P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Katedra Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego 80-233 Gdańsk, ul. G. Narutowicza 11/12 1. Badania makroskopowe gruntu wg PN-EN ISO 14688-1 1.1 Zasada i zastosowanie metody Badania makroskopowe polegają na określeniu rodzaju i niektórych cech fizycznych gruntu poprzez jego ocenę wizualną, bez użycia specjalistycznych przyrządów i aparatury. Są to badania przybliżone, wykonywane najczęściej w terenie, których wyniki należy potwierdzić badaniami laboratoryjnymi. 1.2 Określenie pochodzenia gruntu Grunty w większości przypadków powstają w danym miejscu wyniku naturalnych procesów geologicznych. Takie grunty określamy jako naturalne (rodzime). Grunty powstałe w wyniku działalności ludzkiej nazywamy gruntami antropogenicznymi. Mogą być one zbudowane z materiału naturalnego przemieszczony materiał naturalny (np. nasypy budowlane lub niebudowlane), bądź z materiału sztucznego (np. z odpadów poprodukcyjnych, żużli, popiołów, kruszyw sztucznych itp.). Określenie pochodzenia danego gruntu przeprowadza się na podstawie oględzin i obserwacji terenu oraz próbek gruntu wydobywanych z odwiertów lub wykopów, jak również na podstawie materiałów (dokumentacji) archiwalnych, dotyczących danego terenu. 1.3 Określenie czy grunt jest organiczny czy mineralny Określenia tego dokonujemy na podstawie obserwacji cząstek gruntu, barwy, zapachu, podatności i gęstości. Grunty organiczne najczęściej wydzielają charakterystyczny zapach pleśni, który można zintensyfikować przez podgrzewanie. Ponadto w takich gruntach jak torfy można dostrzec liczne włókna organiczne (roślinne). Grunty organiczne mają najczęściej barwę czarną, ciemnoszarą lub ciemnobrunatną. Po wysuszeniu wykazują wyraźnie mniejszy ciężar objętościowy od gruntów organicznych, a pod naciskiem wykazują dużą podatność (odkształcalność objętościową). W zależności od zawartości części organicznych, składu chemicznego i genezy można wyróżnić: torfy, namuły, gytie i grunty próchnicze. Grunt próchniczy charakteryzuje się tym, że części organiczne występują w formie domieszek, a główny materiał jest mineralny (piasek lub pył). Metody oznaczania i opisu gruntów organicznych podane są w p. 5.11 i 5.12 w/w normy. 1.4 Określenie ziarnistości gruntu Wyróżnia się grunty bardzo gruboziarniste, gruboziarniste i drobnoziarniste. Grunty bardzo gruboziarniste to takie w których zawartość głazów i kamieni o wymiarze powyżej 63 mm jest większa niż 50% masy. Grunty gruboziarniste to takie, w których ziarna i cząstki w stanie wilgotnym nie zlepiają się. W gruntach tych zwykle ziarna można dostrzec gołym okiem. W przypadku gdy ponad 50% (masy) gruntu gruboziarnistego zajmują ziarna o wymiarze ponad 2 mm - mamy do czynienia ze żwirem. W przeciwnym razie mamy do czynienia z piaskiem. W zależności od proporcji poszczególnych frakcji możemy grunty gruboziarniste podzielić na: żwiry grube, żwiry średnie, żwiry drobne, piaski grube, piaski średnie i piaski drobne. Klasyfikacji gruntu pod tym względem dokonuje się na podstawie wzrokowej oceny wielkości ziaren i zawartości poszczególnych frakcji. Przydatne jest tu doświadczenie osoby wykonującej badanie. W przypadku, gdy wilgotne ziarna i fragmenty gruntu zlepiają się i tworzą grudki odkształcające się plastycznie mamy do czynienia z gruntami drobnoziarnistymi. W gruntach tego typu zwykle ziaren głównej frakcji nie można dostrzec gołym okiem. Grunty drobnoziarniste złożone są głównie z frakcji pylastej i ilastej, ale mogą też zawierać domieszki frakcji grubszych. W zależności od wzajemnej proporcji poszczególnych frakcji możemy tu wyróżnić: pyły, iły, pyły piaszczyste, iły piaszczyste, iły pylaste itp. Klasyfikacji gruntu pod tym względem dokonuje się na podstawie wzrokowej oceny plastyczności gruntu oraz zwartości pyłu i iłu, opisanej w pkt. 1.5. Spotyka się również grunty należące do tzw. grupy pośredniej np. żwiry zapylone, żwiry zailone, piaski zapylone, piaski zailone itp..
1.5 Określenie plastyczności gruntu oraz zawartości piasku, pyłu i iłu W celu oznaczenia plastyczności (zwięzłości) wilgotną kulkę gruntu o średnicy około 7 mm powinno się wałeczkować na gładkiej powierzchni aby otrzymać wałeczek o średnicy około 3 mm. Następnie należy utworzyć ponownie kulkę i powtarzać wałeczkowanie do chwili, kiedy na skutek utraty wody, gruntu nie daje się wałeczkować, a tylko zlepiać. Osiąga się wtedy granicę plastyczności. W wyniku badania stwierdza się, że grunt ma: a) małą plastyczność gdy próbka wykazuje spoistość, ale nie daje się wykonać wałeczka o średnicy 3 mm, b) dużą plastyczność gdy próbka daje się wielokrotnie wałeczkować do cienkich wałeczków. Mała plastyczność wskazuje na dużą zawartość pyłu, a duża plastyczność świadczy o dużej zawartości iłu. Do oceny zawartości piasku, pyłu i iłu wykorzystuje się próbę rozcierania w wodzie, potrząsania próbką oraz rozcinania nożem. Próba rozcierania polega na umieszczeniu niewielkiej ilości gruntu między palcami dłoni i rozcierania go po zanurzeniu w wodzie. W czasie rozcierania próbujemy wyczuć zawartość ziaren piasku. Jeżeli wyczuwa się dużą ilość ziaren piasku mamy do czynienia z pyłem piaszczystym lub iłem piaszczystym. Ponadto grunt ilasty przy rozcieraniu sprawia wrażenie śliskości (mydła), przykleja się do palców i po wysuszeniu nie można go usunąć bez opłukiwania. Grunt pylasty daje wrażenie szorstkości, a po wysuszeniu łatwo daje się usunąć z palców. Próba potrząsania polega na przerzucaniu z dłoni do dłoni wilgotnej próbki o rozmiarze ok. 20-30 mm. Próbka staje się błyszcząca na skutek pojawienia się wody na jej powierzchni. Po naciśnięciu próbki palcami, woda z powierzchni znika. Zawartość pyłu i iłu może być określona na podstawie czasu potrzebnego na pojawienie się wody przy wstrząsaniu i jej zaniku przy nacisku. W przypadku pyłu woda szybko się pojawia i znika. W przypadku dużej zawartości iłu wstrząsanie i nacisk nie dają efektu. Im wolniej pojawia się i znika woda, tym większa jest zawartość iłu w próbce. Próba rozcinania próbki nożem polega na obserwacji powierzchni gruntu po rozcięciu nożem. Połysk świadczy o dużej zawartości iłu, powierzchnia matowa jest charakterystyczna dla pyłu lub pyłu ilastopiaszczystego o małej plastyczności. 1.6 Określenie struktury gruntu Przy ocenie struktury gruntu stwierdza się czy ma budowę ciągłą (jednorodną), nieciągłą (niejednorodną) czy warstwową. Do oceny tej potrzebna jest próbka gruntu typu NNS (o nie naruszonej strukturze). Nieciągłości objawiają się nagłymi zmianami barwy, osłabieniami oraz nagłymi zmianami plastyczności. Nieciągłości chaotyczne i nieregularne mają zwykle pochodzenie mechaniczne (w wyniku uskoków tektonicznych, osunięć, ścięć i innego przemieszczania się mas gruntowych). Nieciągłości regularne - warstwowe mają pochodzenie sedymentacyjne. 1.7 Określenie konsystencji gruntu Pod względem konsystencji można stwierdzić, że badany grunt spoisty jest: a) miękkoplastyczny jeśli wydostaje się między palcami dłoni przy ściskaniu b) plastyczny jeśli daje się formować przy lekkim nacisku palców c) twardoplastyczny jeśli nie może być formowany palcami, lecz daje się wałeczkować do średnicy 3 mm bez spękań i rozdrabniania się d) zwarty jeśli nie daje się wałeczkować do średnicy 3 mm, lecz jest ciągle wilgotny i pozwala na uformowanie grudki (kulki) e) bardzo zwarty jeśli jest wysuszony, ma najczęściej jasną barwę i rozpada się przy próbie formowania. 1.8 Określenie barwy gruntu Barwę gruntu należy określić na próbce świeżo pobranej z podłoża i przy świetle dziennym. Do określenia barwy wskazane jest skorzystanie z wzorcowej skali barw. Barwę gruntu określa się po przełamaniu próbki gruntu. Przy opisie najpierw podajemy odcień i jego intensywność, a następnie barwę dominującą (np. ciemnożółto-szara). 1.9 Określenie zawartości węglanów w gruncie
Zawartość węglanów (głównie CaCO 3 ) oznacza się za pomocą kropli rozcieńczonego kwasu solnego (10%). Na podstawie wyniku badania rozróżnia się następujące cechy gruntu a) grunt bezwapnisty (0) jeżeli po zadziałaniu kwasem solnym nie obserwuje się żadnej reakcji b) grunt wapnisty (+) jeżeli zadanie kwasu solnego powoduje wyraźne lecz krótkotrwałe burzenie c) grunt silnie wapnisty (++) jeżeli dodanie kwasu solnego wywołuje silne i długotrwałe burzenie. 1.10 Frakcja główna i drugorzędna gruntu Frakcja główna określa właściwości inżynierskie gruntu. W symbolach gruntów oznacza się ją skrótem rozpoczynającym się od dużych liter i umieszczanym na końcu symbolu. W przypadku gruntów bardzo gruboziarnistych i gruboziarnistych frakcją główną jest frakcja o przeważającej masie. W przypadku gruntów drobnoziarnistych, główną frakcją jest odpowiedni rodzaj gruntu drobnoziarnistego (ił lub pył) determinujący właściwości inżynierskie gruntu. Frakcje drugorzędne są oznaczone w symbolach gruntów małymi literami. W nazwach gruntów przedstawia się je w formie przymiotnika lub rzeczownika ze spójnikiem z lub wyrazem domieszka. Ze względu na ujednolicenie w krajach Unii Europejskiej symbole gruntów odpowiadają ich nazwom w języku angielskim. Na przykład: - żwir piaszczysty - sagr (sandy Gravel) - piasek gruby zapylony - sicsa (silty Coarse Sand) - piasek drobny zailony - clfsa ( clayey Fine Sand) - pył piaszczysty sasi (sandy Silt) - Ił piaszczysto-pylasty - sasicl (sandy-silty Clay) Zgodnie z załącznikiem krajowym NA do normy PN-EN ISO 14688-2 zachowano polską nazwę glina, która odpowiada piaszczysto-ilastym pyłom (sasisi) glina pylasta oraz piaszczysto-pylastym iłom (sasicl) glina ilasta. Pozostawiono również nazwę pospółka jako nazwę uzupełniającą: Piasek ze żwirem (grsa) pospółka; Żwir ilasty (clgr) oraz Żwir piaszczysto-pylasty (sisagr) pospółka ilasta. 1.11 Spoistość Grunty dla których możliwe jest określenie granicy plastyczności zgodnie z p. 1.5 (5.8 wg normy) są określane jako wykazujące właściwości spoiste i nazywane są gruntami spoistymi Na podstawie badań opisanych w p. 1.5 i oznaczeniu gruntu jako pyłu lub iłu można grunt zakwalifikować jako: - o małej spoistości - o dużej spoistości. Dokładne oznaczenie możliwe jest jedynie przez ustalenie granic płynności i plastyczności w badaniach laboratoryjnych. Im większa zawartość frakcji iłowej tym większa spoistość.
Załącznik