1a. BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-88/B b. BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-EN ISO i 2:2006

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Ćwiczenie numer: 1 1a. BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-88/B b. BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-EN ISO i 2:2006 Laboratorium z przedmiotu: MECHANIKA GRUNTÓW i GEOTECHNIKA Kod: D13305 Rodzaj studiów: niestacjonarne I stopnia Kierunek studiów: INŻYNIERIA ŚRODOWISKA Opracowała: dr hab. inż. Maria J. Sulewska, prof. PB Białystok,

2 CEL i ZAKRES ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO Celem ćwiczenia laboratoryjnego nr 1a jest opanowanie umiejętności rozpoznawania rodzajów gruntów niespoistych oraz rodzajów i stanów gruntów spoistych uproszczoną metodą makroskopową według PN-88/B Celem ćwiczenia laboratoryjnego nr 1b jest zdobycie umiejętności, które pozwolą na oznaczanie gruntu z dokładnością wystarczającą do jego ogólnej lub wstępnej charakterystyki oraz opanowanie stosowania nowego nazewnictwa według PN-EN ISO i 2:2006 wraz z poprawkami. Zakres stosowania - do próbek NW i NNS wszystkich rodzajów gruntów. ĆWICZENIE 1a: BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-88/B WPROWADZENIE DEFINICJE według PN-86/B i PN-88/B Grunt budowlany - jest to część skorupy ziemskiej, mogąca współpracować z obiektem budowlanym, stanowiąca jego element lub służąca do wykonywania z niego budowli ziemnych Podstawowa klasyfikacja gruntów: a) ze względu na pochodzenie: - grunty antropogeniczne - gruntu naturalne: - grunty nasypowe: - nasyp budowlany (NB) - nasyp niebudowlany (NN) - grunty rodzime: - grunty mineralne: - grunty niespoiste - grunty spoiste - grunty organiczne: - grunty próchniczne - namuły - gytie - torfy Frakcja gruntu - zbiór ziaren lub cząstek o wymiarach (d) zawartych w określonym zakresie - według Tab.1. Tabela 1. FRAKCJE GRUNTÓW NIESKALISTYCH Nazwa frakcji Symbol frakcji Zakres średnic zastępczych d* [mm] KAMIENIE Kamienista f k d 40 ZIARNA Żwirowa f ż 40 d 2 Piaskowa f p 2 d 0,05 CZĄSTKI Pyłowa f 0,05 d 0,002 Iłowa f i 0,002 d * d - średnica zastępcza jest to średnica cząstki kulistej o tej samej gęstości właściwej co cząstka gruntowa, opadającej w wodzie z taką samą prędkością jak rzeczywista cząstka gruntowa Badaniami makroskopowymi nazywa się przybliżone określenie rodzaju gruntu i niektórych jego cech fizycznych bez pomocy przyrządów Rodzaje badań makroskopowych: - oznaczenie rodzaju i nazwy: - gruntów organicznych - w sposób organoleptyczny, (podział Tab. 4) - gruntów niespoistych - w sposób wizualny - gruntów spoistych - na podstawie prób: - wałeczkowania - rozcierania w wodzie Tab rozmakania - oznaczenie stanu gruntów spoistych - na podstawie liczby wałeczkowań - Tab określenie barwy gruntu - w sposób wizualny, 2

3 - określenie wilgotności gruntu - za pomocą dotyku, - określenie zawartości węglanu wapnia - działając roztworem HCl Badania dodatkowe gruntów spoistych przyrządami kieszonkowymi: - badanie wytrzymałości na ścinanie gruntu ścinarką obrotową, - badanie spójności gruntu penetrometrem tłoczkowym Rodzaje próbek gruntów: - NU - próbki o naturalnym uziarnieniu (metoda C pobierania próbek), - NW - próbki o naturalnej wilgotności (metoda B pobierania próbek), - NNS - próbki o naturalnej strukturze i spełniające warunek próbek NW (metoda A pobierania próbek). Uwaga: Określenie naturalne oznacza rodzaj i stan w warunkach zalegania w terenie. 2. METODYKA BADAŃ według PN-88/B Oznaczanie rodzaju gruntów - p-t Oznaczanie stanu gruntów spoistych - p-t Oznaczanie wilgotności - p-t Oznaczanie barwy gruntu - p-t Oznaczanie klasy zawartości węglanów wapnia - p-t Oznaczanie wytrzymałości na ścinanie gruntu ścinarką obrotową - p-t Oznaczanie spójności gruntu penetrometrem tłoczkowym - p-t Przebieg badania makroskopowego rodzaju i stanu gruntów spoistych oraz interpretację wyników badań przedstawiają Tabele 2 i 3. Tabela 2. OKREŚLENIE RODZAJU (NAZWY) GRUNTÓW SPOISTYCH według PN- 88/B Grupa gruntu, wskaźnik plastyczności (I p ), zawartość frakcji iłowej (f i ) Mało spoisty I p <5% f i <5% Mało spoisty I p =5-10% f i =5-10% Średnio spoisty I p =10-20% f i =10-20% Zwięzło spoisty I p =20-30% f i =20-30% Bardzo spoisty I p >30% f i >30% Próba rozcierania w wodzie: rozpoznawanie ilości frakcji piaskowej f p Rodzaje i nazwy gruntów w zależności od zawartości frakcji piaskowej (f p ) grupa II grunty pośrednie f p >30%, f π >30% grupa I grunty piaszczyste f p >50%, f π <30% piasek gliniasty Pg piasek gliniasty Pg glina piaszczysta Gp glina piaszczysta zwęzła Gpz ił piaszczysty Ip między palcami pozostaje dużo piasku ostrego pył piaszczysty πp pył piaszczysty πp glina G glina zwięzła Gz ił I wyczuwa się pojedyncze drobne ziarna piasku grupa III grunty pylaste f p >30%, f π <50% pył* π pył π glina pylasta Gπ glina pylasta zwięzła Gπz ił pylasty Iπ ziaren piasku nie wyczuwa się Rozpoznawanie spoistości gruntu Próba wałeczkowania kulka rozpłaszcza się lub rozsypuje; grunt nie daje się wałeczkować wałeczek rozwarstwia się podłużnie od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka bez połysku; wałeczek pęka poprzecznie wałeczek początkowo bez połysku, przy końcu wałeczkowania z połyskiem; pęka poprzecznie kulka i wałeczek od początku z połyskiem Próba rozmakania grudka rozmaka natychmiast grudka rozmaka w czasie od 0,5 do 5 min grudka rozmaka w czasie od 5 do 60 min grudka rozmaka w czasie od 1 do 24 godzin grudka rozmaka w czasie dłuższym niż 1 doba * - Pył mało wilgotny przy rozcieraniu między palcami zachowuje się jak mąka kartoflana, a palce pokrywają się jasną mączką 3

4 Tabela 3. USTALENIE STANU GRUNTÓW SPOISTYCH według PN- 88/B STAN Zwarty (zw) Półzwarty (pzw) Twardoplastyczny (tpl) Plastyczny (pl) Miękkoplastyczny (mpl) Płynny (pł) GRUNTU I L 0 I L 0 0 I L 0,25 0,25 I L 0,50 0,50 I L 1,00 I L 1,00 Grupa gruntu: Liczba wałeczkowań X=.../.../... mało spoisty 0 - z 0 - z gruntu można z gruntu nie średnio spoisty badanego gruntu nie uformować kulkę, ale wałeczek pęka da się uformować kulzwięzło spoisty można przy pierwszym ki ponieważ uformować wałeczkowaniu grunt kulki oblepia ręce bardzo spoisty X Stopień plastyczności można w przybliżeniu obliczyć według wzoru: I L 1, 25 Af i, - (1) gdzie: 1,25 - ilość wody, którą traci wałeczek przy jednokrotnym wałeczkowaniu, %, X - liczba wałeczkowań, A - aktywność koloidalna: gruntów lodowcowych A 1, glin pokrywowych i lessów A=0,5 0,8, iłów nasiąkliwych A 1,5, f i - średnia zawartość frakcji iłowej, %. Rodzaj gruntu organicznego określa się na podstawie zawartości części organicznych I om (Tab. 4). Tabela 4. RODZAJE GRUNTÓW ORGANICZNYCH według PN-86/B NAZWA GRUNTU Symbol Zawartość części organicznych [%] Grunty próchniczne H 2<I om 5 Namuły: - piaszczyste - gliniaste Nm Nmp Nmg 5<I om 30 Gytie Gy 5<I om 30, CaCO 3 >5% Torfy T I om >30 4

5 ĆWICZENIE 1b: BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-EN ISO i 2: WPROWADZENIE DEFINICJE według PN-EN ISO : Grunt Zespół cząstek mineralnych niekiedy z substancją organiczną w postaci osadu, który może być rozdrobniony przez delikatne rozcieranie w ręce i który zawiera wodę i powietrze (a niekiedy jeszcze inne gazy) Oznaczanie gruntu Określenie nazwy gruntu i opis na podstawie uziarnienia, rodzaju materiału, właściwości składników mineralnych lub organicznych oraz plastyczności Frakcja Część gruntu, która może być wyróżniona na podstawie określonego wymiaru cząstek i ziaren Grunty podstawowe Wymiar cząstek i ziaren jest podstawowym kryterium oznaczania gruntów mineralnych, gdy wykorzystuje się frakcje do oceny mechanicznego zachowania gruntu. Gruntami podstawowymi są grunty o jednolitym uziarnieniu czyli składające się z cząstek tylko jednej frakcji. Tabela 1. zawiera terminy, które należy używać do poszczególnych gruntów wraz z odpowiadającymi im przedziałami wymiarów cząstek i ziaren. Tabela 1. Frakcje, wymiary cząstek i ziaren według PN-EN ISO :2006 i PN-EN ISO :2006/Ap1:2012 Grupy Frakcje gruntów Frakcje Podfrakcje Symbole Wymiary cząstek i ziaren Bardzo gruboziarnista [mm] Duże głazy (Large boulder) LBo 630 Głazy (Boulder) Bo Kamienie (Cobble) Co Gruboziarnista Żwir (Gravel) Gr 2,0-63 Żwir gruby (Coarse gravel) CGr Żwir średni (Medium gravel) MGr 6,3-20 Żwir drobny (Fine gravel) FGr 2,0-6,3 Piasek (Sand) Sa 0,063-2,0 Piasek gruby (Coarse sand) CSa 0,63-2,0 Piasek średni (Medium sand) MSa 0,2-0,63 Piasek drobny (Fine sand) FSa 0,063-0,2 Drobnoziarnista Pył (Silt) Si 0,002-0,063 Pył gruby (Coarse silt) CSi 0,02-0,063 Pył średni (Medium silt) MSi 0,0063-0,02 Pył drobny (Fine silt) FSi 0,002-0,0063 Ił (Clay) Cl 0,002 5

6 Tabela 2. zawiera porównanie podstawowych podziałów frakcji gruntów według PN-EN ISO i PN-86/B wraz z wymiarami ziaren i cząstek. Tabela 2. Frakcje klasyfikacyjne według PN-EN ISO i PN-86/B METODYKA BADAŃ według PN-EN ISO i PN-EN ISO Oznaczanie składu granulometrycznego Postanowienia ogólne Większość gruntów jest gruntami złożonymi i składają się z frakcji głównej i frakcji drugorzędnych. Są one opisywane według PN-EN ISO :2006/Ap2:2012, Tablica NA.2. Terminy dotyczące frakcji głównej należy pisać z dużej litery, symbole frakcji drugorzędnych należy pisać małymi literami. Grunty stanowiące przewarstwienia można pisać małymi podkreślonymi literami, następującymi po głównej frakcji. Aktualny schemat procedury oznaczania i opisu gruntów zamieszczono w PN-EN ISO :2006/Ap1:2012, Rysunek 1. 6

7 Rys. 1. Fragment schematu procedury oznaczania i opisu gruntów według PN-EN ISO :2006/Ap1:2012, Rysunek Oznaczanie frakcji głównej - pt według PN-EN ISO :2006 z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO :2006/Ap1:2012 7

8 Oznaczanie frakcji drugorzędnych - pt z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO :2006/Ap1:2012 Zasady tworzenia polskich nazw gruntów zamieszczono w Tablicy NA.2 w PN-EN ISO :2006/Ap2: Oznaczanie wytrzymałości gruntu suchego - pt 5.6. z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO :2006/Ap1:2012 8

9 Oznaczanie dylatacji - pt Oznaczanie plastyczności - pt 5.8. z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO :2006/Ap1: Oznaczanie zawartości piasku, pyłu, iłu - pt 5.9. Przebieg i interpretację badań makroskopowych w celu oznaczania gruntów spoistych zamieszczono w Tabeli 3. 9

10 Tabela 3. Kryteria do makroskopowego rozpoznawania gruntów spoistych według PN-EN ISO : Oznaczanie zawartości węglanów - pt Oznaczanie konsystencji - pt z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO :2006/Ap1:2012 Konsystencje określa się na podstawie wartości wskaźnika plastyczności I C według klasyfikacji zawartej w Tablicy 6. PN-EN ISO :2006/Ap2:2012 (Tabela 4). Tabela 4. Wskaźnik konsystencji I C pyłów i iłów Określenie konsystencji (wg oryg. EN ISO :2004 ) Wskaźnik konsystencji I C Bardzo miękkoplastyczna (Very soft) 0,25 Miękkoplastyczna (Soft) od 0,25 do 0,50 Plastyczna (Firm) od 0,50 do 0,75 Twardoplastyczna (Stiff) od 0,75 do 1,00 Zwarta (Very stiff) 1,00 10

11 3. WYMAGANIA BHP - należy zachować ostrożność w posługiwaniu się nożem oraz kwasem HCL, kwas solny może wytwarzać gazy trujące, gdy bada się nim grunty skażone chemicznie, - należy pozostawić porządek na stanowisku badawczym. LITERATURA 1. PN-88/B Grunty budowlane. Badania próbek gruntu. 2. PN-86/B Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów. 3. PN-B-02481:1998 Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar. 4. PN-EN ISO :2006 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczanie i opis. + Poprawka PN-EN ISO :2006/Ap1: PN-EN ISO :2006 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 2: Zasady klasyfikowania. + Poprawka PN-EN ISO :2006/Ap2: Gołębiewska A., Wudzka A.: Nowa klasyfikacja gruntów według normy PN-EN ISO. Geoinżynieria drogi mosty tunele, 04/2006 (11), Myślińska E.: Laboratoryjne badania gruntów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Pisarczyk S., Rymsza B.: Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa Steckiewicz R., Karska Z.: Laboratorium z mechaniki gruntów. Wyd. Pol. Białostockiej,