WYKŁAD IV – 03.11.2010
1. Sposoby prezentacji wyników uziarnienia gruntów: histogram, krzywa kumulacyjna (dystrybuanta uziarnienia), trójkąt Fereta.
2. Kumulanta uziarnienia w skali prawdopodobieństwa – krzywa Vishera.
3. Podstawowe statystyczne parametry uziarnienia:
Mz = φ16 + φ50 + φ84/3
σ = φ84 – φ16/4 + φ95 – φ5/6,6
4. Wysortowanie osadów (sedymentologicznie):
a. <0,35 – osad bardzo dobrze wysortowany
b. 0,35-0,5 – osad dobrze wysortowany
c. 0,5-1 – osad średnio wysortowany
d. 1-2 – osad słabo wysortowany
e. 2-4 – osad bardzo słabo wysortowany
f. >4 – osad nie wysortowany
5. Z wykresów krzywych uziarnienia można wyznaczyć:
a. Procentowe zawartości poszczególnych frakcji (niezbędne do określenia rodzaju gruntu)
b. Średnice cząstek d10, d30, d60 (niezbędne do określenia wskaźników uziarnienia gruntu) oznaczające średnice cząstek, które wraz z mniejszymi stanowią 10, 30, 60 %
6. Uziarnienie charakteryzują dwa wskaźniki:
a. Wskaźnik krzywizny uziarnienia:
C = d230/(d10 x d60)
b. Wskaźnik różnoziarnistości (uziarnienia gruntów):
U = d60/d10
7. Zależnie od wskaźnika różnoziarnistości grunty dzieli się na:
a. Równoziarniste gdy 1< U <= 5 (np. piaski wydmowe, lessy)
b. Różnoziarniste gdy 5 < U <= 15 (np. gliny holoceńskie)
c. Bardzo różnoziarniste gdy U > 15 (np. gliny zwałowe, pospółki)
8. Grunt jest dobrze uziarniony, jeżeli C = 1 do 3, a U > 4 (dla żwirów) lub U > 6 (dla piasków).
9. Parametry wyliczane z krzywych granulometrycznych:
Wzór Hazena:
khazena = C x (d10)2 x (0,7+0,03 x T) [m/doba]
C = 1200 dla U = 1; C = 800 dla U = 2-4; C = 400 dla U = 5
Wzór amerykański:
kUSA = 0,36(d20)2,3 [cm/g]
dla d20 (0,01-2,0 mm)
Odsączalność hydrauliczna:
m = 0,117 pierwiastek siódmego stopnia z k
m wg kozerskiego = 0,027+0,342 x N0,174
N = d60/pierwiastek kwadratowy z U2
U2 = d60/d5
hk = 30,81/dph, gdzie dph – średnia średnica porów [mm]
dph = 0,455 x pierwiastek szóstego stopnia z U x e x d17
gdzie e = wskaźnik porowatości
10. Wzorce obtoczenia i kulistości ziaren.
11. Fizykochemiczne oddziaływanie cząstek gruntowych – Miejscem występowania zjawisk natury fizykochemicznej jest powierzchnia graniczna będąca powierzchnią kontaktu pomiędzy fazą stałą (cząstkami) i fazą ciekłą (wodą lub roztworem różnych związków chemicznych).
Wielkość powierzchni granicznej w przeliczeniu na jednostkę objętości danego gruntu nazywa się powierzchnią właściwą. Im drobniejsze są cząstki danego ośrodka, tym większa jest jego powierzchnia właściwa i tym większa jest jego aktywność fizykochemiczna.
Zjawiska fizykochemiczne mają wpływ na:
a. Jakość i pracę gruntu,
b. Strukturę gruntu, ściśliwość i wytrzymałość
Intensywność zjawisk zależy do:
a. Składu mineralnego ich ziaren i cząstek,
b. Składu chemicznego roztworu wodnego znajdującego się w porach gruntu
c. Wielkości powierzchni granicznej
Im drobniej ziarniste grunty, tym większa powierzchnia graniczna!
12. Wzór Hansena-Lundgrena:
φ = 36o + φ1+ φ2+ φ3+ φ4
gdzie:
φ – kąt tarcia
φ1 – współczynnik obtoczenia, jeżeli ziarna są kanciaste, to +1 o, średnio obtoczone to 0 o, bardzo dobrze obtoczone -3 o
φ2 – współczynnik rodzaju gruntu, jeżeli piaski to 0 o, pospółki + 1 o, żwir + 2 o
φ3 – współczynnik wysortowania: -3 o dla U<5, 0 o dla U od 5 do 15, +3 o dla U>15
φ4 – współczynnik zagęszczenia: -6 o dla gruntów luźnych, 0 o dla gruntów średnio zagęszczonych, +6 o dla gruntów zagęszczonych
13. Przegląd parametrów fizycznych.
Parametry fizyczne gruntu: podstawowe (wyznaczane); pochodne (obliczne).
14. Podstawowe cechy/parametry fizyczne gruntów:
a. Wilgotność [w]
b. Gęstość właściwa [ρs]
c. Gęstość objętościowa [ρ]
Cechy te oznaczane są na podstawie badań laboratoryjnych
15. Pochodne cechy/parametry fizyczne gruntu:
a. Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego [ρd]
b. Porowatość n i wskaźnik porowatości e
c. Wilgotność całkowita wr i stopień wilgotności Sr
d. Stopień zagęszczenia Id i wskaźnik zagęszczania Is
e. Wskaźnik plastyczności Ip i stopień plastyczności IL
16. Składniki gruntu: woda błonkowa, pęcherzyki powietrza, wolna woda (patrz Wyk.3)
V = Vs + Vw + Va = Vs + Vp
gdzie
V – całkowita objętość gruntu,
Vs – objętość szkieletu gruntowego,
Vw – objętość wody,
Va – objętość powietrza
17. Woda w środowisku geologiczno-inżynierskim (rys.1). Wody związane, wolne oraz kapilarne.
18. Typ wód gruntowych:
a. Wody zaskórne – występują przejściowo, blisko powierzchni terenu, na lokalnych soczewkach gruntów mało przepuszczalnych, leżących powyżej zwierciadła właściwej wody gruntowej
b. Wody gruntowe właściwe stanowią ciągły poziom wodonośny, występują na większej głębokości i zalegają na znacznym obszarze. Są oddzielone od powierzchni terenu strefą aeracji, nieraz znacznej miąższości.
19. Podpiętrzanie zwierciadła wód gruntowych – np. pod wpływem fundamentów.
20. Rodzaje wód występujących w gruncie (wg Lebiediewa).
Rodzaje wody w gruncie klasyfikuje się na podstawie jej stanu skupienia (stały, ciekły, gazowy), ruchliwości i wzajemnego oddziaływania na cząstki gruntowe. Przyjmuje się, że w podłożu występuje woda:
a. W postaci pary
b. Związana:
i. Silnie związana – higroskopijna
ii. Słabo związana – błonkowata
c. Wolna:
i. Kapilarna
ii. Grawitacyjna
d. Krystalizacyjna i chemicznie związana
e. W stanie stałym
...
a_ziomek