instrukcja_bad_edometrycznych

Dr inż. Grzegorz Straż
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych pt:
EDOMETRYCZNE MODUŁY ŚCISLIWOŚCI GRUNTU
Wprowadzenie.
Zalecenia dotyczące badań gruntów w edometrze:
Zalecane stopnie wywoływanego naprężenia:
6, 12, 25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200 kPa.
Sugerowane przedziały czasowe odczytów:
0, 10, 20, 30, 40, 50 s, 1, 2, 4, 8, 15, 30 min, 1, 2, 4, 8, 24 h.
Następne odczyty, jeśli konieczne, mogą być wykonywane na początku, w środku i na
końcu każdego dnia pracy.
PARAMETRY OKREŚLANE PODCZAS BADAŃ EDOMETRYCZNYCH:
Jednostkowe odkształcenie pionowe próbki v[-]:
v 
H0  H f
H0
gdzie: Hf – wysokość próbki na końcu każdego z etapów obciążenia, H0 – pierwotna wysokość próbki
Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej E0ed; M0 [kPa]:
E0ed  M 0 
 'v
 v
lub
E0ed  M 0 
1
mv
gdzie: 'v – przyrost naprężeń pierwotnych, v – przyrost odkształceń, mv – współczynik
ściśliwości objetościowej
W analogiczny sposób oblicza się edometryczny moduł ściśliwości wtórnej i odprężenia.
Współczynik ściśliwości objetościowej mv [1/MPa]: mv 
Hi  H f
Hi
x
1000
 v 2   v1
gdzie: v1; v2; – naprężenie przed i po zmianie obciążenia, Hf – wysokość próbki na końcu każdego
z etapów obciążenia, Hi – wysokość próbki na początku każdego z etapów obciążenia.
Współczynnik porowatości początkowej e0 [-]:
e0 
s
1
d
d 
gdzie
100 
100  w
gdzie: s- gęstość właściwa szkieletu gruntowego, d- gęstość objetościowa szkieletu gruntowego,
- gęstość objętościowa gruntu, w – wilgotość.
Współczynnik porowatości ef [-]:
ef 
H f  Hs
Hs
gdzie: Hf – wys. próbki na końcu każdego z etapów obciążenia, Hs – równoważnik wysokościowy
cząstek stałych.
Równoważnik wysokościowy cząstek stałych Hs [mm]:
Hs 
md
s A
gdzie: md – masa szkieletu gruntowego, A – przekrój poprzeczny próbki, s- gęst. właściwa
szkieletu gruntowego.
Wskaźnik ściśliwości Cc [-] obliczany z liniowej części wykresu krzywej ściśliwości:
Cc 
 e
 log  ' v
Gdzie: e – zmiana wskaźnika porowatości, log’v – zmiana logarytmu zadanego nacisku (wg
Rys.17.1.).
Tab.18.1. Przykładowe wartości gęstości
właściwej szkieletu gruntowego.
Rys.18.1. Zmiana naprężenia efektywnego
i wskaźnika porowatości dla przyrostu
obciążenia i odciążenia [13].
Rodzaj gruntu
s [g/cm3]
Piaski
Piaski pylaste
Pyły i pyły piaszczyste
Piaski gliniaste
Piaski i pyły próchnicze
Pyły
Gliny
Gliny zwięzłe
Iły
2,65 – 2,67
2,65 – 2,66
2,66 – 2,67
2,66 – 2,68
2,30 – 2,64
2,65 – 2,67
2,67 – 2,68
2,68 – 2,71
2,70 – 2,75
Wskaźnik odprężenia Cs [-] obliczany z liniowej części wykresu krzywej odprężenia:
Cs 
 e
 log  ' v
Gdzie:
e – zmiana wskaźnika porowatości, log’v – zmiana logarytmu zadanego odprężenia
Współczynnik ściśliwości wtórnej C [-] obliczany z liniowej części wykresu krzywej
ściśliwości wtórnej względem czasu:
C 
H
Hi
x
1
 log t
Gdzie:
H – zmiana wysokości próbki względem czasu, log t – zmiana logarytmu czasu (wg Rys.18.2.).
Objaśnienia:
a - jeden cykl logarytmowy
x - czas (min)
y - odczyt czujnika osiadania (mm × 10-3)
C 
25 x10 3
 0,00125
20
Rys.18.2. Wyprowadzenie współczynnika ściśliwości wtórnej Cα wg[13].
Czas
0
10’’
20’’
30’’
40’
50’’
1’
2’
4’
8’
15’
30’
wys. próbki
Zmiana
25-12,5 kPa
wys. próbki
Zmiana
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
50-100 kPa
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
50-25 kPa
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
25-50 kPa
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
100-50 kPa
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
12,5-25 kPa
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
200-100 kPa
z czujnika
Średnia
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
0–12,5 kPa
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
z czujnika

z czujnika

Odczyt
Czas
Odczyt
WYNIKI BADAŃ:
BADANIE ŚCIŚLIWOŚCI PIERWOTNEJ GRUNTU
100-200 kPa
Odczyty z czujników
0
10’’
20’’
30’’
40’
50’’
1’
2’
4’
8’
15’
30’
BADANIE ODPRĘŻENIA GRUNTU
12,5-0 kPa
Odczyty z czujników
BADANIE ŚCIŚLIWOŚCI WTÓRNEJ GRUNTU

0–12,5 kPa
12,5-25 kPa
25-50 kPa
50-100 kPa
100-200 kPa
wys. próbki
Zmiana
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
z czujnika
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
z czujnika
Średnia
Odczyt
wys. próbki
Zmiana
z czujnika
Czas
Odczyt
Odczyty z czujników
0
10’’
20’’
30’’
40’
50’’
1’
2’
4’
8’
15’
30’
Wysokość próbki H [mm]
Wykres ściśliwości gruntu:
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Zadane naprężenie normalne  [kPa]
Skalę pionową wykresu należy dobrać w zależności od uzyskanych wyników.
Wysokość próbki H [mm]
Wykres konsolidacji gruntu:
1
10
100
1000
10000
Czas [s]
Skalę pionową wykresu należy dobrać w zależności od uzyskanych wyników.
Wskaźnik porowatości e [-]
Wykres zależności wskaźnika porowatości od zmiany naprężenia:
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Zadane naprężenie normalne  [kPa]
Skalę pionową wykresu należy dobrać w zależności od uzyskanych wyników.
PODSUMOWANIE I WNIOSKI:
Rodzaj
W [%]
[g/cm3]
d[g/cm3]
s[g/cm3]
0–12,5
12,5-25
25-50
50-100
100-200
Podstawowe cechy gruntu
Zakres naprężeń [kPa]
PARAMETRY ŚCIŚLIWOŚCI
Edometryczny moduł
M0 = E0ed
ściśliwości pierwotnej
[kPa]
Edometryczny moduł
M = Eed
ściśliwości wtórnej
[kPa]
Współczynnik
CC
ściśliwości pierwotnej
Wskaźnik odprężenia
Cs
Współczynnik
C
ściśliwości wtórnej
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………