Download pdf - Geotehnica Intrebari

8/18/2019 Geotehnica Intrebari

1/13

RĂSPUNSURI SUBIECTE EXAMEN LICENTA

FACULTATEA DE CONSTRUCTIISPECIALIZAREA CCIA

Disciplina: GEOTEHNICĂ

1. Componentele pământurilor – faza solidă, compoziţia chimico-mineralogică.

Răspuns 1: Din punct de vedere fizic, pământurile sunt

medii disperse, trifazice, alcătuite, în general, dinurmătoarele faze: faza solidă (particule solide carealcătuiesc scheletul mineral); faza lichidă (apa dingolurile dintre particulele solide, numite pori); fazagazoasă (alcătuită din aer sau gazele din poriineocupaţi de apă).

Fig. 1. Componentele pământurilor: 1 - particulă solidă; 2 - apă; 3 – aer

Scheletul mineral al pământurilor s-a format prin dezagregarea fizică și alterarea

chimică a mineralelor din rocile preexistente (minerale primare rezultate prin dezagregarearocilor și minerale secundare formate prin alterarea chimică a mineralelor primare rezultândminerale noi). Cele mai frecvente minerale primare, care intră în compoziţia pământurilornisipoase şi prăfoase, sunt: cuarţul, feldspatul, calcitul, mica, etc. Argilelor le suntcaracteristice mineralele secundare, printre care: montmorillonitul, caolinitul, haloisitul, illituletc.


2/13

4. Indicele porilor, porozitatea pământurilor şi gradul de îndesare (e, emax, emin, n%, ID).

Răspuns 4:Indicele porilor (e) reprezintă raportul dintre volumul porilor V p şi volumul fazei

solide (a particulelor solide) pentru proba de pământ considerată: e =

Vs

V p

Porozitatea (n) exprimă raportul dintre volumul porilor şi volumul total al uneicantităţi de pământ considerate:

n =V

V p sau în procente: n = 100V

V p [ % ] unde: V p - volumul porilor

din proba de pământ analizată; V - volumul total al probei de pământ. Pentru definirea stării de îndesare sau afânare se utilizează indicele geotehnic

denumit grad de îndesare, ID, definit cu următoarea relaţie: ID =minmax

max

ee

ee

unde: emax -

indicele porilor corespunzător stării celei mai afânate; emin - indicele porilor corespunzător

stării celei mai îndesate; e - indicele porilor corespunzător stării naturale de îndesare.


3/13

5. Limitele de plasticitate, indicele de plasticitate şi de consistenţă (wL, wP, IP, IC).

Răspuns 5:Umidităţile care delimitează inferior şi superior, domeniul de comportare plastică a

pământurilor coezive poartă denumirea de limite de plasticitate.Limita inferioară de plasticitate w

p, denumită şilimită de frământare

, reprezintăumiditatea minimă de la care începând un pământ argilos se comportă asemănător cu un corp plastic, ea marcând trecerea pământului din stare tare (semisolidă) în stare plastică.

Limita superioară de plasticitate wL sau limita de curgere, reprezintă umiditateamaximă până la care un pământ argilos are comportare plastică, ea marcând trecerea

pământului din stare plastică în stare curgătoare, pentru umidităţi mai mari decât wL pământulcurge sub greutatea sa proprie.

Proprietatea pământurilor coezive de a se comporta, într -un anumit domeniu deumiditate ca un corp plastic poartă denumirea de plasticitate. Cantitativ plasticitatea seexprimă prin indicele de plasticitate I p, care reprezintă intervalul de umiditate în limitelecăruia pământurile coezive se află în stare plastică, fiind definit prin relaţia: I p = wL - w p.

Indicele de consistenţă Ic exprimă cantitativ starea de consistenţă a pământurilorcoezive, fiind definit cu următoarea relaţie: Ic =

p

L

pL

L

I

ww

ww

ww

.


4/13

6. Studiul compresibilităţii pământurilor în condiţii de laborator. Încercareaedometrică.

Răspuns 6:În laborator, pentru studiul compresibilităţii se utilizează aparatul numit edometru

(fig. 1).În cadrul acestei încercări, asupra probei se aplică în trepte o încărcare verticală decompresiune prin intermediul unui piston. Pentru a se crea posibilitatea drenării apei din porii

probei, aceasta este intercalată între două pietre poroase.

Fig. 1. Edometru Fig. 2. Curba de compresiune-tasare

Caracteristica principală a încercării de compresibilitate constă în faptul cădeformarea laterală a probei de pământ este complet împiedicată.

Pe baza rezultatelor încercării de compresibilitate în edometru se poate trasa curba decompresiune-tasare (fig. 2). Cu ajutorul curbei de compresiune-tasare se determină: tasarea

specifică:0

ii

h

h100

[%] și modulul de deformaţie edometric:

p p p

tgM12

12

Valoarea lui M se calculează pentru intervalul de presiuni: p1 = 200 kPa şi p2 = 300kPa; această valoare se notează cu M2-3.


5/13

7. Rezistenţa la forfecare a pământurilor, definiţie, Legea lui Coulomb.

Răspuns 7:Aplicarea unei sarcini exterioare asupra unui masiv de pământ (fig.1) şi greutatea sa

proprie dezvoltă în masa acestuia tensiuni normale şi tangenţiale. Tensiunile normale

produc apropierea între ele a particulelor, iar tensiunile tangenţiale tind să le deplasezelateral unele faţă de altele. Deplasărilor produse de tensiunile tangenţiale li se opune rezistenţala forfecare f a pământului, generată de forţele de legătură dintre particulele sale constitutive.

Fig. 1. Evidenţierea rezistenţei la forfecare Fig. 2. Dreapta intrinsecă:a - pământ necoeziv; b - pământ coeziv

Prin rezistenţa la forfecare a unui pământ se înţelege rezistenţa pe care acesta oopune la ruperea prin forfecare a legăturilor dintre particulele componente, fiind egalăca valoare cu mărimea tensiunii tangenţiale care produce ruperea.

Legea lui Coulomb: - pentru pământurile necoezive: f = tg,- pentru pământurile coezive: f = tg + c

Dreapta corespunzătoare fiecăreia din ecuaţiile de mai sus poartă denumirea dedreaptă intrinsecă sau dreapta lui Coulomb, este definită prin doi parametri: înclinarea faţăde orizontală, care reprezintă unghiul de frecare interioară al pământului și ordonata laorigine, care reprezintă coeziunea pământului c.


6/13

8. Împingerea pământurilor. Diagrame de presiuni din împingerea pământului şi sarciniuniform distribuite.

Răspuns 8:În cazul când pe suprafaţa masivului de pământ sprijinit acţionează o sarcină uniform

distribuită q (fig. 1), aceasta se echivalează cu un strat de pământ, de înălţime i, care areaceeaşi greutate volumică ca şi pământul din spatele suprafeţei de sprijin: qi

Făcând această înlocuire fictivă, se poate considera că pe înălţimea H+i se găseşte unstrat omogen de pământ cu greutatea volumică , căruia îi corespunde o diagramătriunghiulară de presiune (abc).

Fig. 1. Diagrama de presiune

Valorile presiunii la nivelul punctelor B şi Asunt: aaB K qK i p

aaaA K iK HK iH p aa K qK H

Diagrama de presiune corespunzătoare

împingerii generate de sarcina uniform distribuită qeste reprezentată prin dreptunghiul afed, iar ceadatorată pământului din spatele suprafeţei de sprijin,

prin triunghiul fbe.


7/13

9. Ziduri de sprijin. Clasificarea zidurilor de sprijin şi verificarea presiunilor pe teren.

Răspuns 9:Sub aspect constructiv, construcţiile de sprijin se clasifică în ziduri de sprijin de

greutate, ziduri de sprijin tip cornier, ziduri de sprijin din elemente prefabricate și construcţiide sprijin din pământ armat.

Pentru verificarea presiunii pe teren se reduc toate încărcările exterioare faţă de

mijlocul tălpii fundaţiei zidului, obţinându-se solicitările N, M şi T. Mărimea presiunii peteren este:

Fig. 1. Schema de calcul a

zidurilor de sprijin de greutate

B

e61B

N

6

B1

M

1B

N

W

M

A

N p

22,1

în

care B - lăţimea tălpii zidului, e = M/N -excentricitatea forţei N faţă de mijlocul tălpii zidului.

Pentru ca dimensiunile zidului alese să fie bune,trebuie îndeplinită condiţia:

p1 ≤ ptr în care ptr reprezintă presiunea

maximă acceptată pe terenul de fundare la nivelulsuprafeţei de contact cu talpa fundaţiei zidului. Dacă nu este îndeplinită condiţia de mai sus se

modifică dimensiunile zidului de sprijin.


8/13

10. Ziduri de sprijin. Verificările de stabilitate a zidurilor de sprijin.

Răspuns 10:

Fig. 1. Schema de calcul a zidurilor de sprijin de greutate

Verificarea stabilităţii la răsturnare. Sub acţiunea componentei orizontale Pah a

împingerii active a pământului, zidul de sprijin îşi poate

pierde stabilitatea prin răsturnare în jurul muchiei din faţăa fundaţiei. Stabilitatea la răstur nare a zidului de sprijineste asigurată dacă este îndeplinită condiţia:

Mr ≤ mr Ms în care:Mr - momentul de răsturnare; Ms - momentul de stabilitate;mr - coeficientul condiţiilor de lucru egal cu 0,8. În cazul schemei de calcul din fig. 1, cele două

momente pot fi explicitate astfel: Mr = Pahh şi Ms =Gd + PavB

Verificarea stabilităţii la alunecare pe talpă. Această verificare constă încompararea forţei de frecare dintre talpa fundaţiei şi teren cu rezultanta încărcărilor orizontale(componenta T), conform relaţiei: T < mhμ N în care:

N - rezultanta încărcărilor verticale (N = G + Pav);mh - coeficientul condiţiilor de lucru egal cu 0,8; μ - coeficientul de frecare dintre talpa fundaţiei şi teren: unde, μ = tg , unde =

(1/3…1/2) este unghiul de frecare dintre teren şi talpa zidului de sprijin sau μ = tg , unde este unghiul frecării interioare a pământului. Această relaţie se foloseşte în cazul realizăriiunui pinten din beton simplu la talpa fundaţiei zidului.


9/13

V. STUDII DE CAZ/ PROBLEME

GEOTEHNICĂ

Problema 1Să se determine caracteristicile fizice (greutatea volumică a pământului, γ d,

porozitatea, n, indicele porilor, e) ale nisipului care în stare naturală are umiditatea w = 25%,greutatea volumică γ = 17,5 kN/m3 şi greutatea volumică a scheletului γs = 26,5 kN/m

3.

Rezolvare 1:

Greutatea volumică a pământului în stare uscată este: 3kN/m0,14100251

5,17

1

wd

Porozitatea se determină cu relaţia: %2,471005,260,145,26

100%

s

d sn

Indicele porilor este dat de relaţia: 894,01002,471

1002,47

1

n

ne


10/13

Problema 2

O probă de argilă saturată cântăreşte în stare naturală, m 1 = 490,2 g, iar după uscare,m2 =368,2 g. Greutatea volumică a scheletului, γs, a fost determinată în laborator şi este de27,2 kN/m3. Să se calculeze următoarele caracteristici fizice ale argilei: umiditatea,w, indicele

porilor, e, porozitatea, n.

Rezolvare 2:Umiditatea este dată de relaţia:

%1,331002,368

2,3682,490100

2

21

m

mmw

Indicele porilor este:

90,010

2,27

100

1,33

w

swe

Porozitatea este:

%4,4710090,01

90,0100

1

e

en


11/13

Problema 3

Unui pământ argilos i s-a determinat umiditatea, w = 40%, limita inferioară de plasticitate, wP = 15% şi limita superioară de plasticitate, wL = 60%. Să se calculeze valoareaindicelui de plasticitate, IP şi a indicelui de consistenţă, IC.

Rezolvare 3:Indicele de plasticitate este dat de relaţia:

%451560 P L P ww I Indicele de consistenţă este dat de relaţia:

44,01560

4060

P L

LC

ww

ww I


12/13

Problema 4

Să se determine modulul de deformaţie edometric, M2-3 şi modulul de deformaţie alterenului, E pentru un nisip argilos (cu indicele de consistenţă, IC = 0,55 şi indicele porilor, e= 0,47) care înregistrează următoarele tasări specifice:pentru presiunea de 50 kPa, ε0 = 1,20%,la 100 kPa ε1 = 2,13%, la 200 kPa ε2 = 3,95%, la 300 kPa ε3 = 5,15% , la 500 kPa ε4 = 7,49%,iar la 300 kPa ε5 = 7,31%, la 100 kPa ε6 = 6,70% şi care sunt prezentate sub forma curbei demai jos:

Rezolvare 4:Modulul de deformaţie edometric este dat de relaţia:

kPa p p p

M 33,8395,315,5

200300

23

20030032

Modulul de deformaţie al terenului este dat de relaţia:

32

M M E o Deoarece pământul analizat este un nisip argilos, cu indicele de consistenţă, IC = 0,55şi cu indicele porilor, e = 0,47, valoarea coeficientului de corecţie M0 fiind egală cu 1,6,conform STAS 8942/1-84.

Astfel,kPa E 33,13333,836,1


13/13

Problema 5

Pe probe de pământ cu secţiunea de 36 cm2 s-au efectuat încercări de forfecare directă,obţinându-se următoarele rezultate:

σ 100,00 kPa 200,00 kPa 300,00 kPaτmax 107 kPa 122 kPa 137 kPa

Să se determine parametrii rezistenţei la forfecare, unghiul de frecare interioară Φ şicoeziunea c (folosind metoda celor mai mici pătrate) şi să se traseze dreapta lui Coulomb.

Se precizează că relaţiile de determinarea a parametrilor rezistenţei la forfecarefolosind metoda celor mai mici pătrate sunt:

2

11

2

111

n

i

n

i

n

fi

n

i

n

fii

n

n

tg

2

11

2

1111

2

n

i

n

i

n

i

n

fii

n

fi

n

i

n

c

Rezolvare 5:Folosind metoda celor mai mici pătrate unghiul de frecare interioară a pământului este

dat de relaţia:

15,0

3002001003002001003

13712210730020010013730012220010710032222

tg

Φ = 8,530 Folosind metoda celor mai mici pătrate coeziunea pământului este dată de relaţia:

kPac 923002001003002001003

3002001001373001222001071001371221073002001002222

222

Cu ajutorul perechilor de valori σ şi τmax se trasează dreapta lui Coulomb.