Geo Teh Nica Geo Teh Nica

8/18/2019 Geo Teh Nica Geo Teh Nica

1/14

RĂSPUNSURISUBIECTE EXAMEN LICENTA

FACULTATEA DE CONSTRUCTIISPECIALIZAREA CCIA

Disciplina:GEOTEHNICĂ

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

Din punct de vedere fizic, pământurile suntmedii 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 alterareachimică 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.


2/14

3. Umiditatea pământurilor şi gradul deumiditate (w, Sr).

Răspuns3:Umiditatea unui pământ reprezintă raportul dintre masa apei Mw conţinută în porii

unei cantităţi de pământ şi masa particulelor solide Ms din acea cantitate. Se notează cu w şi

se exprimă prin relaţiile:

ws

w

MM sau: în procente w 100

M

M

s

w [%]

În laborator, umiditatea se determină prin uscarea probelor de pământ (în etuvă latemperatură de 105°C) până la obţinerea unei mase constante a acestora.

Gradul de umiditate se defineşte ca fiind raportul între volumul de apă conţinut de proba de pământ şi volumul total al golurilor (porilor) probei respective:

p

wr V

VS

După valoarea gradului de umiditate pământurile se clasifică:

- pământ uscat, Sr ≤ 0,40;- pământ umed,0,40 < Sr ≤ 0,80;- pământ foarte umed, 0,80 < Sr ≤ 0,90;- pământ practic saturat, 0,90 < Sr ≤ 1,00.


3/14

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

Răspuns4: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

denumitgrad de îndesare, ID, definit cuurmătoarea relaţie: ID =minmax

max

ee

ee unde: emax -

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


4/14

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

Răspuns5:Umidităţile care delimitează inferior şi superior, domeniul de comportare plastică a

pământurilor coezive poartă denumirea delimite 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 marcândtrecerea 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 prinindicele 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 cuurmătoarea relaţie: Ic = p

L

pL

L

Iww

wwww .


5/14

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

Răspuns6:În laborator, pentru studiul compresibilităţii se utilizează aparatul numitedometru

(fig. 1).În cadrul acestei încercări, asupra probei se aplică în trepte o încărcare verticală decompresiune prin intermediul unui piston. Pentru ase 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 de

compresiune-tasare (fig. 2). Cu ajutorul curbei de compresiune-tasarese determină:tasareaspecifică:

0

ii h

h100

[%]și modulul de deformaţie edometric: p p ptgM12

12

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


6/14

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

Răspuns7: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

producapropierea 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 ecuaţiilede mai sus poartă denumirea dedreaptă intrinsecă saudreapta 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.


7/14

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

Răspuns8: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 un

strat 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 corespunzătoareîmpingerii generate de sarcinauniform distribuită qeste reprezentată prin dreptunghiul afed, iar ceadatorată pământului din spatele suprafeţei de sprijin, prin triunghiul fbe.


8/14

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

Răspuns9:Sub aspect constructiv, construcţiile de sprijin seclasifică în ziduri de sprijin de

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

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

Be6

1B N

6B1

M1B

NWM

A N

p22,1

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.


9/14

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 = Pah h şi Ms =G d + Pav B

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 < mh μ 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.


10/14

V. STUDII DE CAZ/ PROBLEME

GEOTEHNICĂ

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

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/m3.

Rezolvare 1:

Greutatea volumică a pământului în stare uscată este: 3kN/m0,141002515,17

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


11/14

Problema 2

O probă de argilă saturată cântăreşte în stare naturală, m1 = 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

mmm

w Indicele porilor este:

90,010

2,27

100

1,33

w

swe

Porozitatea este:

%4,4710090,01

90,0100

1 ee

n


12/14

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


13/14

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 = 0,55

şi 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


14/14

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

ntg

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:

15,030020010030020010031371221073002001001373001222001071003

2222 tg

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

kPac 923002001003002001003

3002001001373001222001071001371221073002001002222

222

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

Geo Teh Nica Geo Teh Nica

Documents

Transcript of Geo Teh Nica Geo Teh Nica