliwości czy wytrzymałości. Zjawiska te uzależnione są od składu mineralnego ziarn i cząstek budujących grunt, składu chemicznego roztworu wypełniającego przestrzenie w gruncie oraz od wielkości powierzchni właściwej.

2 WODA W GRUNCIE STREFA AERACJI strefa zawarta pomiędzy powierzchnią ziemi a swobodnym zwierciadłem wód podziemnych. W strefie aeracji pustki skalne wypełnia powietrze i woda występująca w postaci pary wodnej, wody związanej (higroskopijnej, błonkowatej), wody kapilarnej oraz wody wolnej (zawieszonej i wsiąkowej). STREFA SATURACJI strefa znajdująca się poniżej strefy aeracji i oddzielona od niej zwierciadłem wód podziemnych. W strefie tej wszystkie wolne przestrzenie wypełnione są wodą wolną.

3 Pazdro. Hydrogeologia ogólna. 1983

4 Pazdro. Hydrogeologia ogólna. 1983

5 W strefie aeracji obserwuje się zmiany wilgotności, mogą one zachodzić w ściśle określonych granicach, dlatego grunty ze strefy aeracji mogą znajdować się w stanie od pełnego nasycenia wodą do stanu skrajnie suchego. W kierunku do powierzchni ziemi stopień nasycenia zmniejsza się. Wyróżniono więc trzy strefy zawilgocenia: - zawilgocenia zwierciadła wody, całkowitego 100% w bliskim sąsiedztwie - zawilgocenia niezupełnego 80% wypełnienie wodą kapilarną tworzącą nieprzerwana sieć kanalików, pozostałą część wypełniona powietrze - woda znajduje się w oderwanych, oderwanych układach, nie powiązanych ze sobą w jedną całość np. woda zawieszona Piątkowski, Czarnota-Bojarski. Mechanika gruntów. 1964

6 Szkic objaśniający wielkości związane z pojęciem zwierciadła swobodnego a przekrój przez warstwę o zwierciadle swobodnym: o.o. otwór obserwacyjny, z.s. zwierciadło swobodne, s.s. strefa saturacji, w.w.k. wstęga wód kapilarnych, z.w.k. granica zasięgu wstęgi wód kapilarnych (uśredniona), w.k.z. woda kapilarna zawieszona, h miąższość warstwy wodonośnej o zwierciadle swobodnym (mniej niż s.s.), z oś pionowa, 0-0 poziom odniesienia, spąg warstwy wodonośnej, s.o. głębokość do strefy pełnego nasycenia b rozkład stopnia nasycenia (w pionie): K W stopień (wskaźnik) nasycenia c rozkład wysokości ciśnienia w wodzie: p/γ wysokość ciśnienia w strefie saturacji (zawsze dodatnia równa ciśnieniu hydrostatycznemu), p k /γ wysokość ciśnienia kapilarnego w wodach kapilarnych i wodach strefy aeracji (zawsze ujemna), H n wysokość hydrauliczna w warstwie wodonośnej (w strefie nasyconej poniżej zwierciadła swobodnego), stała dla każdego z w obrębie tej strefy, gdyż: H n = z+p/γ = const

7 PODZIAŁ WÓD PODZIEMNYCH WG PAZDRO, 1977 STREFA TYP WÓD STAN FIZYCZNY RODZAJE WÓD AREACJI Woda higroskopijna Woda błonkowa Woda kapilarna Woda związana SATURACJI Woda wsiąkowa Woda zawieszona Wody przypowierzchniowe Wody gruntowe Wody swobodne Woda wolna Wody porowe Wody szczelinowe Wody szczelinowokrasowe Wody krasowe Wody wgłebne Wody głębinowe Wody naporowe

8 STANY SKUPIENIA WODY WODA W GRUNCIE - stały poniżej 0 0 c - ciekły powyżej 0 0 c - gazowy KLASYFIKACJA WODY WG LEBIEDIEWA Z UZUPEŁ. KULCZYCKIEGO WODA W STANIE GAZOWYM WODA W STANIE STAŁYM WODA SILNIE ZWIĄZANA woda naroży i krawędzi woda hydratacji jonów woda płaszczyzn podstaw WODA ZWIĄZANA WODA SŁABO ZWIAZANA woda poliwarstwowa woda osmotyczna WODA W STANIE CIEKŁYM WODA WOLNA WODA GRAWITACYJNA WODA KAPILARNA WODA CHEMICZNIE ZWIĄZANA WODA KRYSTALIZACYJNA WODA KONSTYTUCYJNA

9 WODA ZWIĄZANA WODA SILNIE ZWIAZANA WODA SŁABO ZWIĄZANA ρ = 1,2 2,4 g/cm 3 (ρ śr = 2,0 g/cm 3 ) Posiada znaczną lepkość, sprężystość i wytrzymałość na ścinanie Na podstawie energii wiązań molekularnych wody z cząstkami, wydziela się: WODY NAROŻY I KRAWĘDZI SIATKI KRYSTALICZNEJ Cechuje się mniejszą ruchliwością w porównaniu z wodą wolną, wydziela się w temp C WODĘ HYDRATACJI JONÓW (KATIONÓW) Tworzy się w wyniku hydratacji kationów wymiennych (wiązania jonowo-dipolowe) wydziela się w temp C Niższy stopień energetyczny wiązań w porównaniu z woda silnie związaną Dzieli się na: WODĘ POLIWARSTWOWĄ Cechuje się słabym wiązaniem z powierzchnią cząstki, temp. zamarzania -1,5 0 C WODĘ OSMOTYCZNĄ WODĘ OSMOTYCZNĄ O najniższym energetycznym stopniu wiązań z powierzchnią cząstki Tworzy się w wyniku przenikania molekuł wody z roztworu do warstwy dyfuzyjnej WODĘ PŁASZCZYZN PODSTAWOWYCH Związana z płaszczyznami podstawowymi minerałów ilastych warstwy oktaedrycznej (tetraedrycznej) Zawartość wody silnie związanej odpowiada maksymalnej wilgotności higroskopijnej IŁY MONTMORYLINITOWE w higr = 20% IŁY KAOLINITOWE w higr. = 1%

10 Pazdro. Hydrogeologia ogólna. 1983

11 WODA ADSORBOWANA (HIGROSKOPIJNA) tworzy powłokę na powierzchni cząstki gruntu na skutek przyciągania molekuł wodnych wraz z kationami przez aniony na powierzchni cząstki mineralnej. Powłoka ta to warstwa kationów trwale związanych z powierzchnią cząstki. Siła wiążąca wodę adsorbowaną na powierzchni cząstki osiąga 2500 MPa, co nadaje wodzie cech ciała stałego o gęstości ρ 2,0 g/cm 3. Zamarza przy temperaturze -78 C. W zasadzie nie rozpuszcza minerałów, nie może przechodzić z jednej cząstki na drugą Aby usunąć ja z gruntu, trzeba grunt wysuszyć w temperaturze C przez kilka godzin Rozkład sił jednostkowych przyciągających wodę związana: 1 cząstka stała, 2 woda adsorpcyjna (higroskopijna), 3 woda błonkowata, 4 woda wolna, 5 wykres sił przyciągania molekularnego (Wiłun, 1987) Szymański Alojzy. Mechanika gruntów, Wyd. SGGW, 2007

12 Siły wiążące poszczególne molekuły wody maleją w miarę oddalania się od powierzchni cząstki gruntu. W polu ich działania poza podwarstwą wody higroskopijnej tworzy się druga podwarstwa, nosząca nazwę WODY BŁONKOWATEJ, związana już znacznie słabiej z powierzchnią cząstki. Woda błonkowata przesuwa się z jednej cząstki na drugą niezależnie od siły ciężkości do chwili wyrównania grubości wodnej na obu cząstkach. Zamarza w temperaturze 1,5 C i nie przekazuje ciśnienia hydrostatycznego. Ma niewielką ograniczona zdolność do rozpuszczania minerałów i wykazuje ograniczoną ruchliwość w obrębie warstewki. Max grubość otoczki utworzonej przez wb nie przekracza 0,5 mm.

13 WODA WOLNA WODA GRAWITACYJNA Różne klasyfikacje hydrogeologiczne dla strefy aeracji i saturacji Klasyfikacje hydrochemiczne (skład chemiczny, mineralizacja wód) Dzieli się na: WODA KAPILARNA WODĘ NAROŻY PORÓW Występuje w miejscach styku cząstek,w postaci oddzielnych kropli, pozostałą część porów wypełnia wówczas powietrze WODĘ KAPILARNĄ WŁAŚCIWĄ Przy całkowitym wypełnieniu porów mamy: WODĘ KAPILARNĄ ZAWIESZONĄ WODĘ KAPILARNĄ ZAWIESZONĄ Brak łączności z poziomem wód gruntowych Woda kapilarna przenosi ciśnienie hydrostatyczne, zamarza w temperaturze < 0 0 C

14 WODA KAPILARNA - jest to woda występująca w drobnych porach, szczelinach i naczyniach włoskowatych produktów niezależnie od siły grawitacji, gdyż silniejsze od niej są siły napięcia powierzchniowego. Woda ta podlega zjawiskom kapilarnym. Wody kapilarne występują w strefie aeracji w porach i szczelinach o wymiarach kapilarnych. Poruszają się pod wpływem sił spójności i przylegania tworząc na granicy strefy saturacji i strefy aeracji strefę wzniosu kapilarnego. Wody kapilarne podlegają sile ciężkości, przekazują ciśnienie, mają zdolność rozpuszczania, zamarzają w temperaturze nieco niższej od 0 C. Wyróżnia się: wodę kapilarną właściwą - nieoderwaną od wody wolnej w strefie saturacji i wody kapilarne zawieszone - tworzące soczewki w strefie aeracji Źródło: WIKIPEDIA

15 KAPILARNOŚĆ jest wynikiem działania dwu zjawisk: przyczepności (adhezji) wody do ścianek rurki napięcia powierzchniowego wody

16 KAPILARNOŚĆ CZYNNA proces włoskowatego podciągania się wody w skałach i gruntach podciąganie kapilarne KAPILARNOŚĆ BIERNA proces gdzie woda kapilarna utrzymująca się po obniżeniu zwierciadła wody przy zachowaniu jej maksymalnej wysokości

17 WODA CHEMICZNIE ZWIĄZANA WODA KRYSTALIZACYJNA Wchodzi w skład minerałów np. gips CaSO 4 2H 2 O Zachowuje swoją postać cząsteczkową, a jej wydzielenie powoduje zmiane właściwości (Po 32 godz. ogrzewania gipsu w temp C następuje przejście w anhydryt). Może być wydzielona z minerałów, przy niższych temperaturach niż 200ºC, co wpływa znacznie na zmianę wielu ich właściwości chemicznych i fizycznych. WODA KONSTYTUCYJNA Wchodzi w skład hydratów typu wodorotlenków Ca(OH) 2 Wydziela się w wysokich temperaturach > C. Jej molekuły w wyniku reakcji chemicznej rozpadają się na jony H+ i OH. W porównaniu z wodą krystalizacyjną jest trwalej związana z innymi molekułami siatki krystalicznej.

18 ZALEŻNOŚĆ WŁAŚCIWOŚCI IŁÓW OD ZAWARTYCH W NICH RODZAJÓW WODY WODA ZWIĄZANA TYP WODY W IŁACH SILNIE ZWIAZAN NA SŁABO ZWIĄZANA CHARAKTERYSTYCZNE WILGOTNOŚCI IŁÓW OKRESLAJĄCE GRANICE STANU WODA NAROŻY I KRAWĘDZI SIATKI KRYSTALICZNEJI BLISKIEJ HYDRATACJI WYMIENNEJ 1/10 MAKSYMALNEJ HIGROSKOPIJNOŚCI WODA PŁASZCZYZN PODSTAWOWYCH MINERAŁÓW MAKSYMALNA ILASTYCH HIGROSKOPIJNOŚĆ WTÓRNIE ZORIENTOWANA WODA POLIWARSTW WODA OSMOTYCZNA WODA ZWIĄZANA ORAZ WODA WOLNA w h max. MAKSYMALNA MOLEKULARNA WODOCHŁONNOŚĆ w mmw Wilgotność granicy plastyczności w p WILGOTNOŚĆ GRANICY PŁYNNOŚCI w L CHARAKTERYSTYCZNE WŁAŚCIWOŚCI IŁÓW Wysoka wytrzymałość Wytrzymałość obniża się Wytrzymałość w dalszym ciągu obniża się przy wystarczająco wysokich ciśnieniach (ponad kpa) pojawia się lepkość osiągająca max. przy w mmw Wytrzymałość mała razem z lepkością pojawia się plastyczność Ił zachowuje się jak ciało plastyczne Wytrzymałości brak Ił zachowuje się jak ciało płynne

19 WODA W GRUNCIE Temperatura gruntów uzależniona jest od zmian temperatury powietrza W gruncie wyróżnia się trzy strefy wahań temperatury: -DOBOWE ( o max. głębokości 1,5m) -ROCZNE (max. głbokośc 7-10m) -DŁUGOOKRESOWE (mierzone okresami geologicznymi) W zależności od sezonowych wahań temperatury wyróżnia się: + 1 OBSZAR GRUNTU GDZIE TEMPERATURA JEST ZAWSZE POWYZEJ 0 0 C OBSZAR O ZMIENYCH TEMPERATURACH (Polska znajduje się w takim obszarze) 3 OBSZAR O ZMIENNYCH TEMPERATURACH (Obszary o gruntach wiecznie zmarzłych) STAN STAŁY Gruntem zmarzłym nazywamy grunt występujący w temperaturze poniżej 0 0 C, w którym przynajmniej część wody znajduje się w stanie stałym

20 GŁĘBOKOŚĆ PRZEMARZANIA GRUNTÓW wg PN-B-03020:1981

21 Pazdro. Hydrogeologia ogólna Po dłuższym trwaniu ujemnej temperatury powietrza granica przemarzania przesuwa się w dół. Ponad granicą przemarzania gruntu od powierzchni terenu tworzą się soczewki lodowe, które powiększają się wskutek podciągania wody od dołu. Nowe soczewki lodowe w sposób naturalny zwiększają wilgotność zamarzniętego gruntu. Bezpośrednio poniżej granicy przemarzania obserwuje się zmniejszenie wilgotności gruntu w porównaniu z wilgotnością gruntu przed przemarzaniem Szymański. Mechanika gruntów, Wyd. SGGW, 2007

22 Należy to tłumaczyć tym, że soczewki lodowe przyciągają molekuły wodne od dołu ze swojego najbliższego otoczenia. Przyciąganie molekuł wodnych przez kryształy lodu następuje wskutek istnienia na ich powierzchni sił adsorpcji. Molekuły wody, przyciągnięte do powierzchni soczewki lodowej, uzupełniają siatkę krystaliczną lodu, po czym same przyciągają nowe molekuły wody z porów gruntu, co powoduje wzrost soczewek lodowych, a więc i wzrost objętości gruntu. Ten wzrost objętości uzewnętrznia się powstawaniem tzw. wysadzin, gdzie występują grunty szczególnie wrażliwe na przemarzanie (Wiłun 1982). W wyniku tego zamarzania lód może wywołać ciśnienie ok kpa przy temperaturze T = - 22 ºC. Badania i obserwacje wykazują, że wysadziny mogą występować tylko wtedy, gdy (Wiłun 1982): mróz działa wystarczająco długo - ujemna temperatura powietrza, grunt podłoża jest wysadzinowy, zwierciadło wody gruntowej zalega dość płytko, grunt podłoża jest bardzo wilgotny. Szymański. Mechanika gruntów, Wyd. SGGW, 2007

23 GŁĘBOKOŚĆ I PRĘDKOŚĆ PRZEMARZANIA ZALEŻĄ OD: temperatury powietrza czasu trwania osłony terenu struktury i tekstury gruntu składu granulometrycznegogruntu

24 Głębokości przemarzania można policzyć ze wzoru na h z inni, 1966): (Jeske i 2λ h z = (T z T p )t Qγ w gdzie: λ współczynnik przewodnictwa cieplnego, Q ciepło krzepnięcia wody, γ w ciężar objętościowy wody zawartej w gruncie odniesiony do jednostki objętości gruntu, T z temperatura zamarzania, T p temperatura na powierzchni gruntu, t czas.

25 W byłym Związku Radzieckim wyznaczono głębokość przemarzania glin i iłów wg wzoru empirycznego (Wiłun, 1983) h z =23 w m +2 gdzie: h z głębokość przemarzania [cm], w m suma ujemnych średnich temperatur miesięcznych wg wieloletnich obserwacji (w m od wzoru przyjmuje się ze znakiem plus), ºC. Wzór powyższy stosuje się również dla piasków i gruntów mało spoistych, dla których h z należy zwiększyć o 22%, a dla żwirów o 30%.

26 Spośród wielu kryteriów najbardziej znane są (Pisarczyk, 1999): 1. Kryterium Casagrandego opracowane w 1934 r., według którego zalicza się do wysadzinowych grunty bardzo różnoziarniste (U > 15), które zawierają więcej niż 3 % cząstek mniejszych od 0,0202 mm oraz grunty równoziarniste (U < 5) zawierające ponad 10 % cząstek mniejszych od 0,02mm, 2. Kryterium Beskowa (1935) wg którego uwzględnia się wpływ geologicznego pochodzenia gruntu, wielkość średnicy d 50, procentową zawartość o średnicy mniejszej od 0, mm i 0,125 mm oraz kapilarność bierną przy wilgotności równej granicy płynności, 3. Kryterium Wiłuna (1958) wg którego uwzględnia się uziarnienie gruntu i kapilarność bierną gruntu H kb :

27 Grupa A - grunty niewysadzinowe H kb < 1,0 m, bezpieczne w każdych warunkach wodno-gruntowych i klimatycznych; zawartość cząstek o średnicy mniejszej niż 0,05 mm wynosi poniżej 20%, mniej niż 3% zawartość cząstek o średnicy poniżej 0,02 mm Czyste żwiry, pospółki i piaski (grube). Grupa B - grunty mało wysadzinowe H kb < 1,3 m, grunty zawierające 20 30% cząstek mniejszych od 0,05 mm oraz 3 10% cząstek mniejszych od 0,02 mm. Piaski (bardzo drobne), piaski pylaste i próchniczne. Grupa C - grunty wysadzinowe H kb > 1,3 m, grunty zawierające powyżej 30% cząstek mniejszych niż 0,05 mm i więcej niż 10% cząstek mniejszych od 0,02 mm. Wszystkie grunty spoiste i namuły organiczne Źródło: Wiłun, Zarys geotechniki

28 ZJAWISKA TOWARZYSZACE PROCESOWI PRZEMARZANIA GRUNTÓW DODATNIE LÓD CEMENTUJE CZASTKI GRUNTOWE -Właściwości są zbliżone do ciała stałego (wzrost np. τ f, M 0, M) -Grunty staja się nieprzepuszczalne UJEMNE TWORZENIE SIĘ WYSADZIN TWORZENIE SIĘ WYSADZIN Wzrost objętości ~ 9%

29 PRZY BUDOWIE NOWYCH DRÓG MOŻNA ZAPOBIEC TWORZENIU SIĘ WYSADZIN I PRZEŁOMÓ PRZEZ: odpowiednie podwyższenie nasypu ponad zwierciadło wody gruntowej, obniżenie poziomu wód gruntowych lub odcięcie ich bocznego dopływu za pomocą drenażu podłużnego dobre odwodnienie powierzchniowe zastosowanie podbudowy z gruntu stabilizowanego np. cementem lub innym stabilizatorem zastosowanie pod nawierzchnią podsypki piaskowej o odpowiedniej grubości (zmiana gruntu wysadzinowego na niewysadzinowy) Źródło: Wiłun, Zarys geotechniki

30 ZABEPIECZENIE BUDWLI I INNYCH OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH POSADAWIANYCH NA GRUNTACH WYSADZINOWYCH: Posadowienie fundamentów budowli poniżej granicy przemarzania, Wymiana gruntu wysadzinowego i zastosowanie poduszki z dobrze ubitego czystego żwiru lub piasku (na niewysadzinowy) - do granicy przemarzania Stosowanie izolacji termicznych pod komorami w chłodniach, zaleca się pod podłogą pozostawić wolną przestrzeń Podgrzewanie gruntu pod komorami chłodni wodą obiegową lub prądem elektrycznym Stosowanie zasypki za murami oporowymi, przyczółkami mostów i jazów z dobrze przepuszczalnych gruntów niewysadzinowych W przypadku płytko posadowionych fundamentów w okresach mrozów należy stosować ocieplanie gruntu przy pomocy mat (np. słomianych) lub obsypywać gruntem Źródło: Wiłun, Zarys geotechniki

31 Grunty spoiste poddawane są szeregu zmianom deformacyjnym zachodzącym w efekcie współdziałania fazy stałej i ciekłej w gruncie. Wyróżnić tu można następujące zjawiska tj.: SKURCZ PĘCZNIENIE OSIADANIE ZAPADOWE EKSPANSYWNOŚĆ I INNE

32 Do najważniejszych czynników wpływających na intensywność tych zjawisk zaliczyć można: - rodzaj gruntu i jego skład granulometryczny, - procentowa zawartość frakcji iłowej, - skład mineralny frakcji iłowej, - procentowy udział minerałów ilastych, których intensywność pęcznienia określa szereg: smektyt > smektyt/illit > illit > kaolinit, - chemizm wód nasycających, - procentowa zawartość substancji organicznej oraz węglanów, - procentowa zawartość anhydrytu, pirytu, - skład kationów wymiennych, które determinują hydrofilność gruntu, malejącą zgodnie z szeregiem: Na + > Ca 2+ > Mg 2+ > Al 3+ > Fe 3+ - stopień nasycenia, wilgotność, - rodzaj próbki NNS, NS, - gęstość objętościowa, gęstość objętościowa szkieletu gruntowego - wpływ roślinności, - metoda badań, i inne. Źródło: Grabowska-Olszewska, Geologia stosowana

33 PĘCZNIENIE zjawisko polegające na wzroście objętości gruntu na skutek oddziaływania wody, głównie na minerały ilaste z grupy smektytu, smektytu/illitu oraz illitu. W przypadku minerałów ilastych pęcznienie ma charakter dwustopniowy. PĘCZNIENIE WEWNĄTRZKRYSTALICZNE PĘCZNIENIE OSMOTYCZNE - następuje uwodnienie kationów, znajdującymi się w przestrzeniach międzypakietowych minerałów ilastych - wzrost, podwojenie odległości międzypakietowych - energia hydratacji jest znacznie większa niż wiązania międzywarstwowe - ciśnienie pęcznienia 400kPa - odpychanie warstw podwójnych, - wzrost odległości między warstwami jest znacznie większy niż w przypadku pęcznienia wewnątrzkrystalicznego, w niektórych przypadkach może prowadzić do całkowitej separacji warstw minerałów - ciśnienie pęcznienia osmotycznego jest mniejsze niż wewnątrzkrystalicznego i z trudem osiąga 2 MPa.

34 PĘCZNIENIE WEWNĄTRZKRYSTALICZNE Przykład montmorylonit sodowy: - Przy tworzeniu pierwszej warstwy wody wilgotność wzrasta do 6,2%, drugiej do 16,5%, trzeciej i czwartej odległość wzrasta o 1nm, co daje wzrost wilgotności do 25%. Procesowi pęcznienia można zapobiec w laboratorium lub w terenie przez wywarcie przeciwciśnienia. Ciśnienie jakie jest wymagane aby przeciwdziałać wzrostowi objętości próbki nazywamyciśnieniem PĘCZNIENIA. Badanie pęcznienia może być wyrażone przez wiele parametrów: jako pęcznienie, ciśnienie pęcznienia, wskaźnik ekspansji.

35 WSKAŹNIKI, METODY BADAŃ PĘCZNIENIA I CIŚNIENIA PĘCZNIENIA - Badanie pęcznienia wg Holtza i Gibssa tzw. ciśnienie swobodne FS HG [%]. Badanie bardzo proste i dostatecznie dokładne do szybkiej charakterystyki zdolności gruntu do pęcznienia. Jest ono definiowane jako procentowy przyrost objętości sproszkowanej próbki luźno nasypanej do cylindra z wodą. - Pęcznienie jednoosiowe S max [%].

36 - Badanie pęcznienia w aparacie Wasiliewa - Badanie w edometrze ciśnienia pęcznienia. - Badanie w aparacie firmy Geonor ciśnienia pęcznienia.

37 SKURCZ zjawisko polegające na zmniejszeniu się objętości gruntu na skutek ubytku wody. Zjawisko to przebiega do momentu osiągnięcia przez grunt wilgotności równej granicy skurczalności (w s ) woda wypełnia wszystkie wolne przestrzenie między ziarnami. Przy dalszym ubytku wody nie obserwuje się już zmiany objętości a jedynie zmianę zabarwienia gruntu na jaśniejszą ze względu na wejście powietrza w pory gruntu.

38 Badanie skurczu może być wyrażone przez wiele parametrów: wyznaczonych na podstawie badań laboratoryjnych lub wzorów empirycznych. Najczęściej stosowane parametry opisujące skurcz to: granica skurczalności (w s, %), współczynnik skurczalności (R, -), skurcz liniowy (L s, %), wskaźnik skurczalności (SI, %)

39 WSKAŹNIKI, METODY BADAŃ SKURCZU Granica skurczalności (w s ) maksymalna wilgotność, poniżej której zmniejszenie wilgotności nie powoduje zmian objętości masy gruntu, a jedynie zmianę barwy na jaśniejszą.

40 Skurcz liniowy (L s ) -. Wskaźnik skurczalności (SI, %) różnica pomiędzy granicą płynności a granicą skurczalności. SI = w L - w s.

41 OSIADANIE ZAPADOWE Jest to zdolność gruntu znajdującego się pod określonym obciążeniem, do szybkiej zmiany objętości pod wpływem nasycenia wodą. Wskaźnik osiadania zapadowego (i mp ) jest oznaczany w warunkach jednoosiowego odkształcania. Wyznaczamy go ze wzoru: h - h mp =, ( - ) i mp h 0 h wysokość próbki nienaruszonej po stabilizacji odkształceń przy naprężeniu całkowitym σ zt, odpowiadającym ciężarowi gruntu i budowli przed nasyceniem wodą, h wysokość próbki nienaruszonej po stabilizacji odkształceń przy naprężeniu całkowitym σ zt, odpowiadającym ciężarowi gruntu i budowli po całkowitym nasyceniu wodą, h 0 wysokość próbki nienaruszonej po stabilizacji odkształceń przy naprężeniu pierwotnym σ zg, odpowiadającym ciężarowi gruntu na rozpatrywanej głębokości.

42 OSIADANIE ZAPADOWE

43 OSIADANIE ZAPADOWE Ze względu na wartość wskaźnika osiadania zapadowego grunty są kwalifikowane jako: - zapadowe i mp > 0,0202 (o strukturze nietrwałej, wrażliwej na działanie wody), - niezapadowe i mp 0,0202 (o strukturze trwałej, nie wrażliwej na działanie wody).