Cursuri Geotehnica

Geotehnic note de cursCursul nr. 2

Conf.dr.ing. Irina Lungu, Prof.dr.ing. Anghel Stanciu

Bibliografie: A. Stanciu & I. Lungu, FUNDAII I Fizica i Mecanica Pmnturilor, Ed. Tehnic, 2006

Factori ce determin structura pmnturilor

mrimea i forma particulelor solide; compoziia chimico - mineralogic a particulelor solide; forma i starea fizic a fazei lichide i gazoase; interaciunea dintre faza solid, lichid i gazoas. Geotehnic - note de cursConf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Mrimea i forma particulelor pmntului

Procedeul tehnic prin care se individualizeaz i se sorteaz, sub form de repartiie procentual, particulele dintro prob de pmnt, dup mrimea acestora se numete

analiz granulometric.

Grupa de fragmente solide, exprimat n uniti de mas sau procentual din masa total a probei uscate, avnd dimensiunile cuprinse n intervale de dimensiuni determinate (ntre dou limite date), poart numele de

fraciune (granulometric).

granular

Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Metode de analiz granulometric

metoda cernerii prin ciururi, pentru pmnturi cu granule mai mari de 2,00 mm; metoda cernerii pe site, pentru pmnturi cu granule ntre 2,00 i 0,08 0,05 (0,063) mm; metoda sedimentrii cu areometrul sau metoda sedimentrii cu pipeta, pentru pmnturi cu granule mai mici ca 0,08 0,05 (0,063) mm; metoda combinat (cernere i sedimentare), pentru pmnturile polidisperse cu plaje ntinse ale granulaiei.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

curb de granulozitate histogram poligon sau curb de frecven


Forma particulelor

indicele de sfericitate (Sp), ce apreciazmsura n care forma unei particule se apropie de cea a unei sfere i se calculeaz cu una din relaiile:3

A B C A2 SKrumbein= C2 3 SSneed-Folx= - A B

exprim raportul dintre volumul 6 V particulei (V) i volumul unei Vc = 3 sfere ce include particula: A factorul formei (F) definit ca raport ntre (C B ) (B A)

coeficientul volumetric, ce

de = 3

6 V


Aplicabilitatea diametrului echivalent

coeficientului de neuniformitate (coeficientul lui Hazen)

d 60 Un = d10Pmnturile se pot mpri n urmtoarele categorii (STAS 1243-88): pmnturi cu granulozitate foarte uniform Un 5 pmnturi cu granulozitate uniform 5 < Un 15 pmnturi cu granulozitate neuniform Un > 15

coeficientul de curbur

Cc =

(d 30 )2

d10 d 60

Se apreciaz c un pmnt bun pentru construcia terasamentelor trebuie s aib

Cc = 1 3


Compoziia granulometric a unui pmnt

3 fraciuni granulometrice: nisip, praf, argil


Fraciunea nisip N%

2,00mm < d < 0,05mmn stare curat, uscat sau saturat, este foarte permeabil, prezint o ascensiune capilar redus, ce crete odat cu micorarea particulelor, i nu posed coeziune. nu este sensibil la nghe-dezghe i nu prezint umflri sau contracii. forma granulelor este rotunjit sau coluroas (nisipuri de munte) iar suprafaa poate fi neted sau zgrumuroas.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Fraciunea praf P%

0,05mm < d < 0,005mmprezint o permeabilitate mic, o ascensiune capilar semnificativ i un potenial de umflare-contracie mic sau chiar nul; este fraciunea cea mai sensibil la nghe-dezghe; introdus n ap, fraciunea praf se desface relativ uor n particulele componente, datorit coeziunii relativ mici;


Fraciunea argil A%

d < 0,005mmeste practic impermeabil, prezint o vitez a ascensiunii capilare foarte redus i un potenial de umflare - contracie mare sau foarte mare. introdus n ap, rezult o mas lipicioas plastic, iar particulele componente se separ relativ greu, datorit coeziunii ridicate.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Clasificarea pmnturilor

STAS 1243 - 88 grupeaz pmnturile n dou mari categorii:

pmnturi necoezive; pmnturi coezive,

n funcie de existena forei superficiale de atracie (coeziune) ntre particulele solide.


Pmnturi necoeziveDenumirea pmntului necoeziv NISIP FIN NISIP MIJLOCIU NISIP MARE PIETRI MIC PIETRI MARE BOLOVNI BLOCURI Mrimea fraciunii predominante (peste 50%), mm peste 0,05 la max. 0,25 peste 0,25 la max. 0,50 peste 0,50 la max. 2,0 peste 2,0 la max. 20 peste 20 la max. 70 peste 70 la max. 200 peste 200Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Pmnturi coezive

Diagrama ternar


culoarea

este principalul indice al operatorilor de teren n indicarea suprafeelor de stratificaie, n determinarea preliminar a straturilor i respectiv a profilului litologic; ofer indicaii asupra principalilor constitueni minerali i organici ai pmntului.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Alte clasificri

Indicele de grupI G = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d

trece prin sita cu diametrul ochiului de 0,074 mm, (cu condiia ca P74 s nu depeasc 75%), rezultat din curba granulometric, i s fie sub 35%; b = P74 15% - (cu condiia P74 s nu depeasc 55%); c = wL 40%, (cu condiia ca wL s nu depeasc 60%), n care wL(%) este limita superioar de plasticitate. d = Ip 10%, (cu condiia ca Ip s nu depeasc 30%), n care Ip este indicele de plasticitate.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

a = P74 35%, n care P74 este procentul de material care

Valori orientative IGDenumirea pmnturilor Pietriuri i nisipuri, fr particule active argiloase Idem, cu particule argiloase Prafuri, argile nisipoase Prafuri argiloase Argile prfoase Argile, argile grase Fraciunea P74 ( 15

30 - 100

0 - 70

0 - 70


Clasificarea Casagrande


Pmnturi cu comportament special

marnoase; macroporice; sensibile la umezire; susceptibile la lichefiere; cu umflri i contracii mari; gelive (sensibile la nghe); cu coninut de materii organice (slab: mluri, nmoluri sau ridicat: pmnturi turboase, turbe); eluviale; srturate; de umplutur; amestecurile de pmnturi


Pmnturi marnoase% CaCO3 0 5 20 35 66 75 100 % Argil 100 95 80 66 35 25 0 Numele pmntului Comportament Argil Argil marnoas Marn argiloas Marn Marn calcaroas CalcarGeotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Plastic Mai mult sau mai puin rigid

Rigid


Pmnturi macroporice

prezint pori mari (macropori), vizibili cu ochiul liber. Tipurile cele mai rspndite sunt loessul i pmnturile loessoide. Loessul (STAS 1243-88) este un pmnt nestratificat, criptostratificat, sau slab stratificat, n general de culoare glbuie - deschis, uneori mai nchis (ruginie) sau cenuiu glbuie, cu porozitate mare 40%- 60%, datorit unor pori vizibili (macropori) precum i datorit unor canale i canalicule verticale. Loessul are n compoziia granulometric, aproximativ 25% nisip fin, peste 60% praf i restul argil; conine dese concreiuni de calcar, prezint o greutate volumic mic, 12 - 16 kN/m3 se dezagreg rapid n ap (un cub cu latura de 1,00 cm n max 30), prezint tasare mare sub sarcin. Pmnturile loessoide sunt asemntoare loessului, diferind n special prin granulozitate; exist astfel argile, prafuri i chiar nisipuri loessoide.


Pmnturi macroporice

Clasificarea pmnturilor macroporiceNatura pmntului Indicele de plasticitate 1 < Ip < 7 7 < Ip < 17 Ip > 17Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Coninutul de particule argiloase n % 3 10 10 30 > 30

Prfoase nisipoase Prfoase argiloase Argiloase

Pmnturi sensibile la umezire - PSU


sunt pmnturile care, sub aciunea ncrcrilor transmise de fundaie, sau numai sub greutate proprie, se taseaz suplimentar odat cu creterea umiditii.Criteriul I : > 2 cm/m = 2%, m 3 plac, STAS 8942/3 - 90, (cu suprafaa minim de 5000 cm2) rezult: Criteriul II : la ncrcrile pe

i

n care: si tasarea terenului inundat la presiunea de 300 kPa sn tasarea terenului n condiii de umiditate natural, la presiunea de 300 kPa;

si = sn

>5

i

s= si sn 3 cm

Criteriul III : gradul de umiditate Sr 0,80 iar indicele I dat de relaia:

I=

eL e 1+ e

indicele porilor corespunztor umiditii la limita de curgere (wL%) a pmntului; s fie inferior valorilor din tabel

eL =

wL s w 100

e - indicele porilor la un pmnt cu structur i umiditate natural;

Indicele de plasticitate (Ip) Indicele I

0,01 Ip 0,10 0,1

0,1 Ip 0,14 0,17

0,14 Ip 0,22 0,24

Ip > 0,22 0,30

Clasificarea PSU

din umezire se pot produce numai n limitele zonei de deformaie a fundaiilor, fiind provocate de ncrcrile fundaiilor sau de alte ncrcri exterioare; nu se produc tasri din greutatea proprie (Img) sau acestea nu depesc 5 cm; grupa B, cuprinznd terenurile de fundare la care sunt posibile tasri sub greutatea lor proprie (Img > 5 cm) n caz de umezire, pe lng tasrile suplimentare care au loc n partea superioar a stratului, sub fundaii, n limitele zonei de deformaii a acestora.

grupa A, cuprinznd terenurile de fundare la care tasrile suplimentare


Soluii de prevenire sau limitare a manifestrii sensibilitii la umezire

mbuntire teren nainte de construire Amenajri ale suprafeei terenului dup construire Amenajri n subteran ale reelelor de alimentare cu ap i canalizareGeotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu


Lichefierea pmnturilor

Pierderea temporar a capacitii unui pmnt de a suporta sarcini, cnd este submersat i supus unor aciuni dinamice De ce?... ca urmare a creterii presiunii apei din pori, ce are drept consecin anularea frecrii dintre granulele pmntului, i prin urmare scderea brusc a rezistenei la forfecare, chiar cu transformarea acestuia ntr-o mas fluid.

Pmnturi susceptibile la lichefiere


Imagini post-dezastru


Pmnturi susceptibile la lichefiere

nisipurile uniforme, n special nisipurile fine avnd diametrul corespunztor fraciunii de 50%, d50= 0,075- 0,20 mm; nisipurile avnd gradul de ndesare ID= 5070%; nisipurile saturate sau chiar cele aflate deasupra nivelului apei subterane, dac zona inferioar se poate lichefia; nisipurile la care penetrarea dinamic prezint Rp < 30 lovituri/ 30 cm; nisipurile care au permeabilitatea mic.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Criteriul granulometricDiametrul caracteristic sau fraciune granulometric diametrul mijlociu d50 (mm) diametrul efectiv d10 (mm) fraciunea argil (A%) fraciunea pietri mic (%) fraciunea pietri mare cu d >10 mm (%) Pmnturi lichefiabile 0,25 - 2,00 > 0,005 < 10 < 50 < 10 Pmnturi uor lichefiabile 0,075 - 0,5 > 0,025 0 < 10 0


Degradri ale teresamentelor


Etape ale unui proces de lichefiere


subsidena


Situaii de saturare parial a rambleelor din material necoeziv

Forme de degradare a rambleelor din materiale necoezive lichefiabileGeotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Criterii de lichefiere


Soluii de prevenire sau limitare a fenomenului de lichefiere

corectarea curbei granulometrice pmntului cu potenial de lichefiere (amestecuri de pmnt); creterea gradului de ndesare prin metode specifice compactrii de suprafa; scoaterea terenului din starea de saturaie; creterea tensiunii verticale (prin suprasarcini cu ramblee de pmnt sau prin coborrea apei subterane); mbuntirea condiiilor de drenare n terenul iniial; mrirea coeziunii pmntului, ca o component a rezistenei la forfecare (prin injectri).Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Pmnturi cu umflri i contracii mari - PUCM

sunt pmnturile argiloase mai mult sau mai puin active, care prezint proprietatea de a-i modifica sensibil volumul, atunci cnd variaz umiditatea lor.


PUCM n Romnia


activitatea PUCMActiv. P.U.C.M. A2 % Ip % Cp IA

clasificare pe categoriiqumax J/g UL % Netulbura t Tulburat w15 % Cv % ws % pu daN/cm2

Foarte > 30 active

> 35

> 1,25

Ip> Cp

> 140

< 10 > 100 > 35

> 37

> 18 > 4

Active 18-35 25-35 1,00-1,25 Ip> Cp 100-140 14-10 75-100 25-35 25-37 13-18 1-4 Puin 15-25 20-30 0,75-1,00 Ip> Cp 70-100 16-14 55-75 15-25 12-25 10-13 5-1 active

Soluii tehnice privind fundarea


pmnturile gelivenghe)

(sensibile la

sunt pmnturile care n urma fenomenelor de nghe dezghe i modific esenial structura i proprietile lor


Sensibilitatea la nghe clasificare pe categoriiGrupa de sensibilitate la nghe Granulozitate Procente din Diametrul masa uscat a particulelor probei sub 0,002 max. 6 sub 0,2 max. 20 sub 0,1 max. 40 sub 0,002 sub 0,2 sub 0,1 max. 6 max. 20 max. 40

Categoria pmntului Necoezive, liant argilos cu

Ip

10 > 35 10 - 35

Sensibile

Argil i argil gras Foarte sensibile Coezive



Pmnturi cu coninut de materii organice

foarte fine, afnate, puin consolidate, prezentnd n general limite de curgere wL = 60 - 120% indice de plasticitate Ip = 30 - 80%, umiditatea natural fiind apropiat de limita de curgere. Nmolurile pmnturi asemntoare mlurilor, cu un coninut de materii organice ntre 5-10% putnd conine resturi de plante carbonizate. Pmnturile turboase pmnturi cu un coninut de materii organice ntre 10 - 60%, formate n urma descompunerii incomplete a resturilor vegetale ntr-un mediu saturat cu ap, dar neoxigenat. Turba un pmnt cu un coninut de materii organice de peste 60%, format ntr-un mediu similar pmnturilor turboase, reprezint o ngrmdire de resturi vegetale cu un grad de descompunere variabil, de culoare brun - neagr, cu o structur fibroas, n cantitate important de substane minerale (nisip, argile, calcar), putnd reine cantiti importante de ap: 400 - 1000 % (i chiar mai mult).Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

Mlurile - pmnturi cu un coninut de materii organice sub 5%. Sunt depozite aluvionare coninnd n general mai mult de 90% elemente inferioare dimensiunii de 0,20 mm, alctuite din particule argiloase

Caracterizarea pmnturilor cu coninut de materii organice

compresibilitate mare i foarte mare rezisten la forfecare foarte redus, ambele proprieti fiind puternic anizotrope procesul de consolidare decurge foarte lent i neomogen, iar permeabilitatea prezint de asemenea o variabilitate i anizotropie accentuat. Prezena materiei organice induce o denumire special pmnturilor care le conin - pmnturi turboase, coninutul fiind difereniat cantitativ pe categorii: n cantitate mai mare de 3% la pmnturi nisipoase i mai mari de 5% la pmnturi argiloase. n funcie de gradul de descompunere, evaluarea cantitativ la proiectarea geotehnic presupune impunerea unui coeficient de reducere asupra presiunilor acceptabile ale terenului de fundare.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

poziia pmntului turbos n raport cu fundaia



mbuntirea terenului de fundare n vederea reducerii i uniformizrii deformaiilor (nlocuirea parial cu perne de balast/nisip; accelerarea consolidrii coloane dranante); conformarea structurii pentru a se putea adapta la interaciunea cu terenul de fundare; asigurarea funcionrii fr defeciuni a reelelor tehnico-edilitare.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

pmnturi eluviale - roci pre-existente alterate gradual descresctor, de la suprafaa terenului n adncime

proprietile mecanice rezistena la forfecare i compresibilitatea lor prezint un grad mare de neuniformitate att n plan orizontal ct i n plan vertical; fr a fi luate msuri speciale de protecie, aceste roci pot suferi degradri semnificative cnd sunt meninute n spturi deschise; nisipurile argiloase eluviale i cele prfoase, dac devin saturate cu ap pot trece n stare curgtoare, n timpul executrii unei spturi, iar nisipurile prfoase pot manifesta caracteristici de prbuire atunci cnd indicele porilor e > 0,6 iar gradul de saturaie S r < 0,7 unele pmnturi eluviale argiloase pot s prezinte variaii de volum, n special fenomene de umflare, la umezirea lor n prezena deeurilor industriale chimice;Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu


nlocuirea parial prin realizarea unor perne de materiale granulare nealterabile, care s preia majoritar presiunile transmise de talpa fundaiei, terenului din zona activ; ndeprtarea din zona superioar a terenurilor compresibile, a incluziunilor stncoase puternic erodabile; ndeprtarea din zona superioar a stratificaiei, a fragmentelor mari alterate i plombarea golurilor create cu materiale granulare neerodabile compactate; execuie continu a excavaiei, de asemenea, ultimul strat de sptur va fi ndeprtat nainte de realizarea fundaiei, pe o adncime variind ntre 0,10 m i 0,30 m, n funcie de natura terenului, fiind mai mare la pmnturile eluviale argiloase;Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

pmnturi srturate

apariia unei tasri suplimentare, numit tasare sufozionar n cazul unei umeziri de lung durat, ca urmare a scderii compresibilitii i rezistenei la forfecare; unele fenomene de variaie a volumului, n special fenomene de umflare nregistrate la argilele srturate, n cazul creterii umiditii; o aciune agresiv asupra elementelor de infrastructur cu care vin n contact, ca urmare a soluiilor ce iau natere n aceste pmnturi, n prezena apei subterane.Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu


msuri de evitare a umezirii terenului de fundare; fundarea ntr-un subiacent; strat de pmnt nesrturat

procedee mecanice sau/i chimice de mbuntire a terenului de fundare; conformarea structural a construciei pentru o adaptare la deformaiile neuniforme din terenul de Geotehnic - note de curs fundare.Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

pmnturi de umplutur

acestea se caracterizeaz printr-o mare neomogenitate de textur, ceea ce induce o compresibilitate neuniform, relevant fiind posibilitatea autondesrii sub greutate proprie, n special n cazul unor aciuni dinamice adoptarea unei soluii de fundare pe terenuri ce conin pmnturi de umplutur se poate realiza n urmtoarele condiii: folosirea terenului de umplutur n calitate de teren natural pentru construcii uoare; luare unor msuri constructive pentru reducerea compresibilitii straturilor de pmnt de umplutur din terenul de fundare;Geotehnic - note de curs Conf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu

amestecurile de pmnt

pmnturi cu granulometrie realizat pe cale artificial, prin malaxarea a dou sau mai multe pmnturi cu granulozitate cunoscut, n vederea mbuntirii proprietilor fizico-mecanice. un pietri sau nisip amestecat n diferite proporii cu un liant (praf + argil) va da natere unui pmnt (A) mai puin permeabil, iar dintr-un pmnt cu fraciuni fine (argil + praf) degresat cu nisip va rezulta un pmnt negeliv sau cu potenial de umflare contracie mult mai redus, dect al pmntului din care a provenit Geotehnic - note de cursConf. Irina Lungu & Prof. Anghel Stanciu


stabilirea compoziiei amestecului


stabilirea C.G. a amestecului

m:n

proporii optime de nisip - liantFraciuni granulometrice

Pentru umpluturi

Nisip

Liant (praf + argil)

1 - 2 mm 0,6 - 1 mm 0,09 - 0,6 mm 0,002 - 0,09 mm < 0,002 mmFraciuni granulometrice

Coninut n procente fa de greutatea total Amestec A (mare) Amestec B (fin) 0 30 6 50 0 20 12 63 30 75 8 35 15 44 38 6 10Coninut n procente fa de greutatea total Stratul superior al Stratul inferior al mbrcminii mbrcminii drumului drumului 13 20 32 45 15 37 5 35 0 30 19 42 19 42 8 16 8 16

Pentru drumuri de pmnt

Pietri


Nisip Liant (praf + argil)

18 - 35 mm 5 - 8 mm 2 - 5 mm 0,09 - 2 mm 0,002 0,09 mm

Cursuri Geotehnica

Text of Cursuri Geotehnica

Geotehnica-Partea II

Geotehnica - Sprijiniri

Carte Geotehnica Laborator

Geotehnica curs

Geotehnica II

Curs Geotehnica

Geotehnica Si Fundatii

GEOTEHNICA - IACINT MANOLIU

Geotehnica Proiect

Aplicatii Geotehnica

Geotehnica + Fundatii - Manoliu

geotehnica - sprijiniri_2013

Conferinta Geotehnica

geotehnica athanasiu

Nicolae Botu - Geotehnica

geotehnica subiecte

CARTARE GEOTEHNICA

Geotehnica Lab

Cursuri Geotehnica

TEMA 4 geotehnica

Curs Geotehnica Platica

geotehnica imbunatatirea terenurilor

Geotehnica Lab

EC2 geotehnica

iurik Geotehnica

Geotehnica Curs 5

Geotehnica mediului inconjurator

Geotehnica Intrebari

Geotehnica I

Probleme Geotehnica

Documents

Cursuri Geotehnica

Text of Cursuri Geotehnica