Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Politechnika Białostocka
Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH
Ćwiczenie numer: 1
1a. BADANIA MAKROSKOPOWE
według PN-88/B-04481
1b. BADANIA MAKROSKOPOWE
według PN-EN ISO 14688-1 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, 2014
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-04481. 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 14688-1 i 2:2006 wraz
z poprawkami.
Zakres stosowania - do próbek NW i NNS wszystkich rodzajów gruntów.
ĆWICZENIE 1a: BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-88/B-04481
1. WPROWADZENIE – DEFINICJE według PN-86/B-02480 i PN-88/B-04481
1.1. Grunt budowlany - jest to część skorupy ziemskiej, mogąca współpracować z obiektem
budowlanym, stanowiąca jego element lub służąca do wykonywania z niego budowli
ziemnych.
1.2. 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.
1.3. 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 fk d40
ZIARNA Żwirowa fż 40d2
Piaskowa fp 2d0,05
CZĄSTKI Pyłowa f 0,05d0,002
Iłowa fi 0,002d
* 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.
1.4. Badaniami makroskopowymi nazywa się przybliżone określenie rodzaju gruntu
i niektórych jego cech fizycznych bez pomocy przyrządów.
1.5. 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. 2.
- rozmakania
- oznaczenie stanu gruntów spoistych - na podstawie liczby wałeczkowań - Tab. 3.
- określenie barwy gruntu - w sposób wizualny,
3
- określenie wilgotności gruntu - za pomocą dotyku,
- określenie zawartości węglanu wapnia - działając roztworem HCl.
1.6. Badania dodatkowe gruntów spoistych przyrządami kieszonkowymi:
- badanie wytrzymałości na ścinanie gruntu ścinarką obrotową,
- badanie spójności gruntu penetrometrem tłoczkowym.
1.7. 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-04481
2.1. Oznaczanie rodzaju gruntów - p-t 3.2.
2.2. Oznaczanie stanu gruntów spoistych - p-t 3.3.
2.3. Oznaczanie wilgotności - p-t 3.4.
2.4. Oznaczanie barwy gruntu - p-t 3.5.
2.5. Oznaczanie klasy zawartości węglanów wapnia - p-t 3.6.
2.6. Oznaczanie wytrzymałości na ścinanie gruntu ścinarką obrotową - p-t 7.1.2.
2.7. Oznaczanie spójności gruntu penetrometrem tłoczkowym - p-t 7.2.1.
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-04481 Grupa gruntu,
wskaźnik
plastyczności (Ip),
zawartość frakcji
iłowej (fi)
Rodzaje i nazwy gruntów w zależności
od zawartości frakcji piaskowej (fp)
Rozpoznawanie spoistości gruntu
grupa I
grunty piaszczyste
fp>50%, fπ<30%
grupa II
grunty pośrednie
fp>30%, fπ>30%
grupa III
grunty pylaste
fp>30%, fπ<50%
Próba
wałeczkowania
Próba
rozmakania
Mało spoisty
Ip<5%
fi<5%
piasek gliniasty
Pg
pył piaszczysty
πp
pył*
π
kulka rozpłaszcza się
lub rozsypuje; grunt
nie daje się
wałeczkować
grudka rozmaka
natychmiast
Mało spoisty
Ip=5-10%
fi=5-10%
piasek gliniasty
Pg
pył piaszczysty
πp
pył
π
wałeczek rozwarstwia
się podłużnie
grudka rozmaka
w czasie od 0,5
do 5 min
Średnio spoisty
Ip=10-20%
fi=10-20%
glina piaszczysta
Gp
glina
G
glina pylasta
Gπ
od początku do końca
wałeczkowania
powierzchnia wałecz-
ka bez połysku;
wałeczek pęka
poprzecznie
grudka rozmaka
w czasie od 5 do
60 min
Zwięzło spoisty
Ip=20-30%
fi=20-30%
glina piaszczysta
zwęzła
Gpz
glina zwięzła
Gz
glina pylasta
zwięzła
Gπz
wałeczek początkowo
bez połysku, przy
końcu wałeczkowania
z połyskiem;
pęka poprzecznie
grudka rozmaka
w czasie od 1 do
24 godzin
Bardzo spoisty
Ip>30%
fi>30%
ił piaszczysty
Ip
ił
I
ił pylasty
Iπ
kulka i wałeczek od
początku z połyskiem
grudka rozmaka
w czasie dłuż-
szym niż 1 doba
Próba rozcierania
w wodzie: rozpo-
znawanie ilości
frakcji piaskowej fp
między palcami
pozostaje dużo
piasku ostrego
wyczuwa się
pojedyncze
drobne ziarna
piasku
ziaren piasku
nie wyczuwa się
* - Pył mało wilgotny przy rozcieraniu między palcami zachowuje się jak mąka kartoflana, a palce pokrywają się jasną mączką
4
Tabela 3. USTALENIE STANU GRUNTÓW SPOISTYCH według PN- 88/B-04481
STAN Zwarty
(zw)
Półzwarty
(pzw)
Twardoplastyczny
(tpl)
Plastyczny
(pl)
Miękkoplastyczny
(mpl)
Płynny
(pł)
GRUNTU IL0 IL0 0IL0,25 0,25IL0,50 0,50IL1,00 IL1,00
Grupa gruntu: Liczba wałeczkowań X=..../...../......
mało spoisty 0 - z
badanego
gruntu nie
można
uformować
kulki
0 - z gruntu można
uformować kulkę,
ale wałeczek pęka
przy pierwszym
wałeczkowaniu
1 2 2 z gruntu nie
średnio spoisty 2 24 4 da się ufor-
mować kul-
zwięzło spoisty 3 37 7 ki ponieważ
grunt
oblepia ręce
bardzo spoisty 5 510 10
Stopień plastyczności można w przybliżeniu obliczyć według wzoru: IX
AfL
i
1 25,
, - (1)
gdzie: 1,25 - ilość wody, którą traci wałeczek przy jednokrotnym wałeczkowaniu, %,
X - liczba wałeczkowań,
A - aktywność koloidalna: gruntów lodowcowych A1,
glin pokrywowych i lessów A=0,50,8,
iłów nasiąkliwych A1,5,
fi - średnia zawartość frakcji iłowej, %.
Rodzaj gruntu organicznego określa się na podstawie zawartości części organicznych Iom
(Tab. 4).
Tabela 4. RODZAJE GRUNTÓW ORGANICZNYCH według PN-86/B-02480
NAZWA GRUNTU Symbol Zawartość części organicznych [%]
Grunty próchniczne H 2<Iom≤5
Namuły:
- piaszczyste
- gliniaste
Nm
Nmp
Nmg
5<Iom≤30
Gytie Gy 5<Iom≤30, CaCO3 >5%
Torfy T Iom>30
5
ĆWICZENIE 1b: BADANIA MAKROSKOPOWE według PN-EN ISO 14688-1 i 2:2006
1. WPROWADZENIE – DEFINICJE według PN-EN ISO 14688-1:2006
1.1. 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).
1.2. Oznaczanie gruntu
Określenie nazwy gruntu i opis na podstawie uziarnienia, rodzaju materiału, właściwości
składników mineralnych lub organicznych oraz plastyczności.
1.3. Frakcja
Część gruntu, która może być wyróżniona na podstawie określonego wymiaru cząstek i ziaren.
1.4. 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 14688-1:2006 i PN-EN ISO
14688-1:2006/Ap1:2012
Grupy Frakcje
gruntów
Frakcje Podfrakcje Symbole Wymiary
cząstek i ziaren
[mm]
Bardzo
gruboziarnista
Duże głazy (Large boulder) LBo 630
Głazy (Boulder) Bo 200-630
Kamienie (Cobble) Co 63-200
Gruboziarnista Żwir (Gravel) Gr 2,0-63
Żwir gruby (Coarse gravel) CGr 20-63
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
6
Tabela 2. zawiera porównanie podstawowych podziałów frakcji gruntów według PN-EN ISO
14688 i PN-86/B-02480 wraz z wymiarami ziaren i cząstek.
Tabela 2. Frakcje klasyfikacyjne według PN-EN ISO 14688 i PN-86/B-02480
2. METODYKA BADAŃ według PN-EN ISO 14688-1 i PN-EN ISO 14688-2
2.1. 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 14688-2:2006/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 14688-
1:2006/Ap1:2012, Rysunek 1.
7
Rys. 1. Fragment schematu procedury oznaczania i opisu gruntów według
PN-EN ISO 14688-1:2006/Ap1:2012, Rysunek 1
2.1.1. Oznaczanie frakcji głównej - pt 4.3.2. według PN-EN ISO 14688-1:2006
z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO 14688-1:2006/Ap1:2012
8
2.1.2. Oznaczanie frakcji drugorzędnych - pt 4.3.3. z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO
14688-1:2006/Ap1:2012
Zasady tworzenia polskich nazw gruntów zamieszczono w Tablicy NA.2 w PN-EN ISO 14688-
2:2006/Ap2:2012.
2.1.3. Oznaczanie wytrzymałości gruntu suchego - pt 5.6. z uwzględnieniem uwag PN-EN
ISO 14688-1:2006/Ap1:2012
9
2.1.4. Oznaczanie dylatacji - pt 5.7.
2.1.5. Oznaczanie plastyczności - pt 5.8. z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO 14688-
1:2006/Ap1:2012
2.1.6. Oznaczanie zawartości piasku, pyłu, iłu - pt 5.9.
Przebieg i interpretację badań makroskopowych w celu oznaczania gruntów spoistych
zamieszczono w Tabeli 3.
10
Tabela 3. Kryteria do makroskopowego rozpoznawania gruntów spoistych według PN-EN
ISO 14688-1:2006
2.1.7. Oznaczanie zawartości węglanów - pt 5.10.
2.2. Oznaczanie konsystencji - pt 5.14. z uwzględnieniem uwag PN-EN ISO 14688-
1:2006/Ap1:2012
Konsystencje określa się na podstawie wartości wskaźnika plastyczności IC według klasyfikacji
zawartej w Tablicy 6. PN-EN ISO 14688-2:2006/Ap2:2012 (Tabela 4).
Tabela 4. Wskaźnik konsystencji IC pyłów i iłów
Określenie konsystencji (wg oryg. EN ISO 14688-2:2004 ) Wskaźnik konsystencji IC
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
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-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
2. PN-86/B-02480 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 14688-1:2006 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część
1: Oznaczanie i opis. + Poprawka PN-EN ISO 14688-1:2006/Ap1:2012
5. PN-EN ISO 14688-2:2006 Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część
2: Zasady klasyfikowania. + Poprawka PN-EN ISO 14688-2:2006/Ap2:2012
6. Gołębiewska A., Wudzka A.: Nowa klasyfikacja gruntów według normy PN-EN ISO.
Geoinżynieria drogi mosty tunele, 04/2006 (11), 43-55.
7. Myślińska E.: Laboratoryjne badania gruntów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1992.
8. Pisarczyk S., Rymsza B.: Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Wydawnictwa Politechniki
Warszawskiej, Warszawa 1988.
9. Steckiewicz R., Karska Z.: Laboratorium z mechaniki gruntów. Wyd. Pol. Białostockiej, 1981.