wm-ms1-caracteritzacio sol.pdf

UniversitatPolitcnicadeCatalunyaBARCELONATECHEscolaTcnicaSuperiordEnginyersdeCamins,CanalsiPorts

MecnicadelSl

Tema 1Tema1Caracteritzaci del slCaracteritzacidelsl

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Tema 1Tema1

1. Diagramadefasesiparmetresdelsl

2 Granulometria2. Granulometria

3. ConsistnciadelslilmitsdAtterberg

Exercicis

Laboratori:prctica1(parmetresdelsl)p (p )

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Introducci

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Sls i roquesSls i roques

El lmit entre una roca alterada o tova i un sl no est ben definit. Un sl dur es pot comportar sovint com una roca.

Un sl es caracteritza perqu es pot disgregar sota lacci de petits esforos, o al diluir-se en aiguao al diluir se en aigua

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Escales dobservaci del slEscales d observaci del slGeolgica (~100 m) Geotcnica o denginyeria (~10 m)g ( ) g y ( )

Per exemple, estudiemlestabilitat del tals

De laboratori (~ 10 cm) Microscpica (~ 1 )

Mostres de laboratoritpicament de 7x15 cmtpicament de 7x15 cm

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Naturalesa del slNaturalesa del slM t i l l l Materials que componen el sl Partcules slides Aigua

aigua en estat lliure aigua adsorbida a la superfcie de les partcules vapor daigua

Aire aire lliure aire dissolt en aigua

Sals dissoltes (importants en alguns sls)

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Fases del slFases del slF lid Fase slida partcules slides

i d bid

FASE GASOSA

aigua adsorbida Fase lquida

i lli

FASE LQUIDA

aigua lliure aire dissolt en aigua

sals dissoltes sals dissoltes Fase gasosa

i lliFASE SLIDA

aire lliure vapor daigua

Diagrama de fases

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Sl saturat i sl no saturatSl saturat i sl no saturat

Sl saturat: noms hi ha dues fases no hi ha fase gasosag

Sl no saturat: hi ha les tres fases

GL

L Si no hi ha fase gasosa, tampoc hi ha tensi superficial (apareix a la

SS

ha tensi superficial (apareix a la frontera entre les fases lquida i gasosa) li t t di lsat no-sat s ms complicat estudiar un sl amb les tres fases que un sl sense la fase gasosa, saturat

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Partcules slidesPartcules slidesGrava Sorra Llim ArgilaGrava Sorra Llim Argila

> 2 mm > 4.76 mm (3/16)

0.06 < < 2 mm0.074 < < 4.76 mm

2 < < 0.06 mm2 < < 0.074 mm

< 2 (UNE) < 2 (Lambe)

Les partcules es veuen a simple vista Sn necessaris medis auxiliars (microscopis) per veure les partcules

No tenen cohesi Tenen cohesi

No senganxa als dits

Textura aspraSenganxa als dits

Textura suau

s/w : 103 m2/g

superfcie especfica s/w : 10-4 m2/g s/w : 1 m2/g

s/w : 10 m /g montmorillonitas/w : 20 m2/g caolinita

Comportament a nivell microscpic: Comportament a nivell microscpic:contactes mecnics; tensions molt fortes en els contactes, si s gran

efectes qumics, estructura coloidal; efectes fisico-qumics

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Partcules de sorraPartcules de sorra

0.42 a 0.48 mm 0.19 a 0.42 mm 0.11 a 0.19 mm

Sorra dOttawa (Canada)

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Cristalls de feldespat, 0.19 a 0.42 mm

Cristalls de quars, 0.19 a 0.42 mm

Cristalls de dolomita, 0.19 a 0.42 mm

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Sorra de platja de Hawaii

Sorra de Venezuela Sorra de Venezuela, comprimida a 140 MPa

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Partcules dargilaPartcules d argila

Caolinita Illita

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Composici qumicaComposici qumica Sorres i graves: provenen de la descomposici

mecnica de roques; la seva composici qumica no influeix en el seu comportament geotcnic

Argiles: tenen una composici diferent de la roca mare solen ser silicats hidratats. En el seu comportament geotcnic, el ms important s: la seva superfcie especfica com es comporten en presncia daigua (expansi)p p g ( p )

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Aspectes fisico qumics en argilesAspectes fisico-qumics en argiles

Llims, sorres i graves es pot considerar que sn qumicament inerts degut a la seva q q gbaixa superfcie especfica

En les argiles el tamany de la partcula s: En les argiles, el tamany de la partcula s:

LL L Le a3 100Es representen aix:

3 100

Caolinita: 1 1 0.1 Montmorillonita: 0.1 0.1 0.001

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Composici i estructura molecular de la fase slida dels minerals argilosos

Classificaci general dels sls: Orgnics

turba molta matria vegetal (20% ...) sls perillosos en enginyeria ja que son molt compressibles

I i Inorgnics partcules slides amorfes no abunden, ms al nord dEuropa partcules slides cristallines: partcules slides cristal lines:

sulfats (guix) no abunden, per sn problemtics xids hidrxids carbonats silicats molt abundants, representen ms del 90% dels slssilicats molt abundants, representen ms del 90% dels sls

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Els cristalls de silicats poden tenir estructura tridimensional: quars, feldespat estructura bidimensional: fillosilicats (argila) poden

tenir una composici qumica diferent de la roca mare A la Terra:

lani ms abundant s loxigen (50%) els cations ms abundants sn:

Si4+ (27%); Al3+ (8%); Mg++; Ca++; K+; Na+; ...el mineral ms abundant s SiO2 = quars

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Estructures moleculars: Silici (Si) combinacions tetradriques( ) q Alumini (Al) combinacions tetradriques i

octadriquesoctadriques Altres elements en general combinacions

octadriquesoctadriquesP e re

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Estructures tpiques dels filosilicats: capes superposades de cadenes de tetredres p pi/o octedres:

Tipus 1:1tetredres

octedres

tetredres

Tipus 2:1 octedres (amb Al, Fe, Mg, ...)tetredres

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Una partcula tpica dargila est formada per capes p psuccessives (fins a 100, per exemple) daquestesexemple) d aquestes estructures elementals

f En funci dels elements qumics i del tipus q pdestructura, tenim diferents mineralsminerals

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tetredre (SiO )-4 Octedre Tetredre (SiO4)-4Al(OH)6-3

Mg(OH)6-4SLEXSLEX

GIBBSITA

sn neutres elctricament

BRUCITA

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


dues capes: tipus 1:1dues capes: tipus 1:1

b it + ibb it +brucita + una capa de slex

gibbsita + una capa de slex

Estructura de la serpentina Estructura de la caolinitaEstructura de la serpentina Estructura de la caolinita

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


tres capes: tipus 2:1

Gibbsita entre

Gibbsita entre dues capes de slex

dues capes de slex. Substituci isomorfa de Al3+

S 4slex per Si4+.

Equilibri elctric amb ions K+

Estructura de la pirofilita Estructura de la moscovita

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Capa dobleCapa dobleL d d ili t l t i t t Les cadenes de silicats no sn elctricament neutres: a la superfcie de les partcules es concentren crregues elctriques negatives, les quals atrauen cations que, a la q g , q q ,vegada, atrauen molcules daigua

Aquestes molcules daigua formen gaireb part de la t l l i d bidpartcula: s laigua adsorbida

HHO

HHO

HHO CAPA DOBLE partcula

completa:

partculapartcula t i t

OHH

OHH OHH

partcula estricta + capa doble

estricta

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Capa dobleCapa doble La concentraci de cations disminueix a mesura

que augmenta la distncia a la partcula La capa doble s la capa que cont un cert

percentatge (p.e. el 90%) dels cations atrets per g ( )la partcula

El gruix de la capa doble condiciona elEl gruix de la capa doble condiciona el comportament i interacci duna partcula amb les seves venes, en funci del balan de forcesles seves venes, en funci del balan de forces datracci i repulsi

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Capa dobleCapa dobleo

n

s

concentraci alta de cations

forces dorigen elctric

a

c

i

d

e

c

a

t

i

(capa doble petita)concentraci baixa de cations (capa doble gran)

s

d

e

r

e

p

u

l

s

i

capa doble gran

capa doble petita

c

o

n

c

e

n

t

r

a

(d)

f

o

r

c

e

s

distncia a la partcula (d) distncia entre dues partcules

r

a

c

c

i

f

o

r

c

e

s

d

a

t

r

forces de van der Waals

augmenten amb linvers

capa doble gran (d gran) estructura dispersa

f

augmenten amb l invers de la distncia

d blcapa doble petita (d petita)

suma, capa doble gran

suma, capa doble petita estructura floculada

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Capa dobleCapa doble Distncia caracostat de partcules

floculat no floculat

Distncia entre cares agregat dispersp

Les estructures floculades son ms resistents i rgides (excepte si tenen molts porus)rgides (excepte si tenen molts porus)

Les estructures agregades tenen menys resistncia per sn ms plstiques iresistncia, per sn ms plstiques i deformables

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Capa dobleCapa doble

La capa doble disminueix si augmenta la concentraci de cations la valncia del cati

la temperatura la temperatura La capa doble disminueix si disminueix

la constant dielctrica del medi el pHel pH el tamany del cati

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Capa dobleCapa doble 1/21 K Tamany de la capa doble:

d0

1 Kv n

K = constant que depn de la constant dielctrica del medi, la temperatura, etc.

v = valncia del cati n0 = concentraci

Cati Na+ d gran Cati Ca++ d petita

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Silicats destructura laminarSilicats d estructura laminar

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


MICROFOTOGRAFIES DEL SL DEL CAMPUS NORD

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


MICROFOTOGRAFIES DEL SL DEL CAMPUS NORDP

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


1.1

Diagramadefasesi t d l lparmetresdelsl

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Parmetres didentificaci del slParmetres d identificaci del sl

A iol ms pesos Aproximem un medi discret per un medi continuAIREVa

volums pesos

medi continu Diagrama de

fases:AIGUA

VpVh

a

V W fases: Gas (aire)

Lquid (aigua)

AIGUAVh Vw Ww

Lquid (aigua) Slid (partcules)

V +V = V (V )SLV W Va+Vw = Vp (Vh) Vp+Vs = Vt

W +W W

SLVs Ws

Ww+Ws = Wt

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Parmetres didentificaci del slParmetres d identificaci del slV

Porositat:Vp

V

p

t

Vn

V

adimensionalVt

Vs 0 1n

ndex de porus:V

pVeV

Vp

VVt

sV0 e adimensionalVs

ms variabilitatms variabilitat

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Relaci entre porositat i ndex de porus1 1p pV V e

1 111

p p

st p s

p

n VV V V eeV

1

p

nen

Valors (extrems terics amb esferes):

1 n

emax = 0.92 emin = 0.35max min

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



En realitat, e depn de la granulometria, de si el material s ms o menys fi, de la uniformitat,

Tipus de sl emax eminSorra neta 0.9 0.2Llim 1.1 0.4Argila tova 2.3 0.6Turba 25 2

En general, si e > 1 el sl s molt deformable

Turba 25 2

En general, si e 1 el sl s molt deformable

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Densitat relativa:

e emaxmax min

re eDe e

dens (100%) solt (0%)

0 D 1 ( en %)

( ) ( )

0 Dr 1 ( en %)

s difcil de determinar ja que e i e sn difcils s difcil de determinar, ja que emax i emin sn difcils de trobar

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Parmetres didentificaci del slParmetres d identificaci del slV

Vw

Vp

Grau de saturaci: 0 Sr 1 ( en %)

Va

W

wr

p

VSV

Vw

Vs

Per argiles, en general Sr > 0.8 Per sorres, 0 Sr 1

Ww

Ws

Humitat:Va wWwW

0 w ( en %)

Vw

VpWw

W

sW

Per sorra saturada: 20~30% Per argila saturada: 25~60%

Vs Ws

Per turba: 100~3000%

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Parmetres didentificaci del slParmetres d identificaci del slPesos especfics es donen en kN/m3

Pes especfic natural

Pesos especfics es donen en kN/m

Pes especfic natural

VpW

tn

W Vt

Ww

Wt

ntV

Vs Ws

WtP e re

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Pes especfic de les


Pes especfic de les partcules slides

VpW W

Vt

Ww

Wt

ss

s

WV

Caolinita: 26.3 kN/m3Vs Ws

Wt

Illita: 27.8 kN/m3

Quars: 26.3 kN/m3

Turba: 11~27 kN/m3Argiles: 27 kN/m3

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Pes especfic sec


Pes especfic sec

VpW

sd

W Vt

Ww

Wt

dtV

Sorra: 14 ~ 18 kN/m3

Argila: 8 ~ 20 kN/m3Vs Ws

WtP e re

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Pes especfic saturat


p

VpW

s p wt

W V Sorra: 19 ~ 22 kN/m3

Vt

Ww

Wt

sattV

Sorra: 19 22 kN/m

Argila: 16 ~ 22 kN/m3Vs Ws

Wt

Pes especfic submergit sat w ATENCI!! w 3=10 kN/m

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Relacions entre parmetresRelacions entre parmetresol ms pesos Dada coneguda: =10

AIREVa

volums pesos Dada coneguda: w=10 kN/m3

Un volum de referncia coneg t (p e V )

AIGUAVp

a

V W

conegut (p.e., Vt) Podem conixer dos

volums, per exemple (V V ) (V V )AIGUAVw Ww

WtVt

(Vp,Vw), (Va, Vw), ... Pels pesos, s suficient

amb s, ja que w s

SLV W

tt coneguda Tres parmetres

independents:SLVs Ws w, s, nat

que es poden determinar b aldeterminar b al laboratori

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Relacions entre parmetresRelacions entre parmetresvolums pesos

nn(1-Sr)

nS nS w(1-n)

volums pesos

Vt=1

1-n

nSr nSrw

(1-n)s

w(1 n)sper definici

= wWwp=V

ns

wW(=1)t

nV

Per tant(1 )(1 ) sw nnS w n S Per tant, (1 )r w s r

w

nS w n Sn

Altres relacions:

(1 ) (1 )1

s sd s

t

W n nV

(1 ) (1 ) (1 )tnat s r w st

W n w nS nV

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Relacions entre parmetresRelacions entre parmetresvolums pesos

ee(1-Sr)

eS eSrw W

volums pesos

1+e

Vs=1

eSr rw

s

Wsper definici

= wWwp=V

es

wW(=1)s

eV

Per tant, sr w s rw

weS w Se

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tcniquesexperimentalsd bt i d tdobtencideparmetres

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tcniques de laboratoriTcniques de laboratori Determinaci de la humitat per assecat en estufa

(UNE 103300-1993) o microones (ASTM 4643-87)

es pesa la mostra:

W = W + W

assecat en estufa a 110C

es pesa la mostra seca:

WWw W

WWWtw s-= =

Wt = Ww + Ws Ws

WW ss

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tcniques de laboratoriTcniques de laboratori Determinaci del pes especfic de les partcules slides

(UNE 103302-1994)

Es coneix el pes sec de la mostra (Ws)

Amb un picnmetre es determina el volum de les partcules slides (V )partcules slides (Vs)

El pes especfic de les partcules ser:partcules ser:

s WVs=s Vs

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tcniques de laboratoriTcniques de laboratori Determinaci del pes especfic natural del sl

(UNE 103301-1994)balana hidrosttica

mostra natural mostra

natural

parafina

WtVt = ?

W1 = Wt + WparV1 = Vt + Vpar

W2 = W1 V1w W W WW W W V

Wpar 1 t

par 1 t parpar par t

t

-= - = == W2 W1 V1 w

VWW WV WV Vt t1 t1 21 pa

nat

rw par

--= - = -

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tcniques de campTcniques de campEn obra, s necessari disposar de resultats en poc temps: s s dna per conegut per obtenir la humitat, w:

es determina el pes duna mostra de sl, Wtdesprs la mostra es crema amb alcohol i es torna a pesar desprs la mostra es crema amb alcohol i es torna a pesar, obtenint el pes sec, Ws

amb aquestes dues dades, la humitat w es determina com en el laboratori:

WW W-Ww WWW

Wtw sss

-= =

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Tcniques de campTcniques de camp per obtenir el pes especfic natural, nat:

es fa un forat en el sl i es determina el pes del material que sha excavat Wtexcavat, Wt

el forat somple, fins a la superfcie original, amb una sorra normalitzada, mitjanant un aparell que permet mesurar el volum

i l l d l t Vnecessari, que ser el volum de sl excavat, Vt amb aquestes dues dades, el pes especfic natural es calcula

com en el laboratori:

VW

tnat

t=

amb aquestes tcniques es poden obtenir els valors dels parmetres en tan sols na hora

t

parmetres en tan sols una hora

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


1.2

Granulometria

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de garbellatAssaig de garbellat Es tracta de determinar la distribuci perEs tracta de determinar la distribuci per

tamany de les partcules del sl:Classificaci TamanyGraves > 2.0 mm (4.76 mm)

S

T

M

Sorres gruixudes 0.6 < < 2.0 mmmitjanes 0.2 < < 0.6 mm

r

b

e

l

l

s

A

S

fines 0.06 < < 0.2 mmLlims gruixuts 0.02 < < 0.06 mm

g

a

c

i

mitjans 0.002 < < 0.02 mmfins < 2

d

i

m

e

n

t

a

c

Argiles s ed

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de garbellatAssaig de garbellat

Garbell tipus alemany (DIN)

Garbell tipus i (ASTM) iameric (ASTM) i

espanyol (UNE)

Garbelladora mecnicaGarbelladora mecnica

UNE 103101-1995

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de garbellatAssaig de garbellatGarbell mm

4 101.6 4

3-1/2" 88.9 3.5

3" 76.2 3

2-1/2" 63.5 2.5

2" 50.8 2

1-3/4" 44.4 1.75

1-1/2" 38.1 1.5

1-1/4" 31.7 1.25

1" 25.4 1

/8" 22 2 0 87/8" 22.2 0.875

3/4" 19.1 0.750

5/8" 15.9 0.625

1/2" 12 7 0 5001/2" 12.7 0.500

7/16" 11.1 0.438

3/8" 9.52 0.375

5/16" 7 93 0 3125/16 7.93 0.312

srie gruixuda ASTM

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de garbellatAssaig de garbellatGarbell mm Garbell mm

1/4 6.35 0.250

1/2 5.66 0.223

# 4 4.76 0.187

# 40 0.42 0.0165

# 45 0.35 0.0138

# 50 0.297 0.0117

# 5 4.00 0.157

# 6 3.36 0.132

# 7 2.83 0.111

# 60 0.250 0.0098

# 70 0.210 0.0083

# 80 0.177 0.0070

# 8 2.38 0.0937

# 10 2.00 0.0787

# 12 1.68 0.0661

# 100 0.149 0.0059

# 120 0.125 0.0049

# 140 0.105 0.0041

# 14 1.41 0.0555

# 16 1.19 0.0469

# 18 1.00 0.0394

# 20 0 84 0 0331

# 170 0.088 0.0035

# 200 0.074 0.0029

# 230 0.062 0.0024

# 270 0 053 0 0021# 20 0.84 0.0331

# 25 0.71 0.0280

# 30 0.59 0.0232

# 35 0 50 0 0197

# 270 0.053 0.0021

# 325 0.044 0.0017

# 400 0.037 0.0015

# 35 0.50 0.0197

srie fina ASTM

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de garbellatAssaig de garbellat

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de sedimentaciAssaig de sedimentaci Es tracta de determinar la distribuci per tamany p y

de les partcules fines del sl (les que passen pel garbell # 200) UNE 103102-1995

Es fa servir la llei dStokes: la velocitat de sedimentaci duna partcula esfrica en un medi lquid s

2s w D 218s wv D

on D = dimetre de la partcula i = 0.001009 Ns/m2 s la viscositat del fluid

v s constant si 0.02 0.05 mm

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de sedimentaciAssaig de sedimentaci

z

v = 0.1 mm/s

A una profunditat z, y desprs dun temps tdhaver iniciat el procs de sedimentaci, ja no existiran partcules que tinguin un dimetre superior al corresponent a las partcules que tinguin una velocitat de caiguda z/t.

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de sedimentaciAssaig de sedimentaci El dimetre D de las partcules que es troben

en el temps t a una profunditat z ser com a mxim de:mxim de:

18 zD s w

Dt

La quantitat de partcules de tamany inferior a Dser la mateixa que hi havia inicialment a

t f dit t d t i taquesta profunditat, donat que en anar caient, les partcules de tamany inferior sn reposades per les que cauen daltures superiorsper les que cauen d altures superiors

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de sedimentaciAssaig de sedimentaci El percentatge ND, en pes, de partcules de dimetreEl percentatge ND, en pes, de partcules de dimetre

inferior a D respecte al total es pot trobar com la relaci entre el pes (concentraci) C(z,t) de les partcules a la profunditat z al cap dun temps t i el pes (concentraci)profunditat z al cap d un temps t, i el pes (concentraci) C(z,0) que existia en el moment inicial en aquest punt:

( )C z t( , )(%) 100( ,0)D

C z tNC z

La forma dobtenir la concentraci de partcules a una

determinada profunditat i temps consisteix en extraure na mostra de la s spensi en aq est p nt mitjnaantuna mostra de la suspensi en aquest punt mitjnaant

una pipeta, i obtenir el pes de les partcules slides desprs devaporar laigua en el fornp p g

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de sedimentaciAssaig de sedimentaci Limitacions:

El moviment de les partcules dins del fluid ha de ser laminar, el que implica velocitats de sedimentaci corresponents a dimetres inferiors a 0.05 mm

La forma de les partcules (sobretot les argiles) no s esfrica per tant el que es pot obtenir s el dimetre de lesfera que te la mateixa velocitat de sedimentaci que la de la partcula irregularL ll i lid l i d lli d l f La llei s vlida per a la caiguda lliure duna sola esfera per tant la concentraci de partcules en el fluid ha de ser baixa (a la prctica sol ser de 50 g/l)Les partcules de dimetre inferior a 2 m estaran infludes pel Les partcules de dimetre inferior a 2 m estaran infludes pel moviment browni

s necessari assegurar que totes les partcules estiguin en estat dispers (separades) i no formant agregats de tamany superior:dispers (separades) i no formant agregats de tamany superior: cal afegir dispersants; daltra banda, en argiles, la capa doble dificulta la definici del dimetre real de la partcula

La presncia de sals solubles dins la matriu slida pot provocar p p pdistorsions en els resultats

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Assaig de sedimentaciAssaig de sedimentaci

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Corbes granulomtriquesCorbes granulomtriques

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



D60 D30 D10

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Coeficient duniformitat:

D6010

1 UU CDCD

Sorra uniforme: CU < 6

10material

nicmxima

heterogenetatSorra uniforme: CU 6 Grava uniforme: CU < 4

U if l d d Uniforme mal graduada

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Coeficient de corbatura:2D230

10 60C

DCD D

Habitualment: 1 < CC < 3

10 60

Habitualment: 1 CC 3P e r e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



CU = 3.9CC = 0.9

1

2

CU = 7.1UCC = 4.31 i 2 tenen el

mateix CU = 2.9

CU = 5.2CC = 2.9

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Sls segons granulometriaSls segons granulometria

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


1.3

ConsistnciadelslilmitsdAtterberg

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


ConsistnciaConsistncia

En funci del seu contingut daigua (humitat), el sl es pot trobar en diferents ( ), pestats:

lquidms

humitat

plstic semi-slidsemi slid slid ms

consistncia

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Lmits dAtterbergLmits d Atterberg

Els lmits dAtterberg sn els valors de la humitat que limiten les consistncies qlquida, plstica, semi-slida i slida (proposats per lenginyer suec Albert Atterberg, 1911 i (p p p g y g,generalitzats per Arthur Casagrande, 1932)

lmit de lmit lmit retracci

wRplstic

wPlquidwL

slida semi-slida plstica lquida

humitat, ww = wR w = wP w = wL

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Lmit lquid (UNE 103103-1994) Consisteix en determinar la humitat per a la p

qual un solc fet en un sl situat sobre una zona dun casquet esfric (cullera de q (Casagrande) es tanca en una longitud donada quan es donen 25 cops sobre la base q pde la cullera cullera

manetaeines per a fer el solc

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Lmit lquid (UNE 103103-1994) Els resultats venen condicionats per:p

tipus deina utilitzada per a fer el solc tipus de material de la base de la culleratipus de material de la base de la cullera velocitat en que es donen els cops

Alternativa: definir el lmit lquid com la Alternativa: definir el lmit lquid com la humitat per a la qual un con estndard penetra en una mostra de sl una longitudpenetra en una mostra de sl una longitud normalitzada

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Lmit plstic (103104-1993) Consisteix en determinar la humitat que fa q

que apareguin fissures en el sl quan es fa rodar entre els dits i una superfcie plana i p pllisa formant un cilindre duns 3 mm de dimetre

La repetibilitat de lassaig s bona, millor que la del lmit lquidla del lmit lquid

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Lmit de retracci Consisteix en la determinaci de la humitat

del sl a partir de la qual el seu volum deixa de disminuir de manera espontnia com a pconseqncia de la prdua dhumitat, partint duna mostra fabricada amb una quantitat qdaigua corresponent al seu lmit lquid

Molt menys usat que els altres dos lmitsMolt menys usat que els altres dos lmits

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Lmits dAtterbergLmits d Atterbergt

o

t

a

l

en aquest tram el assecat

v

o

l

u

m

t

qsl est saturat, per laigua est traccionada

assecat

w w w

humitat, w

wR wP wL

no saturat saturatno saturat saturat

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


ndex derivatsndex derivats

ndex de plasticitat L PIP w w ndex de consistncia L

w wICIP

ndex de fludesa

IPPw wIF ndex de fludesa IF

IP

IP Activitat

% 2IPA %

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Grfic de plasticitat de Casagrande

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Lnia A: IP = 0.73(wL20) Tots els sls afins, duna mateixa formaci ,

geolgica, es troben situats en una franja relativament estreta que t un pendent mitj q p jigual al de la lnia A

Valors alts del lmit lquid estan relacionats Valors alts del lmit lquid estan relacionats amb deformabilitats (compressibilitats) ltaltes

H = high wL; L = low wLg L; L

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Els sls que contenen gran quantitat de partcules de la fracci argilosa ( < 2) p g ( )estan situats pel damunt de la lnia A, mentre que els llims i els sls orgnicsmentre que els llims i els sls orgnics (que presenten fenmens de plasticitat molt menys acusats) estan per sota de lamolt menys acusats) estan per sota de la lnia A

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Sistemaunificatdel ifi i d l lclassificacidelssls

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Sistema Unificat de Classificaci de Sls

El Si t U ifi t d Cl ifi i d Sl ( USCS) i t dEl Sistema Unificat de Classificaci de Sls (o USCS) s un sistema de classificaci dels sls utilitzat en enginyeria i geologia per descriure la textura i la mida de gra dun sl. El sistema de classificaci es pot aplicar a la majoria dels materials no consolidats i est representat per un smbol de dues lletresdels materials no consolidats, i est representat per un smbol de dues lletres. Cada lletra es descriu a continuaci (amb lexcepci de Pt):

Primera i/o segona lletra Segona lletra

Lletra DefiniciG grava

Lletra DefiniciP mal graduat (mida uniforme)

Primera i/o segona lletra Segona lletra

G g a aS sorraM llim

a g adua ( da u o e)W ben graduat (mides diverses)H alta plasticitat

C argilaO orgnic

L baixa plasticitat

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Divisi principal Smbol NomDivisi principal Smbol Nomgrava> 50% de la

grava neta 12% fins

GM grava llimosaGC grava argilosa

sorra sorra neta SW sorra ben graduada, No.200 (0.075 mm)

50% de la fracci gruixuda

sorra fina a gruixuda

SP sorra mal graduadapassa el garbell No.4 (4.75 mm)

gsorra amb >12% fins

SM sorra llimosaSC sorra argilosa

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.



Divisi principal Smbol NomDivisi principal Smbol Nomllim i argila amb lmit lquid < 50

inorgnic ML llimCL argila

sls de gra fims del 50%

gorgnic OL llim orgnic,

argila orgnica

passa el garbell No.200

llim i argila amb lmit lquid 50

inorgnic MH llim dalta plasticitatCH argila dalta

plasticitatplasticitatorgnic OH llim orgnic,

argila orgnica

sls delevat contingut orgnic Pt turba

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Classificaci fracci gruixudaClassificaci fracci gruixuda

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Classificaci fracci finaClassificaci fracci fina

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


Classificaci universalClassificaci universal

P

e

r

e

P

r

a

t

.

E

n

g

i

n

y

e

r

i

a

d

e

l

T

e

r

r

e

n

y

.

U

P

C

.


wm-ms1-caracteritzacio sol.pdf

Documents