Wilgotność gruntów spoistych: rodzaje i pomiar

Szczegóły: Opublikowano: 17. March 2026

Aby określić obciążenia, które może przenieść dany grunt, zaprojektować odpowiedni fundament (z uwzględnieniem wzajemnego oddziaływania na siebie podłoża i obiektu budowlanego), a oprócz tego dobrać właściwy sprzęt i metodę wykonywania robót ziemnych, należy ustalić geotechniczne warunki jego posadowienia. Rodzaj i zakres badań oraz zakres i forma opracowywanej dokumentacji geotechnicznej zależą od kategorii geotechnicznej, do której dany obiekt zostanie zaliczony zgodnie z PN-B-02479:1998.

Laboratoryjne badania gruntów to istotne narzędzia w dziedzinie gruntoznawstwa, mające znaczący wpływ na sektor inżynierii i budownictwa. Wiedza na temat stanu gruntów przed przystąpieniem do wykonywania zaplanowanych prac pozwala na właściwe dostosowanie technologii i materiałów, co jest kluczowe dla trwałości i bezpieczeństwa konstrukcji. Inwestycja w laboratoryjne badanie gruntu to sposób na uniknięcie błędów konstrukcyjnych oraz potencjalnie kosztownych konsekwencji związanych z nieprawidłowym przygotowaniem terenu. Laboratoryjne badania gruntów wykonywane są zgodnie z normami obowiązującymi na terenie krajów, jak również normami europejskimi oraz międzynarodowymi.

Badania polowe gruntów spoistych

Badania polowe są kluczowe dla oceny właściwości gruntów spoistych w warunkach naturalnych. Do najczęściej stosowanych metod należą:

Wykopy badawcze (doły próbne): Polegają na wykonaniu otworów badawczych z przeprowadzeniem badań gruntów i wód gruntowych oraz pobraniu próbek gruntów zalegających w podłożu. Zaletą tych badań jest możliwość pobrania gruntu w taki sposób, że nie narusza to jego struktury oraz dość dokładnego odtworzenia przekroju poprzecznego podłoża. Wykopy badawcze wykonuje się także dla potrzeb próbnych obciążeń gruntu tzw. płytą sztywną oraz przy odkrywkach fundamentów.

Wykopy badawcze wykonuje się poza obrysem projektowanych obiektów.
Wymiary boku dołu o kształcie prostokąta wynoszą 1,0-4,0 m z lekkim nachyleniem skarp, na jednej ze ścian wykonuje się półeczkę, z której pobiera się próbki przez wciskanie cylindra.
Wykopy badawcze pozwalają ocenić rodzaj i stan gruntu na podstawie obserwacji ścian i dna wykopu.

Wiercenia badawcze: Są podstawowym badaniem polowym. Polegają na wykonaniu otworów w badanym gruncie na głębokości do kilkunastu metrów oraz pobraniu próbek gruntu i wody do dalszych badań. Umożliwiają ustalenie układu warstw gruntów, poziomu wody gruntowej oraz dokonanie oceny rodzaju i właściwości gruntów. próbek dokonuje się oceny uwarstwienia gruntów oraz sporządza przekroje geotechniczne w miejscu lokalizacji projektowanego obiektu.

Wiercenia udarowe stosowane są głównie w gruntach skalistych.

Sondowania: Zaleca się stosować dla jakościowej oceny zmienności gruntów na różnych głębokościach. Badania te polegają na pogrążeniu w gruncie sond o różnych końcówkach (ostrzach) przez wciskanie, wbijanie lub wkręcanie, oraz oznaczeniu występujących podczas sondowania oporów gruntów. W przypadku obu sondowań pojawia się opór statyczny i dynamiczny gruntu pod końcówką sondy i wzdłuż jej pobocznicy. Opór statyczny przy wciskaniu sondy w grunt qstat mierzy się bezpośrednio w czasie badania, natomiast opór dynamiczny qdyn określa się na podstawie odpowiedniej zależności.

Sondowanie pozwala na ocenę stopnia zagęszczenia gruntu na różnych głębokościach, gdyż wynik sondowania podawany jest na 10 cm wpędu sondy dzięki czemu jesteśmy w stanie stwierdzić, w którym momencie grunt zaczyna tracić parametr zagęszczenia np.

Makroskopowe badania gruntów

Makroskopowe badania gruntów są wykonywane zazwyczaj w terenie, jako badanie próbek gruntu pobranych z otworów wiertniczych lub wykopów badawczych. Celem ich jest wstępne określenie rodzaju, stanu wilgotności i spoistości gruntów.

Próba wałeczkowania służy do oceny spoistości gruntu. Polega na formowaniu 3-milimetrowego wałeczka z 7-milimetrowej kulki gruntu przez przetoczenie jej kciukiem na dłoni.
Próba rozcierania gruntu spoistego polega na rozcieraniu grudki gruntu dwoma palcami zanurzonymi w wodzie.
Próba rozmakania polega na wysuszeniu grudki gruntu o określonej średnicy, umieszczeniu jej na siatce i całkowitym zanurzeniu w wodzie.

Laboratoryjne badania gruntów spoistych

Badania laboratoryjne próbek gruntu pobranych w trakcie badań polowych mają na celu dostarczenie dodatkowych niezbędnych danych do obliczeń posadowienia projektowanego obiektu budowlanego. W badaniach tych oznacza się właściwości fizyczne, mechaniczne oraz stany gruntów niespoistych (sypkich) sypkich spoistych według PN-86/B-02480 i PN-88/B-04481.

Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu

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.

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.

W umieszczonej w miseczce aparatu Casagrande’a wykonuje się pastę gruntową, w której wykonuje się bruzdę. 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.

Analiza areometryczna stosowana w gruntach spoistych. Badanie to polega na ustaleniu składu granulometrycznego próbki na podstawie sedymentacji cząstek mineralnych w zawiesinie wodnej.

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.

Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum

Ideą badań konsolidacji to określenie zmian objętości próbki w funkcji czasu, a sam proces może być wywołany obciążeniem zewnętrznym lub zmianami naprężeń pierwotnych. Badanie konsolidometrem CRS to jeden z nowoczesnych badań konsolidacji, który umożliwia badanie konsolidacji ze stałą prędkością odkształcenia (CRS - constant rate of strain). Badanie jest możliwe do realizacji w edometrach, które umożliwiają obciążenie rosnące w sposób ciągły (CL - continuous loading) w specjalistycznej komorze konsolidacyjnej.Konsolidometr typu CRS może zadawać ciśnienie wsteczne i mierzyć ciśnienia porowe w zakresie do 1 MPa (wersja niskociśnieniowa) lub 20 MPa (wersja wysokociśnieniowa). Współpracując z kontrolerami i oprogramowaniem GDS system może sam wykonywać całe badanie od początku do końca. Rozkład obciążeń określa użytkownik, zadając stałą szybkość odkształcania. W typowym badaniu edometrycznym naprężenie zadawane jest w sposób skokowy. Natomiast w konsolidometrze próbka obciążana jest stopniowo, a jej odkształcenie osiowe zwiększa się ze stałą szybkością. Ciśnienie wsteczne (wody porowej) zadawane jest w sposób kontrolowany, a odpływ wody następuje przez podstawę aparatu.

Badania gruntu w aparacie trójosiowym służy do oznaczenia wytrzymałości na ściskanie. Trójosiowe badanie UU (bez konsolidacji i bez drenażu), polega na ściskaniu cylindrycznej próbki o smukłości 1,85-2,25. Przy określonym ciśnieniu w komorze trójosiowej, bez wcześniejszej konsolidacji. ściskanie ( doprowadzenie do zniszczenia próbki poprzez ściskanie jej z prędkością wyznaczoną na podstawie konsolidacji.

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.

Pomiar zagęszczenia gruntu

Masy gruntowe w przypadku wielu inwestycji budowlanych, wymagają odpowiedniego zagęszczenia, czyli ubicia i ustabilizowania. Obecnie istnieje wiele metod badawczych, dzięki którym można szybko sprawdzić stopień zagęszczenia gruntu, a tym samym zadecydować o realizacji innych prac budowlanych.

Metody sprawdzania zagęszczenia gruntu

W budownictwie wykorzystuje się różne metody pomiaru zagęszczenia masy gruntowej. Za rozpoznanie warunków gruntowych pod budownictwo odpowiada europejska norma PN-EN 1997 (inaczej Eurokod 7). Z kolei polska norma BN-77/8931-12 definiuje wskaźniki zagęszczenia gruntu nasypowego.

Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności

Klasyfikacja zagęszczenia gruntów niespoistych definiowana przez normę PN-086/B-02480 przedstawia się następująco:

0,00-0,33 - grunt luźny,
0,34-0,67 - grunt średnio zagęszczony,
0,68-0,80 - grunt dobrze zagęszczony,
0,81-1,00 - grunt bardzo dobrze zagęszczony.

Badanie za pomocą sondy

Jedną z najpopularniejszych metod badania zagęszczania gruntu jest tzw. sondowanie. W dużym uproszczeniu polega to na pomiarze oporu, jaki stawia końcówka sondy, którą wbija się lub wkręca wgłąb gruntu. Badanie z użyciem sondy można podzielić na sondowanie dynamiczne i statyczne.

Sondowanie dynamiczne - końcówka sondy o kształcie stożka lub cylindra wbijana jest w grunt (przy pomocy ciężkiego młota) i na podstawie stawianego oporu, można zmierzyć stopień zagęszczenia gruntu. Sondowanie dynamiczne to względnie prosta metoda pomiaru zagęszczenia podłoża.
Sondowanie statyczne - stożek sondy CPT lub CPTU jest powoli wciskany w podłoże gruntowe. Ten sposób badania gruntu dostarcza bardziej szczegółowe informacje na temat stopnia zagęszczenia ziemi niż sondowanie dynamiczne.

Badanie za pomocą płyty VSS

Stopień zagęszczenia gruntu można badać również przy pomocy specjalnego aparatu VSS. Jednocześnie tym sposobem można zweryfikować cechy odkształceniowe i wytrzymałościowe podłoża. Ogólnie rzecz biorąc, badanie aparatem VSS obejmuje pomiar odkształceń pionowych gruntu pod wpływem nacisku statycznego. Wykonuje się to w dwóch cyklach, a każdy z nich składa się z dwóch etapów: skokowego dobijania płyty co 0,05 MPa aż do momentu osiągnięcia 350 kPa oraz skokowego odciążąnia płyty co 0,1 MPa.

Badanie aparatem VSS zalicza się do najdokładniejszych badań geotechnicznych warstw gruntowych i możliwości badania podłoża na głębokości nawet 50 cm. Trzeba jednak uwzględnić fakt, że jest to badanie czasochłonne (ponad 1 godzina) i wymagające pod kątem zaplecza sprzętowego (z uwagi na konieczność zastosowania przeciwwagi, np. w formie minikoparki).

Badanie za pomocą płyty dynamicznej

Jeszcze inną formą badania stopnia zagęszczenia gruntu jest badanie przy pomocy lekkiej płyty dynamicznej. W skrócie proces ten polega na wielokrotnym opuszczaniu i podnoszeniu obciążnika o masie ok. 10 kg na płytę obciążeniową. Stopień ugięcia płyty przekształcany jest na sygnał elektryczny i przekazywany do specjalnego miernika elektronicznego. Zaletą omawianego badania jest jego szybkość i niski poziom skomplikowania.

Podsumowując, jeżeli zależy nam na czasie, to najszybszą metodą badawczą jest zastosowanie lekkiej płyty dynamicznej. Z kolei najbardziej precyzyjne wyniki dostarczy nam sondowanie gruntu.

Czynniki wpływające na jakość zagęszczenia gruntu

Aby skutecznie zagęścić grunt do pożądanego poziomu, należy wziąć pod uwagę nie tylko parametry samego podłoża, ale również sprzętu do tego celu wykorzystywanego, czyli zagęszczarki.

Rodzaj i skład gruntu

Nieco inny stopień zagęszczenia można osiągnąć w przypadku gruntów spoistych i niespoistych. W zależności od rodzaju i składu podłoża, zmienia się również dobór sprzętu do jego zagęszczania. W przypadku gruntów o większej spoistości, lepiej zastosować zagęszczarki stopowe, czyli tzw. ubijaki. Z kolei do podłoży kamienistych i bardziej luźnych, lepiej wykorzystać modele płytowe, czyli zagęszczarki jednokierunkowe lub zagęszczarki dwukierunkowe.

Stopień wilgotności gruntu

Na jakość zagęszczania podłoża ma wpływ również jego wilgotność. W przypadku prac budowlanych może być mowa nawet o optymalnej wilgotności gruntu, która pozwala na jego zagęszczenie w maksymalnym możliwym stopniu.

Ciężar zagęszczarki

Masa zagęszczarki odgrywa jedną z kluczowych roli w procesie stabilizacji masy gruntowej. Im cięższy sprzęt wkracza na plac budowy, tym większy stopień zagęszczenia podłoża można uzyskać. Potężne, kilkuset kilogramowe zagęszczarki rewersyjne, są w stanie zagęścić masę gruntową na głębokości blisko 1 metra.

Częstotliwość wibracji

Nie tylko masa zagęszczarki, ale również i częstotliwość generowanych wibracji to bardzo istotny czynnik podczas zagęszczenia podłoża. W przypadku ubijaków, stopa uderza w podłoże kilkanaście razy w ciągu sekundy, podczas gdy zagęszczarki płytowe wytwarzają wibracje o częstotliwości ok. 70 Hz.

Parametry gruntu

Gęstość właściwa gruntu jest to stosunek masy suchego szkieletu gruntowego do jego objętości.
Gęstość pozorna gruntu jest to stosunek masy próbki gruntu do objętości tej próbki łącznie z porami, oznacza się ją na próbkach o nienaruszonej strukturze.
Porowatość gruntu jest to stosunek objętości porów w próbce gruntu do jej całkowitej objętości.
Współczynnik filtracji (wodoprzepuszczalność) określa zdolność gruntu do przepuszczania wody.
Uziarnienie gruntu jest to procentowa zawartość poszczególnych frakcji, czyli grup ziaren o określonej wielkości.
Stopień zagęszczenia (dotyczy gruntów niespoistych) jest to stosunek zagęszczenia występującego w stanie naturalnym do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu.
Stopień plastyczności określa procentową zawartość wody w gruncie, mierzoną w stosunku do suchej masy próbki.
Wytrzymałość na ścinanie pod wpływem ciężaru własnego lub obciążenia gruntem nadsypanym zależy od tarcia i spójności międzycząsteczkowej.
Ściśliwość jest to zdolność gruntu do zmniejszania objętości pod wpływem obciążenia.
Grunty spoiste osiadają znacznie wolniej niż grunty niespoiste (sypkie), które osiadają praktycznie natychmiast po przyłożeniu obciążenia.
Kąt stoku naturalnego jest to największy kąt, pod jakim grunt może się utrzymać na zboczu w stanie równowagi. Wyznacza on nachylenie płaszczyzny odłamu gruntu w stosunku do poziomu.

tags: #wilgotność #gruntów #spoistych #rodzaje #i #pomiar