3

       POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

LABORATORIUM MECHANIKI GRUNTÓW

Ćwiczenie laboratoryjne nr 4:

ŚCIŚLIWOŚĆ

                        GRUNTÓW

Część teoretyczna

Ściśliwość – zdolność gruntu do zmniejszania swojej objętości pod wpływem obciążania

Grunt poddany obciążeniu, bez możliwości bocznego rozszerzania, odkształca się, zmniejszając swoją objętość na skutek:

-          usuwania z gruntu wody wolnej i kapilarnej,

-          przesuwania się cząstek gruntu względem siebie i zajmowanie przez nie bardziej statecznego położenia,

-          usuwania z gruntu pęcherzyków powietrza,

-          zgniatanie niektórych ziarenek gruntu,

-          sprężystego odkształcania powłoki wody błonkowej,

-          sprężystego odkształcania cząstek gruntu,

-          sprężystego zmniejszania objętości powietrza zamkniętego w porach gruntu.

Do wyznaczania krzywych ściśliwości służy aparat zwany edometrem.

Krzywa ściśliwości pierwotnej – graficzne przedstawienie zależności zmiany wysokości próbki od wielkości obciążania przy pierwotnym obciążaniu próbki w edometrze.

Krzywa odprężenia – graficzne przedstawienie zależności zmiany wysokości próbki od wielkości obciążenia przy odciążaniu czyli stopniowym zdejmowaniu obciążenia w czasie badania w edometrze.

Krzywa ściśliwości wtórnej – graficzne przedstawienie zależności zmiany wysokości próbki od wielkości obciążenia przy powtórnym obciążaniu próby.

Edometryczny moduł ściśliwości – jest to stosunek przyrostu naprężeń do jednostkowego zmniejszenia wysokości próbki wywołanymi tymi naprężeniami.

gdzie:

M0 – edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej wyznaczany na podstawie
         wykresu ściśliwości pierwotnej.

M - edometryczny moduł ściśliwości wtórnej wyznaczany na podstawie
         wykresu ściśliwości wtórnej.

Dd’i –   przyrost obciążenia  

ei – względne odkształcenie

Dhi – zmniejszenie wysokości próbki po zwiększeniu naprężenia Dd’i

hi-1 – wysokość próbki w edometrze przed zwiększeniem naprężenia z d’i-1 do d’i

Współczynnik ściśliwości – jest to stosunek przyrostu wskaźnika porowatości do przyrostu naprężeń, które spowodowały przyrost wskaźnika porowatości.

gdzie:

ai – współczynnik ściśliwości,

Dei – zmiana wskaźnika porowatości przy zmianie naprężenia o Dd’i

Dd’i – przyrost obciążenia  

Wskaźnik ściśliwości – określa się na podstawie nachylenia pierwotnej krzywej ściśliwości, narysowanej w skali półlogarytmicznej, według wzoru.

gdzie:

Dei – zmiana wskaźnika porowatości przy zmianie naprężenia o Dd’i

Część obliczeniowa

Badanym gruntem była: GLINA stan: PLASTYCZNY [G pl]

Podstawowe cechy fizyczne odczytuję z odpowiednich tabel, i tak:

gęstość objętościowa:                               r=2,05 [g/cm3]

ciężar objętościowy:                                           g=20,11  [KN\m3]  

gęstość właściwa:                                     rs=2,67 [g/cm3]

ciężar właściwy:                                                  gs=26,19 [KN\m3]  

wilgotność naturalna:                                    w=21%

Obliczenie gęstości objętościowej szkieletu gruntowego:

Obliczenie wskaźnika porowatości ze wzoru:

Obliczenie wskaźników porowatości dla poszczególnych obciążeń ze wzoru:

gdzie:

e0 – porowatość gruntu w stanie naturalnym (przed obciążeniem),

h0 – wysokość próby przed obciążeniem,

Dhi – przyrost osiadań,

Obliczenie modułu ściśliwości pierwotnej

Obliczenia modułów ściśliwości, wskaźnika ściśliwości i współczynnika ściśliwości przeprowadzone są dla przedziału obciążeń 50-100 kPa.

Obliczenie modułu ściśliwości wtórnej

Obliczenie współczynnika ściśliwości

Obliczenie wskaźnika ściśliwości