Lab SCISLIWOSC.DOC

1.Ściśliwość gruntów

Ściśliwość jest to zdolność gruntu do odkształcania się pod wpływem obciążenia. Odkształcenie próbki podczas ściskania bez możliwości odkształcania bocznego może wynikać z :

·     usuwania wody z porów gruntu

·     usuwania powietrza z porów gruntu

·     przemieszczania wzajemnego ziaren

·     zgniatania ziaren

·     sprężystego odkształcania ziaren

·     sprężystego odkształcania powłoki wody błonkowej

·     sprężystego zmniejszania objętości powietrza w porach

Odkształcenia powodowane czynnikami wymienionymi w punktach a - d są odkształceniami trwałymi nieodwracalnymi natomiast powodowane czynnikami pozostałymi są odkształceniami sprężystymi.

Zależność między naprężeniami, a wysokością próbki gruntu nazywamy krzywą ściśliwości. Obciążając próbkę gruntu powodujemy zmniejszenie jej wysokości. Procesowi temu odpowiada krzywa ściśliwości pierwotnej. Następnie odciążamy próbkę obserwując wzrost jej wysokości spowodowany zanikiem odkształceń sprężystych. Tej czynności odpowiada krzywa odprężenia. Obciążając grunt po raz drugi posuwamy się po krzywej ściśliwości wtórnej, która przebiega początkowo poniżej krzywej ściśliwości pierwotnej aby następnie przeciąć ją i pokryć ją całkowicie. Obciążając i odciążając próbkę wielokrotnie w jednym zakresie obciążeń możemy całkowicie wyeliminować odkształcenia trwałe.

1.1. Edometryczny moduł ściśliwości

Do wyznaczenia krzywej ściśliwości pierwotnej, odprężenia i ściśliwości wtórnej służy przyrząd zwany edometrem. Za jego pomocą możemy wyznaczyć edometryczny moduł ściśliwości gruntu. Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej gruntu jest to stosunek przyrostu naprężenia do przyrostu całkowitego odkształcenia względnego.

Korzystając z wyników pomiaru edometrem, edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej możemy wyliczyć ze wzoru :

c - jest współczynnikiem poprawkowym dla błędów pomiaru odczytywanym z wykresu

Edometryczny moduł ściśliwości można wyznaczyć bezpośrednio w terenie poprzez obciążenie próbne. Znajduje to zastosowanie przy badaniach gruntu pod posadowienie budowli szczególnie wrażliwych na osiadanie oraz budowli wysokościowych.

Krzywą ściśliwości pierwotnej, wtórnej oraz odprężenia przedstawia poniższy rysunek

Schemat edometru

1.2. Współczynnik ściśliwości

Współczynnik ściśliwości jest to stosunek zmiany wskaźnika porowatości do naprężenia powodującego tę zmianę. Jeżeli naprężenie działające na grunt ulegnie zmianie to zgodnie z prawem ściśliwości gruntu zmianie ulegnie również wskaźnik porowatości. Współczynnik ściśliwości oznacza się literą a i interpretuje jako tangens kąta nachylenia prostej przeprowadzonej przez dwa punkty krzywej wyrażającej zależność pomiędzy naprężeniem a wskaźnikiem porowatości (krzywej ściśliwości). Z przebiegu krzywej ściśliwości wynika, że coraz większe naprężenia powodują coraz to mniejsze zmiany wskaźnika porowatości.

Na podstawie współczynnika ściśliwości możemy zorientować się o przydatności danego gruntu do posadowienia budowli. Znając współczynnik ściśliwości gruntu możemy też łatwo wyliczyć jego moduł ściśliwości zgodnie ze wzorem :

1.3. Ściśliwość gruntów makroporowatych

Gruntami makroporowatymi nazywamy grunty, których cząsteczki są mniejsze od porów. Do gruntów makroporowatych należą lessy. Mają one dużą wytrzymałość, czego dowodem jest zdolność do tworzenia stromych skarp. Jednak gdy nasycimy je wodą wykazują znaczne osiadanie. Grunty makroporowate badamy w edometrze podobnie jak inne grunty z tą jednak różnicą, że po osiągnięciu pewnych naprężeń w próbce suchej i po zmierzeniu jej osiadań nasycamy ją wodą obserwując przyrost osiadań przy tym samym stanie naprężenia. Wykres ściśliwości gruntów makroporowatych przedstawia poniższy rysunek.

Dla scharakteryzowania gruntów makroporowych wyznacza się wskaźnik osiadania zapadowego ze wzoru :

h’ - wysokość próbki gruntu przy obciążeniu przewidywanym w projekcie

h” - wysokość próbki przy obciążeniu jw. po całkowitym nasyceniu wodą

ho - wysokość próbki po obciążeniu równemu naprężeniom pierwotnym

Do gruntów makroporowatych o trwałej strukturze zaliczamy grunty o wskaźniku osiadania zapadowego imp<=0,02.

Do gruntów makroporowatych o nietrwałej strukturze (zapadowe) zaliczamy grunty o wskaźniku osiadania zapadowego imp>0,02.

Wyniki pomiarów

·     hśr=19.9mm

·     Dśr=64.73mm

·     A=3291mm2