LABORATORYJNE BADANIA GRUNTÓW

Laboratoryjne badania gruntów dają wiedzę o stanie fizycznym gleby, która ma kluczowe znaczenie dla decyzji dotyczących projektów budowlanych i infrastrukturalnych. Tego typu analizy przeprowadza się między innymi w celu wyboru odpowiedniej metody fundamentowania czy też określenia warunków gruntowych na potrzeby budowy mostów, wiaduktów i autostrad.

W BGiS świadczymy analizy laboratoryjne z wykorzystaniem najnowocześniejszego sprzętu i oprogramowania. Kładziemy szczególny nacisk na szybkie, wydajne, ale i ostrożne obchodzenie się z próbkami, dzięki czemu nasze badania dostarczają rzetelnych danych odzwierciedlających warunki panujące w terenie. Analizy gruntów przeprowadzamy zawsze z zachowaniem najwyższej precyzji i staranności.

Analiza makroskopowa

Każdorazowo po otrzymaniu próbek gruntów dokonujemy analizy makroskopowej we własnym laboratorium celem potwierdzenia prawidłowości rozpoznania gruntu podczas wiercenia.

Analiza makroskopowa pozwala na określenie rodzaju oraz stanów gruntów. Określenie rodzaju rozpoczyna się od określenia spoistości. W wyniku prób rozmakania, rozcierania w wodzie oraz wałeczkowania, określa się rodzaj gruntu oraz stan, w jakim grunt występuje. Podczas badań makroskopowych w sposób organoleptyczny określa się ilość wody, jaka znajduję się w gruncie, a przy użyciu 20% kwasu solnego zawartość węglanów. W końcowej fazie, można określić na świeżym przełamie odcień i intensywność barw gruntu.

Wilgotność gruntu

Aby wyznaczyć wilgotność naturalną wykorzystuje się grunt o naturalnej wilgotności. Bezpośrednio po umieszczeniu 2 prób w naczyniu o znanej masie dokonuje się ich ważenia, a następnie suszy w temperaturze 105 – 1100C do stałej masy. Po ostudzeniu ponowie waży się próbkę wraz z naczyniem i określa wilgotność naturalną. Wynik stanowi średnia arytmetyczna, co najmniej dwóch pomiarów, których różnica nie przekracza 5% wartości średniej.

Granica płynności – aparat casagrande’a

Badanie polega na określeniu wilgotności sporządzonej pasty gruntowej.
W umieszczonej w miseczce aparatu Casagrande’a wykonuje się pastę gruntową, w której wykonuje się bruzdę. Podczas badania bruzda zlewa się na długości 10 mm i wysokości 1 mm przy określonej liczbie uderzeń.

Oznaczenie granicy płynności metodą penetrometru stożkowego

Pastę gruntową umieszcza się w miseczce aparatu. Następnie w pastę gruntową wpada standaryzowany stożek pod własnym ciężarem w określonym czasie. Kolejno dokonuje się odczyt na jaką głębokość stożek zagłębił się w paście gruntowej. Zawartość wody (procentowa), która daje 20 mm penetrację próbki jest przyjęta za granicę płynności.

Analiza areometryczna

Analiza areometryczna stosowana w gruntach spoistych. Badanie to polega na ustaleniu składu granulometrycznego próbki na podstawie sedymentacji cząstek mineralnych w zawiesinie wodnej. Oznaczanie zmian gęstości zawiesiny wykonuje się za pomocą areometru.

Analiza granulometryczna

Badanie składu granulometrycznego gruntu polega na określeniu zawartości poszczególnych frakcji.
Podstawowe badanie dla gruntów niespoistych to analiza sitowa, która polega to na przesianiu, pobranego i wysuszonego gruntu przez sita o określonych wymiarach oczek w wyniku czego ziarna o odpowiednich średnicach pozostają na kolejnych sitach. Służy do tego wytrząsarka, na której ustawia się w kolumnę komplet suchych i czystych sit, tak aby na dole znajdowało się najmniejsze oczka, a nad nim były sita z kolejno coraz większymi dziurkami. Po zważeniu oddzielonych klas można wyliczyć skład badanej próby. Na samym dole umieszcza się płaskie naczynie do zbierania najdrobniejszych frakcji przesiewu.

Zawartość części organicznych (IOM)

Z przygotowanej odpowiednio próbki należy odważyć potrzebną ilość gruntu. Następnie tygielek wraz z gruntem wyprażyć w temp. 600 – 8000C przez, co najmniej 4 godz. Wynik podawany jest jako procentowa zawartość strat masy przy prażeniu.

Pęcznienie gruntu

Badanie pęcznienia gruntów to procentowe określenie maksymalnej wartości pęcznienia próbki gruntu pod wpływem działania wody, przy uniemożliwieniu bocznej rozszerzalności próbki. Badaną próbkę gruntu umieszcza się w aparacie Wasiliewa, która pęczniejąc działa na trzpień czujnika. 

CBR – kalifornijski wskaźnik nośności

Badanie CBR to zależność pomiędzy siłą a penetracją, która jest określana, kiedy cylindryczny trzpień o znormalizowanej powierzchni przekroju poprzecznego jest wciskany z określoną prędkością w próbce mieszanki, ograniczonej formą.
Badanie polega na odpowiednim przygotowaniu próbki, a następnie jej zagęszczeniu przy odpowiedniej wilgotności w cylindrze CBR, nasyceniu wodą i poddaniu próbie penetracji standardowym trzpieniem.
Kalifornijski wskaźnik nośności wyznacza się na podstawie zależności:

CBR = P/P_s * 100

gdzie:
P – siła potrzebna do wciśnięcia trzpienia w badany grunt na głębokość 2,50 mm lub 5,00 mm ze stałą prędkością 1,27 mm/min [N];
PS – siła standardowa potrzebna do wciśnięcia trzpienia w grunt standardowy na głębokość 2,50 mm lub 5,00 mm ze stałą prędkością 1,27mm/min [N].

Badanie nasiąkliwości i pomiar pęcznienia

Cylindry z zagęszczonym gruntem zaopatrzono w płytkę perforowaną oraz obciążniki pierścieniowe, a na cylinder nałożono trójnóg wraz z czujnikami. Przygotowane cylindry umieszczono w zbiornikach, które napełniono wodą.
Pomiary pęcznienia na czujniku dokonano przez 15, 30 min oraz po godzinie. Kolejne odczyty wykonywano po 24 h przez 4 doby. Po zdjęciu przyrządów do pomiaru pęcznienia oraz obciążenia ponownie wykonuje się test penetracji.

Badanie proctora

Aparat Proctora (znany także pod nazwą: ubijak Proctora) jest urządzeniem używanym do określenia wilgotności optymalnej gruntu, czyli takiej jego wilgotności, przy której możliwe jest osiągnięcie jego najwyższego zagęszczenia.
Podczas badania Proctora przygotowuje się próbki gruntu, które umieszcza się w cylindrze i ubija tłokami. Do badanej próbki dolewa się wodę w kilku cyklach, za każdym razem coraz mniej. Badanie przeprowadza się do momentu, w którym masa gruntu zacznie się zmniejszać,  dzięki czemu można ustalić, przy jakiej wilgotności próbka zagęszczała się najsilniej pod wpływem ubijania.

Aparat bezpośredniego ścinania

Aparat AB służy do oznaczania parametrów wytrzymałościowych (spójność i kąt tarcia wewnętrznego). Badanie obrazuję wytrzymałość próbek gruntu na ścinanie w wyniku przykładania siły ścinającej ze stałą prędkością w kierunku prostopadłym do 2 przeciwległych boków próbek o przekroju kwadratowym. Zarówno wielkość przykładanej siły ścinającej oraz prędkość odkształceń, uwarunkowana jest od rodzaju gruntów.

Badania edometryczne

Badanie ściśliwości polega na wykorzystaniu zdolności gruntu do zmniejszenia objętości na skutek stopniowo przyłożonego obciążenia bez możliwości bocznej rozszerzalności. Badana próbka NNS umieszczana jest w edometrze w metalowym pierścieniu, odkształca się tylko w kierunku działającej siły. Miarą ściśliwości jest edometryczny moduł ściśliwości – współczynnik proporcjonalności miedzy naprężeniem i odkształceniem.