Wilgotność Gruntu: Przedziały Wartości i Znaczenie
- Szczegóły
Wilgotność gruntu jest kluczowym parametrem określającym jego właściwości i zachowanie, szczególnie istotnym w inżynierii lądowej i drogowej. Określa się ją jako ilość wody zawartej w gruncie. Zasobność gleby (gruntu) w wodę jest wyrażona wilgotnością poszczególnych warstw jej profilu. Wartość ta definiuje zawartość wody w sensie wagowym i najczęściej wyrażany jest w procentach.
Stopień wilgotności oznacza procent objętości porów wypełnionych wodą. Wartość S = 0 oznacza grunt suchy, S = 100% oznacza grunt nasycony, a wartości od 0 do 100% częściowe zawilgocenie gruntu. Bardzo przydatną zależnością między ciężarami faz jest wilgotność, która oznacza stosunek ciężaru wody zawartej w porach do ciężaru szkieletu gruntowego w danej objętości masy gruntowej.
Pomiar Wilgotności Gruntu
Wilgotność próbki gruntu najczęściej wyznacza się przez zważenie próbki gruntu, wysuszenie jej w piecu, ponowne zważenie, a następnie wyznaczenie wilgotności jako różnicy ciężaru początkowego i wysuszonego próbki gruntu podzielonej przez ciężar wysuszonego gruntu. Metoda ta opiera się na założeniu, że całkowitą ilość odparowanej substancji stanowi woda. Założenie to jest dostatecznie ścisłe z wyjątkiem gruntów zawierających składniki organiczne lub asfaltowe.
Ponieważ jest łatwiej wyznaczyć ciężar niż objętość, bardzo często wyzyskujemy zmiany wilgotności gruntów nawodnionych do wyznaczania odkształceń objętościowych. Na przykład ciężar objętościowy y równa się ciężarowi całej bryły gruntu podzielonemu przez jej objętość. Ciężar objętościowy szkieletu gruntowego (gruntu suchego) jest to iloraz ciężaru szkieletu przez objętość całej bryły.
Wpływ Wilgotności na Właściwości Gruntów
W przypadku gruntu nawodnionego wilgotność i wskaźnik porowatości stanowią zależność szczególną, o czym można się przekonać analizując odpowiednie wyrażenia. Ilość wody w glebie można wyrażać za pomocą stopnia wilgotności Sw (stopień nasycenia). Parametr ten określa stopień wypełnienia porów przez wodę i może zmieniać się w przedziale <0;1>.
Przeczytaj także: Znaczenie wilgotności naturalnej gruntu
W normie PN-81/B-02480 występuje podział gruntów z uwagi na stopień nasycenia
Rozpiętość wartości parametrów charakteryzujących poszczególne fazy gruntów spoistych jest znacznie większa niż gruntów niespoistych. I tak nawodniony montmorylonit sodu, przy małych naprężeniach nawet przy wskaźniku porowatości większym niż 25, utrzymuje swoją strukturę, a w nawodnionych iłach poddanych dużym naprężeniom (np. ponad 700 kG/cm2) istniejącym na dużych głębokościach wartość wskaźnika porowatości jest mniejsza od 0,2.
Zagęszczenie Gruntu a Wilgotność
Im mniejsze są różnice wymiarów ziaren, im mniejsze są ich wymiary oraz im bardziej ziarna są kanciaste, tym mniejszy jest minimalny stopień zagęszczenia (tym większa możliwość luźnego ułożenia ziaren). Natomiast im większe różnice wymiarów ziaren, tym większe będzie jego zagęszczenie maksymalne (tzn. pory między większymi ziarnami mogą być wypełnione cząstkami mniejszymi). Wygodne jest wyrażenie zagęszczenia gruntów niespoistych stopniem zagęszczenia.
Każda warstwa gruntu jak najszybciej po jej rozłożeniu powinna być zagęszczona z zastosowaniem sprzętu odpowiedniego dla danego rodzaju gruntu oraz występujących warunków. Rozłożone warstwy gruntu należy zagęszczać od krawędzi nasypu w kierunku jego osi. Wilgotność gruntu w czasie zagęszczania powinna być równa wilgotności optymalnej, z tolerancją + - 20 % jej wartości. Jeżeli wilgotność naturalna gruntu jest niższa od wilgotności optymalnej o więcej niż 20% jej wartości to wilgotność gruntu należy zwiększyć przez dodanie wody. Jeżeli wilgotność gruntu jest wyższa od wilgotności optymalnej o ponad 20 % jej wilgotności, grunt należy osuszyć w sposób mechaniczny lub chemiczny.
Grupy Nośności Podłoża Gruntowego
W dziedzinie inżynierii drogowej oraz budownictwa lądowego, kluczowym aspektem jest właściwe zrozumienie właściwości i grupy nośności podłoża gruntowego. Grupy nośności oraz analiza warunków gruntowo-wodnych są nieodzowne dla trwałego projektowania, konstrukcji i eksploatacji budowli ziemnych oraz nawierzchni. Podział nośności podłoża gruntowego nawierzchni na grupy stosujemy w celu określenia jego zdolności nośnej. Dokonujemy tego, uwzględniając rodzaj i stan gruntu, warunki wodne w podłożu, stopień zagęszczenia gruntu oraz cechy konstrukcji drogi. Dlatego przedstawione są cztery grupy nośności podłoża gruntowego.
Przeczytaj także: Skutki nadmiernej wilgotności gruntu
Przyjęto cztery grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni: G1, G2, G3 i G4. Klasyfikacja grup nośności podłoża gruntowego nawierzchni w oparciu o wartość wskaźnika nośności CBR przedstawiona jest w tablicy 7.3. Dla dróg ekspresowych i autostrad, konieczne jest przeprowadzenie badań laboratoryjnych. Należy uwzględnić w nich wartości wskaźnika nośności CBR gruntu zlokalizowanego do głębokości 1 metra poniżej spodu konstrukcji nawierzchni.
W trakcie określania grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni istotne jest uwzględnienie faktu, że każda modyfikacja grupy nośności podłoża wpływa na zmiany w grubości warstw dolnych konstrukcji nawierzchni oraz w warstwie ulepszonego podłoża. W sytuacjach, gdy istnieje ryzyko powtarzających się zmian grupy nośności w związku z różnicami w warunkach gruntowo-wodnych, zaleca się połączenie odcinków o różnych grupach nośności. W takim przypadku, aby spójnie zharmonizować technologię prac, warto przyjąć do projektowania najmniej korzystną grupę nośności spośród wszystkich występujących na danym odcinku.
Przeczytaj także: Wpływ wilgotności gruntu na stabilność konstrukcji
tags: #wilgotność #gruntu #przedziały #wartości
