Stan gruntów naturalnych niespoistych określa się na podstawie stopnia zagęszczenia ID, który oznacza stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach naturalnych do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu. Stopień zagęszczenia bada się, by ocenić stan gruntów niespoistych podłoża naturalnego (oraz czasami – nasypów).
Wyznaczenie miar zagęszczenia należy podzielić przede wszystkim na metody bezpośrednie i pośrednie.
- Metody bezpośrednie polegają na wyznaczeniu gęstości objętościowej szkieletu gruntowego ρd na podstawie pomiaru in situ gęstości objętościowej gruntu ρ i porównaniu wyników liczbowych z wartością maksymalną gęstości objętościowej ρds wyznaczoną w warunkach laboratoryjnych.
Fot. 1. Pobór próbki gruntu cylindrem
Fot. 2. Aparat do oznaczania ρdmin, ρdmax : cylinder z tłokiem i widełki
Badanie cylindrem należy do prostszych badań laboratoryjnych, ale wymagających czasu. Wyniki uzyskuje się po kilku dniach. Ze względu na konieczność określenia porowatości naturalnej, maksymalnej i minimalnej badanie wymaga określonych procedur łącznie z wysuszeniem próbki do stałej masy.
Zarówno porowatość naturalną jak i maksymalną określa się na próbce pobranej cylindrem w terenie oraz po wysuszeniu jej poprzez najluźniejsze wsypanie powtórnie do cylindra pomiarowego. Porowatość minimalną jako najściślejsze ułożenie piasku w cylindrze otrzymuje się przez wibrowanie – uderzanie widełkami po pobocznicy cylindra. W tym celu na luźno usypany grunt w cylindrze nakłada się tłoczek i przeprowadza zagęszczanie przez jedną minutę uderzając widełkami, zwiększając stopniowo siłę uderzenia. Widełki powinny być w tym czasie przesuwane z góry w dół cylindra i odwrotnie.
Badanie uznaje się za zakończone, gdy po trzech kolejnych pomiarach zagłębienia tłoczka po każdym dodatkowym półminutowym wibrowaniu nie wykażą zmian.
Rys.1. Metody bezpośredniego pomiaru gęstości objętościowej gruntu ρ.
- Metody pośrednie polegają na wyznaczeniu stopnia zagęszczenia gruntu ID lub wskaźnika zagęszczenia Is za pomocą badań, na podstawie których wyznaczane są parametry geotechniczne, służące później do obliczenia miar zagęszczenia.
Przykładowymi parametrami pośrednimi określenia miar zagęszczenia są np. moduły sztywności podłoża E2 i E1, moduł dynamiczny odkształcenia podłoża Evd lub liczba uderzeń wpędu sondy na 10 cm (N10). Na schemacie poniżej przedstawiono metody bezpośrednie i pośrednie wyznaczania miar zagęszczenia. Badania polowe dają wyniki bezpośrednio po ich wykonaniu i dlatego często są bardziej akceptowalne na budowach. Nie mniej nie należy rezygnować z badań laboratoryjnych, gdyż może to uchronić od błędów wynikających ze stosowania związków korelacyjnych nie sprawdzonych w danych warunkach terenowych.
Rys. 2. Metody bezpośrednie i pośrednie wyznaczania miar jakości zagęszczenia.