Pobierz szczegółowe informacje (pdf 77kb)

Badania laboratoryjne
Badania polowe
Analizy kompleksowe
BADANIE CIŚNIENIA SSANIA
Badanie ciśnienia ssania wykonujemy metodami:
• Bibuły filtracyjnej,
• Talerzy ciśnieniowych,
• Tensjometryczną,
• Psychrometryczną.
Metoda bibuły filtracyjnej stosowana jest jako standardowe oznaczenie ssania matrycowego i całkowitego
według normy ASTM D 5298. Zasada badania polega na oznaczeniu wilgotności odpowiednio cechowanej bibuły
filtracyjnej, która jest umieszczana na powierzchni próbki gruntu. Próbka gruntu wraz z bibułą jest zamykana w
szczelnej komorze (próbniku), aż do osiągnięcia równowagi wilgotnościowej między próbką gruntu, bibułą filtracyjną
i powietrzem w zamkniętym próbniku.
Ssanie całkowite bada się stosując 2 krążki bibuły odizolowane od próbki obojętnym ekranem, natomiast ssanie
matrycowe - zapewniając bezpośredni kontakt bibuły z próbką gruntu i umieszczając 3 krążki bibuły w pojemniku. W
pierwszym przypadku oznacza się wilgotność obu bibuł, przyjmując jako wynik średnią z dwóch pomiarów, w drugim
przypadku oznacza się wilgotność tylko środkowej bibuły z potrójnej warstwy. Wartość ssania gruntu odczytuje się z
zależności uzyskanej podczas cechowania bibuły filtracyjnej dla określonej wilgotności. Zakres pomiarowy metody
jest szeroki i wynosi od 2 do 6,2 pF.
Stanowisko do wyznaczania charakterystyk retencji gruntów spoistych – Soil Moisture (USA) – talerze
ciśnieniowe
Głównymi składnikami aparatu są: komora ciśnieniowa, porowaty, ceramiczny talerz i kompresor dostarczający
ciśnienie. Na początku badania talerz zostaje nasycony wodą i zamknięty szczelnie w komorze ciśnień. Poziom
ssania gruntu jest wymuszony dowolnie ustalonym ciśnieniem panującym wewnątrz komory. Zadane ciśnienie ma
na celu wyparcie pewnej ilości wody zawartej w ośrodku ceramicznym oraz zawartej w badanej próbce gruntu
i doprowadzenie całego układu do stanu równowagi. Ilość wody, jaka pozostanie w badanym gruncie, jest zależna
od przyłożonego ciśnienia zewnętrznego i od zdolności gruntu do zatrzymania określonej ilości wody, czyli od jego
ssania. Dzięki tej metodzie można wykonać szereg oznaczeń dla badanego gruntu przy różnych ciśnieniach
wewnętrznych. Wyniki tych oznaczeń przedstawia się w postaci krzywych ssania (lub krzywych retencji)
przedstawiających zależność ssania gruntu od jego wilgotności. Metoda umożliwia pomiar ciśnienia ssania do pF
4,2, czyli do 1600 kPa.
Metoda tensjometryczna
- metoda bezpośredniego pomiaru ciśnienia ssania, stosowana zarówno
w laboratorium jak i w warunkach polowych. Tensjometr składa się z ceramicznej końcówki, połączonej za
pomocą nieodkształcalnych przewodów z przyrządem mierzącym ciśnienie ssania. Po osiągnięciu równowagi
pomiędzy gruntem a systemem pomiarowym, ujemne ciśnienie wody w gruncie będzie równe ciśnieniu w
tensjometrze. Metoda ta umożliwia pomiar ciśnienia matrycowego w zakresie do 90 kPa
Psychrometr jest typem wilgotnościomierza pozwalającym na pomiar względnej wilgotności gruntu. Składa się
z półprzepuszczalnej, ceramicznej obudowy chroniącej termoelement złożony z dwóch różnych metali. Najczęściej
stosuje się przewody z konstantanu (stop Cu-Ni) i miedzi bądź chromelu (stop Ni-Cr), które złączone końcami
stanowią czuły punkt pomiarowy. Punkt ten w wyniku efektu Peltiera kondensuje parę wodną z przestrzeni
zamkniętej ceramiczną obudową. Wilgotność względna gazu znajdującego się w tej przestrzeni jest w stanie
równowagi z wilgotnością otaczającego gruntu. Po krótkotrwałym nagromadzeniu się wilgoci na końcówce
następuje odparowanie, w wyniku którego zgodnie z efektem Seebecka powstanie w obwodzie niewielkie napięcie
elektryczne. Wartość tego napięcia można zmierzyć przy pomocy mikrowoltomierza, a zależy ono od ilości
skondensowanej pary wodnej na końcówce pomiarowej. Psychrometry umożliwiają wiarygodne pomiary w
zakresie ssania od 3.0 do 6.5 pF.
Wyznaczanie wartości ssania gruntów, szczególnie ekspansywnych, jest niezbędne przede wszystkim w
celu oceny potencjalnych możliwości zmian objętości podłoża gruntowego, ale także dla prawidłowego
wyznaczenia parametrów mechanicznych tego gruntu do celów projektowych. Na podstawie kształtu i przebiegu
krzywej charakteryzującej układ grunt–woda można uzyskać szereg informacji odnośnie potencjalnej możliwości
danego gruntu do wchłonięcia wody lub jej utraty przy przejściu z danego poziomu ssania na wyższy lub niższy
poziom, a także aktualnego poziomu ssania na podstawie informacji o aktualnej wilgotności/nasyceniu badanego
gruntu. Mając takie informacje można wnioskować o skurczu lub pęcznieniu gruntu, a więc prognozować procesy
deformacji podłoża.
Zakład Geologii Inżynierskiej www.geo.uw.edu.pl/IHIGI/pol/instytut/inst_jednostki_inz.html
Laboratorium Zakładu Geologii Inżynierskiej www.geo.uw.edu.pl/IHIGI/labzgi
e-mail: [email protected]
ul.Żwirki i Wigury 93 02-089 Warszawa