-10-

WYKŁAD IV

Tiksotropia gruntów ( w przypadku gruntów spoistych)

-izotermiczne i odwracalne zwiększenie (odporności) wytrzymałości gruntu przerobionego w miarę upływu czasu po przerobieniu.

Wg. Wiłuna własności tiksotropowe (zawierające frakcje iłowe)

Następuje zmiana orientacji układu cząstek o kształtach blaszek i płytek w trakcie upływu czasu po przerobieniu. Przerobienie powoduje częściowo równoległe ułożenie cząstek, których siły międzycząsteczkowe są w równowadze z siłami zewnętrznymi powodującymi upłynnienie.

W przypadku gruntów miękkoplastycznych i plastycznych bardzo często zdarza się tak, że maszyny zapadają się, następuje upłynnienie. Zaleca się podczas wykopów ostatnie warstwy wybrać ręcznie.

Właściwości fizyczne gruntów

-trójfazowy ośrodek rozdrobniony

1.Właściwości fizyczne- grunt jest traktowany jako materiał zbudowany z poszczególnych faz.

Podstawową cechą fizyczną jest uziarnienie, analiza co dzieje się w fazie stałej (V_s)

Klasyfikacja uziarnienia gruntu. Całkowity rozkład waha się

0% 40 2 0.05 0.002

-11-

Oznaczenie składu granulometrycznego

-dla gruntów sypkich- analiza sitowa

-dla gruntów spoistych- analiza areometryczna

-dla gruntów spoistych- analiza pipetowa analizy hydrometryczne

Po wykonaniu analizy granulometrycznej, wykonujemy przesianie. Obliczamy ile zostało zatrzymanych ziarn na poszczególnych sitach.

Krzywe uziarnienia:

Średnica efektywna (miarodajna)- d_e- jest to średnica cząstki gruntu, których wraz z mniejszymi w gruncie jest 2%.

d₁₀-średnica miarodajna d₁₀ jest to średnica cząstek gruntu, których wraz z mniejszymi jest w gruncie 10%.

Jeżeli występuje przegięcie na krzywej granulometrycznej to brak jest frakcji.

Z wykresu granulometrycznego można wyznaczyć średnice miarodajne; z przebiegu krzywej otrzymujemy wskaźnik różnoziarnistości (U).

U=

U<5 -grunt równoziarnisty,

5<U15 -grunt różnoziarnisty

U>15 -grunt bardzo różnoziarnisty

-grunty równoziarniste są to grunty pochodzenia eolicznego fluwialnego (są dobre do podsypek filtracyjnych)

-grunty o U>5 są dobre do zagęszczania (wymiana słabego podłoża)

Jeżeli d₁₀ i d₆₀ są bardzo małe, to grunty trudno filtrują.

k= -współczynnik filtracji.

Faza ciekła

-wilgotność- zawartość wody w porach gruntu

w=*100 [%], gdzie M_w- masa wody, M_d- masa szkieletu (M_d- lub uzyskanie stałej masy w stałej temperaturze, 105-110⁰C)

-wilgotność naturalna (W_n)- wilgotność jaką posiada grunt w zaleganiu, w złożach

-wilgotność optymalna (W_opt)- wilgotność, którą będą miały grunty, gdzie wszystkie pory, będą wypełnione wodą.

Badanie wilgotności optymalnej wykonuje się w aparacie Proctora

Tak należy dobierać grunt, aby miał on wilgotność optymalną. Projektuje się dla danego gruntu, gdy posiada on w_opt.

(nasypy-lotniska, pod drogi, wymiana gruntów, tworzenie warstw filtracyjnych.

Nie ma gruntów zagęszczonych !

-12-

-Gęstość objętościowa gruntu ()

[g/cm³], gdzie M.- masa gruntu, V-objętość gruntu

[kN/m³], gdzie -ciężar objętościowy.

, gdzie -gęstość szkiletu

piasek kwarcowy =2.65 [g/cm³]

kaolin =2.67

montmorilonit =2.34.

Zwykłe =2.4 do 3.2 [g/cm³]

Cechy określające porowatość:

-gęstość objętościowa szkieletu gruntowego

,

Porowatość to stosunek objętości porów do objętości gruntu.

V=V_p+V_s, n=

Trudności są w pomiarze objętości szkieletu

M_d=V*

=(1-n)*

n=, [1]

W gruntach spoistych jest inaczej, bo nie ma ziaren.

Wskaźnik porowatości (e), e=

-dla piasków i żwirów e=0.3 do 1

-dla gruntów spoistych e>1, dochodzi do 3

Wysokie e, to grunt pod wpływem obciążenia szybko się zagęszcza

-13-

Dla gruntów niespoistych wprowadzono parametr:

-Stopień zagęszczenia I_D

Parametrem wyznaczającym stan trwały między stanami max i min

I_D= [1], podany w jednościach

e_max i e_min są pewnymi stałymi dla danego gruntu. Każdy inny stan jest stanem pośrednim.

Podział stanu gruntu ze względu na zagęszczenie:

-stan luźny I_D0.33 (grunt słabonośny)

-stan średniozagęszczony 0.33<I_D0.61

-stan zagęszczony 0.67<I_D0.80

-stan bardzo zagęszczony I_D>0.80

Dla gruntów niespoistych parametrem wiodącym jest I_D, resztę można dobrać z tablic

Metody określania I_D:

a) laboratoryjne

b) polowe

-sondowanie dynamiczne

-sondowanie statyczne,

-sondy izotropowe,

-sondy geoelektryczne

(wyróżniamy sondy lekkie i ciężkie, wskaźnikiem liczba uderzeń N, {nauczyć się jeszcze więcej}

wg. Piszczyca I_D=0.426*logN+0.077 (sonda ITBZW, jest niewłaściwa)

-sondy izotropowe- mierzy się gęstość promieniowania izotropowego

-sondy statyczne- nowoczesne sondy

Potrzebny jest profil otworu.

Sondowanie nie jest miarodajne tuż nad lustrem wody (duże zagęszczenie). Po przekroczeniu lustra wody gwałtownie maleje zagęszczenie. 1m. nad wodą i 1m. pod nią są miarodajne i 20 cm od powierzchni terenu.

-14-

Do kontroli konstrukcji inżynierskiej badamy wskaźnik zagęszczenia

wskaźnik zagęszczenia

I_s=, I_s>0.95

Wskaźnik zagęszczenia I_s, najlepiej, że by był powyżej jedności.

Grunty spoiste, granice konsystencji i stany fizyczne gruntów spoistych

-konsystencja zwarta

-konsystencja plastyczna

-konsystencja płynna

Granice konsystencji:

-granica plastyczności (między konsystencją zwartą, a plastyczną)

-granica płynności (między konsystencją plastyczną, a płynną)

Granice płynności i plastyczności, wilgotność, która określa przejścia

-granica skurczalności (w_s) jest to taka wilgotność gruntu, przy której w miarę dalszego suszenia próbka nie wykazuje zmian objętości.

-granica plastyczności (w_p)- wolgotność w %, jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu gruntu wałeczek pęka po osiągnięciu 3 cm.

-granica płynności (w_l) wilgotność w %, jaką ma pasta gruntowa umieszczona w miseczce aparatem Casagrandego, gdy wykonana w nim bruzda zlewa się przy 25 uderzeniach miseczki o podstawę aparatu.

Metoda stożka Wasiliewa (stożek opadowy)

Granice te służą aby wyznaczyć stopień plastyczności I_L