CUPRINS 1CUPRINS
CUPRINS................................................................................................................................1.ANALIZA
GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR................................1.1.
...SCOPUL DETERMINARII. DEFINITII
................................................................1.2.
...METODA
CERNERII................................................................................................1.2.1.Principiulmetodei4
1.2.2.Pregatirea probelor4 1.2.3.Aparatura, materiale si reactivi4
1.2.4.Mod de lucru4 1.2.5.Prelucrarea rezultatelor experimentale4
1.3. ...METODA
SEDIMENTARII................................................................................................1.3.1.Principiul
metodei4 1.3.2.Pregatirea probelor4 1.3.3.Aparatura, materiale si
reactivi4 1.3.4.Mod de lucru4 1.3.5.Prelucrarea rezultatelor
experimentale4 1.4. ...ANEXA 1.1DETERMINAREA COMPOZITIEI
GRANULOMETRICE PRIN METODA CERNERII
................................................................1.5.
...ANEXA 1.2 ANALIZA GRANULOMETRICA PRIN METODA
SEDIMENTARII................................................................1.6.
...ANEXA 1.3 NOMOGRAMA
CASAGRANDE................................GEOTEHNICA MANUAL PENTRU
LUCRARILE DE LABORATOR 21.7. ...ANEXA 1.4 FORMULAR PENTRU
REPREZENTAREA CURBELOR
GRANULOMETRICE................................................................................................1.8.
...ANEXA 1.5 DIAGRAMA TERNARA
................................................................1.9.
...ANEXA 1.6 DIAGRAMA TERNARA UTILIZATA PENTRU IDENTIFICAREA
PAMNTURILOR N FUNCTIE DE GRANULOMETRIE SI INDICELE DE PLASTICITATE
IP................................2.DETERMINAREA UMIDITATII
PAMNTULUI................................2.1. ...SCOPUL
DETERMINARII. DEFINITII
................................................................2.2.
...PRINCIPIUL METODEI
................................................................................................2.3.
...APARATURA................................................................................................2.4.
...MODUL DE LUCRU
................................................................................................2.5.
...PRELUCRAREA REZULTATELOR EXPERIMENTALE
................................2.6. ...ANEXA 2.1 DETERMINAREA
UMIDITATII................................3.DETERMINAREA DENSITATII
SCHELETULUI
PAMNTURILOR................................................................................................................................3.1.
...SCOPUL DETERMINARII. DEFINITII
................................................................3.2.
...PRINCIPIUL METODEI
................................................................................................3.3.
...PREGATIREA MATERIALULUI
................................................................3.4.
...APARATURA SI MATERIALE NECESARE
................................................................3.5.
...PREGATIREA APARATURII
................................................................3.6.
...MOD DE
LUCRU................................................................................................3.7.
...PRELUCRAREA REZULTATELOR EXPERIMENTALE
................................3.8. ...ANEXA 3.1 DETERMINAREA
DENSITATII SCHELETULUI SOLID PENTRU PAMNTURI (DENSITATEA SPECIFICA)
................................................................................................CUPRINS
34.DETERMINAREA DENSITATII
PAMNTURILOR................................4.1.
...INTRODUCERE................................................................................................4.2.
...METODA CU STANTA
................................................................................................4.2.1.Principiul
metodeiError! Bookmark not defined. 4.2.2.Pregatirea
epruvetelorError! Bookmark not defined. 4.2.3.Aparatura
necesaraError! Bookmark not defined. 4.2.4.Mod de lucruError!
Bookmark not defined. 4.2.5.Prelucrarea rezultatelor
experimentaleError! Bookmark not defined. 4.3. ...ANEXA 4.1 -
DETERMINAREA DENSITATII PAMNTURILOR, N STARE NATURALA, PRIN METODA
CU STANTA
................................................................................................5.DETERMINAREA
LIMITELOR DE PLASTICITATE................................5.1.
...SCOPUL DETERMINARII. DEFINITII
................................................................5.2.
...DETERMINAREA LIMITEI INFERIOARE DE
PLASTICITATE................................5.2.1.Metoda
cilindrilor de pamntError! Bookmark not defined. 5.2.1.1.Principiul
metodeiError! Bookmark not defined. 5.2.1.2.Aparatura si materiale
necesareError! Bookmark not defined. 5.2.1.3.Mod de lucruError!
Bookmark not defined. 5.2.1.4.Exprimarea rezultatelorError!
Bookmark not defined. GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE
LABORATOR 45.2.2.Metoda mediilor absorbanteError! Bookmark not
defined. 5.2.2.1.Principiul metodeiError! Bookmark not defined.
5.2.3.Aparatura si materiale necesareError! Bookmark not defined.
5.2.3.1.Mod de lucruError! Bookmark not defined. 5.2.3.2.Exprimarea
rezultatelorError! Bookmark not defined. 5.3. ...DETERMINAREA
LIMITEI SUPERIOARE DE
PLASTICITATE................................5.3.1.Metoda cu
cupaError! Bookmark not defined. 5.3.1.1.Principiul metodeiError!
Bookmark not defined. 5.3.1.2.Aparatura si materiale necesareError!
Bookmark not defined. 5.3.1.3.Mod de lucruError! Bookmark not
defined. 5.3.1.4.Exprimarea rezultatelorError! Bookmark not
defined. 5.3.2.Metoda cu conulError! Bookmark not defined.
5.3.2.1.Principiul metodeiError! Bookmark not defined.
5.3.2.2.Aparatura si materiale necesareError! Bookmark not defined.
5.3.2.3.Mod de lucruError! Bookmark not defined. 5.3.2.4.Exprimarea
rezultatelorError! Bookmark not defined. 5.4. ...DETERMINAREA
INDICELUI DE PLASTICITATE, A INDICELUI DE CONSISTENTA SI A
INDICELUI DE LICHIDITATE
................................................................5.5.
...ANEXA5-1 - LIMITE DE
PLASTICITATE................................6.DETERMINAREA
PERMEABILITATII N
LABORATOR................................................................................................................................CUPRINS
56.1. ...SCOPUL DETERMINARII. DEFINITII
................................................................6.2.
...METODA PERMEAMETRULUI CU GRADIENT CONSTANT FARA
SUCTIUNE................................................................................................................................6.2.1.Principiul
metodeiError! Bookmark not defined. 6.2.2.Pregatirea
epruvetelorError! Bookmark not defined. 6.2.3.Aparatura
necesaraError! Bookmark not defined. 6.2.4.Mod de lucruError!
Bookmark not defined. 6.2.5.Calculul coeficientului de
permeabilitateError! Bookmark not defined. 6.3. ...METODA
PERMEAMETRULUI CU GRADIENT VARIABIL FARA SUCTIUNE.. ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED. 6.3.1.Principiul MetodeiError! Bookmark not defined.
6.3.2.Pregatirea probelorError! Bookmark not defined.
6.3.3.Aparatura necesaraError! Bookmark not defined. 6.3.4.Mod de
lucruError! Bookmark not defined. 6.3.5.Calculul coeficientului de
permeabilitateError! Bookmark not defined. 6.4. ...ANEXA 6.1
DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE PERMEABILITATE PRIN METODA
GRADIENTULUI CONSTANT FARA SUCTIUNE
................................................................................................GEOTEHNICA
MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 66.5. ...ANEXA 6.2 -
DETERMINAREA COEFICIENTULUI DE PERMEABILITATE PRIN METODA
GRADIENTULUI VARIABIL................................7.DETERMINAREA
COMPRESIBILITATII PAMNTURILOR PRIN NCERCAREA N
EDOMETRU................................7.1. ...SCOPUL NCERCARII.
DEFINITII
................................................................7.2.
...PRINCIPIUL METODEI
................................................................................................7.3.
...APARATURA SI MATERIALE NECESARE
................................................................7.4.
...PREGATIREA
PROBELOR................................................................................................7.5.
...MOD DE
LUCRU................................................................................................7.5.1.Pregatirea
aparaturiiError! Bookmark not defined. 7.5.2.Efectuarea ncercarilor
n edometruError! Bookmark not defined. 7.5.2.1.ncercarea de
compresiune - tasareError! Bookmark not defined. 7.5.2.2.ncercarea
de consolidareError! Bookmark not defined. 7.5.2.3.ncercarea de
compresiune prin umezireError! Bookmark not defined. 7.6.
...REPREZENTAREA SI INTERPRETAREA REZULTATELOR
................................7.6.1.Reprezentarea si
interpretarea rezultatelor n cazul ncercarii de compresiune tasare.
Parametrii de compresibilitate Error! Bookmark not defined.
7.6.1.1.Curba de compresiune - tasareError! Bookmark not defined.
CUPRINS 77.6.1.2.Curba compresiune porozitateError! Bookmark not
defined. 7.6.1.3.Indicele de compresiune Cc si indicele
derecompresiune CrError! Bookmark not defined. 7.6.1.4.Modulul de
deformatie edometric MError! Bookmark not defined.
7.6.1.5.Coeficientul de compresibilitate volumica mv si
coeficientul de compresibilitate avError! Bookmark not defined.
7.6.1.6.Presiunea de preconsolidare ? pError! Bookmark not defined.
7.6.1.7.Tasarea specifica prin umezire impError! Bookmark not
defined. 7.6.2.Reprezentarea si interpretarea rezultatelorn cazul
ncercarii de consolidareError! Bookmark not defined.
7.6.2.1.Coeficientul de consolidare cv si timpul de
consolidareprimara Error! Bookmark not defined.
7.6.2.2.Coeficientul de consolidare secundaraError! Bookmark not
defined. 7.7. ...ANEXA 7.1- COMPRESIBILITATEA PAMNTURILOR.
CARACTERISTICILE FIZICE ALE
PROBELORANALIZATE................................................................................................7.8.
...ANEXA 7.2 - NCERCAREA DE COMPRESIUNE N EDOMETRU .ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED. 7.9. ...ANEXA 7.3 - NCERCAREA DE COMPRESIUNE N
EDOMETRU .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 7.10. .ANEXA 7.4 - CURBA DE
COMPRESIUNE TASARE................................7.11. .ANEXA 7.5
- CURBA DE COMPRESIUNE
POROZITATE................................................................GEOTEHNICA
MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 87.12. .ANEXA 7.6 - NCERCAREA
DE CONSOLIDARE N EDOMETRU .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 7.13.
.ANEXA 7.7 - NCERCAREA DE CONSOLIDARE N EDOMETRU. CARACTERISTICILE
PROBELOR
ANALIZATE................................................................................................7.14.
.ANEXA 7.8 - CURBA DE CONSOLIDARE
EDOMETRICA................................................................................................8.DETERMINAREA
REZISTENTEI LA FORFECARE
PAMNTURILOR................................................................................................................................8.1.
...SCOPUL NCERCARII. DEFINITII SI
CLASIFICARI................................8.2. ...FORFECAREA
DIRECTA................................................................................................8.2.1.Principiul
metodeiError! Bookmark not defined. 8.2.2.Pregatirea
epruvetelorError! Bookmark not defined. 8.2.3.Aparatura si
materiale necesareError! Bookmark not defined. 8.2.4.Mod de
lucruError! Bookmark not defined. 8.2.4.1.Pregatirea
aparatuluiError! Bookmark not defined. 8.2.4.2.Efectuarea
ncercariiError! Bookmark not defined. 8.2.4.2.1 ncercarea de
forfecare consolidata drenata (CD)Error! Bookmark not defined.
8.2.4.2.2 ncercarea de forfecare consolidata nedrenata CUPRINS
9(C.U.).Error! Bookmark not defined. 8.2.4.2.3 ncercarea de
forfecare neconsolidata nedrenata (U.U.)..Error! Bookmark not
defined. 8.2.5.Interpretarea rezultatelorError! Bookmark not
defined. 8.3. ...RELATIA EFORT DEFORMATIE CORESPUNZATOARE PAMNTULUI
(ANEXA 8.5 DIAGRAMA DEFORMATIILOR DE ALUNECARE LA FORFECARE
DIRECTA)
................................................................8.4.
...ANEXA 8.1 - DATE PRIVITOARE LA IDENTIFICAREA SI CARACTERIZAREA
FIZICA A EPRUVETELOR................................8.5. ...ANEXA
8.2 - CARACTERISTICILE EPRUVETELOR DUPA
CONSOLIDARE................................................................................................8.6.
...ANEXA 8.3 - DATE PRIVIND REZISTENTA LA FORFECARE
................................................................................................8.7.
...ANEXA 8.4 - DATE PRIVITOARE LA NCERCAREA DE FORFECARE
................................................................................................................................8.8.
...ANEXA 8.5 DIAGRAMA DEFORMATIILOR DE ALUNECARE LA FORFECARE
DIRECTA................................................................8.9.
...ANEXA 8.6 - NCERCAREA DE FORFECARE DIRECTA ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED. 8.10. .NCERCAREA DE COMPRESIUNE TRIAXIALA
................................................................8.10.1.Introducere.
DefinitiiError! Bookmark not defined. 8.10.2.Mod de lucruError!
Bookmark not defined. GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE
LABORATOR 108.10.3.Interpretarea rezultatelorError! Bookmark not
defined. 8.11. .ANEXA 8.7 - NCERCAREA DE FORFECARE PRIN COMPRESIUNE
TRIAXIALA. FORMULARE PENTRU NREGISTRAREA DATELOR SI CALCULE
................................................................8.12.
.ANEXA 8.8 DIAGRAMA EFORTULUI
DEVIATOR................................8.13. .ANEXA 8.9 DIAGRAMA
PRESIUNII APEI DIN PORI................................8.14. .ANEXA
8.10 DIAGRAMA DRUMULUI DE EFORT
................................8.15. .ANEXA 8.11 DIAGRAMA
EFORTURILOR UNITARE LA COMPRESIUNEA
TRIAXIALA................................................................................................9.BIBLIOGRAFIE................................................................................................GEOTEHNICA
MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 11 1.ANALIZA GRANULOMETRICA A
PAMNTURILOR 1.1.Scopul determinarii. Definitii Pamnturile sunt
medii poroase trifazice alcatuite, n general, din schelet solid,
apa si aer. Scheletul solid este alcatuit din fragmente de diverse
forme si dimensiuni. Fractiunea granulometrica este o categorie de
fragmente solide avnd dimensiunea caracteristica, d, cuprinsa
ntr-un anume interval. Standardul romnesc n vigoare care trateaza
aceasta problema defineste urmatoarele fractiuni granulometrice:
Tabelul 1-1 - Fractiuni granulometrice Denumirea fractiunii
Dimensiunea d Argila?5? Praf5? ? 50? Nisip50? ?2 mm Pietris 2mm?20
mm Bolovanis20mm? ANALIZA GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR 12 200mm
Blocuri? 200 mm Compozitia granulometrica a unui pamnt cuantifica
procentual contributia fiecarei fractiuni granulometrice n
alcatuirea unei mase date de pamnt. Cunoasterea compozitiei
granulometrice este foarte utila mai ales pentru identificarea
pamnturilor nu numai din punct de vedere al caracteristicilor
fizice dar si din punct de vedere al comportarii sub solicitari
mecanice (de exemplu pot fi identificate loessurile, argilele cu
umflari si contractii mari dar si pamnturile lichefiabile sub
actiunea seismica). Analiza granulometrica este operatia de
laborator prin care se determina compozitia granulometrica. Aceasta
analiza poate fi efectuata prin urmatoarele metode: -prin
masuratori directe cu ajutorul sablonului pentru pamnturi cu
fragmente solide avnd d >125 mm; -metoda cernerii: -folosind
ciururi, pentru pamnturi necoezive cu fragmente solide avnd d >2
mm; -folosind ciururi si site, pentru pamnturi cu fragmente solide
avnd d >0,063 mm; -metoda sedimentarii, pentru pamnturi cu
fragmente solide avnd d < 0,063 mm; -metoda combinata (cernere
si sedimentare) pentru pamnturi ca: nisip argilos, praf nisipos,
etc. ncercarile de laborator de mai sus, se fac pe esantioane de
pamnt reprezentative din probele prelevate din gropi de observare,
puturi, foraje geotehnice, etc. n cazul terenurilor neuniforme,
avnd coeficientul de neuniformitate Un>15, cu neomogenitati
evidente, pentru fiecare intercalatie distincta, trebuie prelevate
si studiate n laborator esantioane caracteristice de
pamnt.GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 13 1.2.Metoda
cernerii 1.2.1.Principiul metodei Separarea fragmentelor solide din
pamnturile necoezive dupa marimea lor (n fractiuni granulometrice)
se face prin cernere pe ciururi si site. Conventional, diametrul
fragmentului solid se considera egal cu marimea ochiului ultimei
site sau al ultimului ciur prin care acesta nu trece prin cernere.
1.2.2.Pregatirea probelor Compozitia granulometrica se determina
pentru cantitati de material dependente de tipul fractiunii
granulometrice dominante, dupa cum urmeaza: -pentru bolovanis,
minimum 5 kg; -pentru pietris, minimum 2 kg; -pentru pietris cu
nisip, minimum 1 kg; -pentru nisip mare si mijlociu, 0,4 .... 0,5
kg; -pentru nisip fin, 0,1 .... 0,2 kg; -pentru nisip argilos. 0,07
.... 0,1 kg; -pentru argila nisipoasa, maxim 0,07 kg. Proba de
pamnt se introduce ntr-o capsula (cutie) tarata (tara), dupa care
se usuca n etuva la temperatura de 105? C, pna la masa constanta.
Dupa uscare, capsula cu proba de pamnt se lasa sa se raceasca, dupa
care se determina masa totala a acestora, notata cu m, cu
urmatoarea relatie: c dm m m ? ? ( 1-1) n care: md masa probei de
pamnt uscat, n grame; mc masa capsulei, n grame. Valoarea m se
nregistreaza. Daca pamntul analizat prezinta coeziune, proba uscata
pusa n capsula se acopera cu apa potabila la care se adauga 0,2 g
carbonat de litiu, ANALIZA GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR 14
pastrndu-se 24h. Dupa aceasta perioada pamntul din capsula se spala
cu apa pe o sita de srma cu ochiuri de 0,063 mm si se separa
liantul cu un curent de apa potabila pna la ndepartarea sa. Pamntul
ramas pe sita se antreneaza cu apa ntr-o capsula, se usuca n etuva
la temperatura de 105 ? 2?C pna la masa constanta, dupa care se
lasa sa se raceasca si apoi se cntareste mpreuna cu capsula. Daca
masa liantului rezultat din spalare depaseste 10% din masa probei
de analizat md, acesta se analizeaza, n continuare din punct de
vedere granulometric prin metoda sedimentarii, caz n care volumul
de apa de spalare a liantului, trebuie sa nu fie mai mare de 1000
cm3. 1.2.3.Aparatura, materiale si reactivi Pentru efectuarea unei
analize granulometrice prin metoda cernerii sunt necesare: -set de
ciururi (cu cutie si capac) cu ochiuri patrate sau rotunde de 5;
10; 20 mm; -set de site (cu cutie si capac) din srma cu ochiuri
patrate de 0,05, 0,08, 0,1, 0,25, 0,5, 1, 2 mm, dimensiunile
ciururilor si sitelor din componenta seturilor, se aleg astfel nct,
n timpul cernerii, pamntul sa se separe pe diametrele urmarite; se
recomanda ca valoarea dimensiunii ochiurilor la ciururi si site sa
creasca n progresie geometrica cu ratia 2. -masina de cernut
adaptata sitelor si ciururilor; -subler sau sabloane cu ochiuri
rotunde; -balanta tehnica cu precizia de cntarire de 0,01 g; -cntar
comercial cu precizia de cntarire de 0,5 g; -etuva termoreglabila,
cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ? 2?C, cu
dispozitiv de aerisire liber; -capsule din portelan sau din metal
inoxidabil sau emailat cu diametrul de 120 ... 300 mm; -perii de
srma si pensule pentru curatatul sitelor; -cutite, linguri, spatule
pentru luat probe; -carbonat de litiu pur (c.p.) sau pentru analiza
(p.a.); -exsicatoare cu CaCl2. GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE
DE LABORATOR 15 1.2.4.Mod de lucru Capsulele (cutiile) se
numeroteaza, se usuca la 105 ? 2?C, se racesc si apoi se tareaza.
Masa fiecareia, mc, se nregistreaza si se verifica periodic.
Seturile de site si ciururi se monteaza astfel: se aseaza mai nti
cutia, apoi peste ea se pune sita cu ochiuri de dimensiuni minime,
dupa aceea se pun sitele si ciururile cu ochiuri de dimensiuni din
ce n ce mai mari, dupa care se aseaza capacul. Proba uscata si
cntarita se toarna pe ciurul sau sita cu ochiurile cele mai mari
din setul utilizat. Cernerea se executa manual sau cu ajutorul unei
masini de cernut. n timpul cernerii se verifica daca nu se
depaseste capacitatea de ncarcare a sitelor si ciururilor, pentru
ca sa se obtina eficienta necesara. Cernerea se face pna la
separarea fractiunilor granulare: orientativ, timp de 15 min. daca
se face manual sau 10 min. daca aceasta se face cu ajutorul unei
masini de cernut. Operatia se considera terminata daca scuturnd
fiecare sita sau ciur deasupra unei hrtii, ceea ce mai trece timp
de 1 minut reprezinta mai putin de 1% din materialul de pe ciurul
sau sita respectiva. Ceea ce, eventual, trece se adauga la sita sau
ciurul urmator cu diametrul mai mic. Resturile de material ramase
dupa cernere pe fiecare sita, ciur sau cutie, se trec n capsule
tarate si se determina masa fiecareia. Datele obtinute se
nregistreaza. Daca suma maselor fractiunilor granulare (inclusiv
restul din cutie) difera cu mai mult de 1 % fata de masa probei de
pamnt determinarea se repeta. Daca restul din cutie depaseste 10 %
din masa probei de analizat md, acest rest se analizeaza, n
continuare, prin metoda sedimentarii. n cazul n care restul din
cutie, dupa separarea liantului, este mai mic dect 1% din masa
initiala de pamnt md, ncercarea este valabila si se prelucreaza
rezultatele ei. n cazul n care dupa cernere, rezulta fragmente
solide cu dimensiuni caracteristice mai mari de 20 mm, separarea
lor n continuare pe fractiuni se poate face utiliznd ciururi
corespunzatoare sau prin masurari cu sublerul sau cu sabloane.
1.2.5.Prelucrarea rezultatelor experimentale Rezultatele analizei
granulometrice efectuate prin metoda cernerii se organizeaza ntr-un
tabel de tipul tabelului 1 din ANEXA 1.1. n masa totala se include
si restul din cutie precum si masa liantului. n ultima coloana a
tabelului se nscriu procentele aferente resturilor de material cu
dimensiuni ANALIZA GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR 16 mai mici dect
dimensiunea ochiurilor sitei sau ciurului respectiv, calculate n
raport cu masa probei de analizat md. n coloana (3) a tabelului 1
(ANEXA 1.1) se calculeaza pentru fiecare dimensiune a fragmentelor
solide, n procente din masa totala md, cantitatea de material cu
fragmente solide avnd dimensiuni mai mici dect dimensiunea d,
considerata. Acest calcul se face n modul urmator: se scade din
100, procentul cantitatii ramase pe sita cu ochiurile cele mai mari
(trecut n coloana (2) linia (1)) si se trece valoarea obtinuta pe
linia corespunzatoare din coloana (3). Din aceasta valoare se scade
procentul trecut pe linia urmatoare din coloana (2) si rezultatul
se trece pe aceeasi linie n coloana (3). Procednd n acest mod se
completeaza toata coloana (3) a tabelului. Rezultatele analizei
granulometrice prin metoda cernerii pot fi folosite pentru
reprezentari grafice de tipul curbei de frecventa, histogramei,
curbei granulometrice (formularul 1, ANEXA 1.1) si respectiv de
tipul diagramei ternare (formularul 2, ANEXA 1.1). 1.3. Metoda
sedimentarii 1.3.1.Principiul metodei Metoda sedimentarii se
bazeaza, din punct de vedere practic, pe masurarea densitatii
suspensiei de fragmente solide din apa (n timpul sedimentarii), cu
ajutorul areometrului. Din punct de vedere teoretic metoda se
bazeaza pe aplicarea legii lui Stokes. Pe cale teoretica, Stokes, a
stabilit urmatoarea relatie ntre viteza de depunere ntr-un lichid a
unor fragmente solide, de forma sferica, si diametrul acestora: 22
92????????? ?dvw s?? ? ( 1-2 ) unde: v este viteza de sedimentare,
n cm/s, GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 17 ?s este
greutatea specifica a fragmentelor solide, n gf/cm3, ?w este
greutatea volumica a apei; ?w = 1 gf/cm3, d este diametrul sferelor
cu care sunt asimilate fragmentele solide, ?- este coeficientul de
vscozitate a lichidului n care se realizeaza suspensia, n gf?s/cm
(poise) n aplicarea practica, legea lui Stokes este valabila numai
pentru diametre ale particulelor sferice mai mici dect un anumit
diametru limita. De fapt sferele care modeleaza fragmentele solide
trebuie sa aiba un diametru suficient de mare pentru a nu fi
influentate n timpul sedimentarii de miscarea browniana a apei si
suficient de mic pentru a nu apare o interconditionare n timpul
caderii libere n suspensie. Prin ncercari s-a stabilit ca valoarea
acestui diametru limita este de 0,2 mm pentru fragmentele solide
care au o forma rotunjita. De asemenea aplicarea legii lui Stokes
la analiza granulometrica a pamnturilor presupune si ndeplinirea
urmatoarelor conditii: -legea lui Stokes este valabila pentru toate
fragmentele solide ce se depun din suspensia aflata ntr-un cilindru
-la nceputul sedimentarii, n cilindru, suspensia de fragmente
solide n apa este uniforma, adica fragmentele solide de diferite
marimi sunt uniform repartizate n masa lichidului. Presupunnd
ndeplinite conditiile de mai sus, aplicarea metodei pentru analiza
granulometrica prin sedimentare poate fi ilustrata prin schema din
Figura 1-1. La nceputul operatiei experimentale fragmentele solide
sunt raspndite uniform n masa lichidului. Daca fixam un plan
orizontal de separatie n cilindru la o adncime H de la nivelul
liber lichidului, se poate stabili, aplicnd legea lui Stokes,
diametrul maxim al fragmentelor solide ce se mai afla nca n
suspensie, n lichidul aflat deasupra planului de separatie, dupa
trecerea unui timp t de la nceperea sedimentarii. De fapt spatiul
parcurs de un fragment solid aflat la suprafata suspensiei din
cilindru este H, iar valoarea vitezei de sedimentare este data de
relatia: tHv ? (1-3) ANALIZA GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR 18 HPlan
de referintaAreometru Cilindru de sticlacu volumul de1000
cm3MetacentruAlice de plumbCorectia demenisc ? R Figura 1-1 Schema
ncercarii cu metoda sedimentarii Pe de alta parte, viteza de
sedimentare este o functie de diametrul fragmentului solid, d,
conform relatiei (1-2) corespunzatoare legii lui Stokes. Aceasta
relatie mai poate fi scrisa condensat: 2d A v ? ?(1-4) cu ??
????18w sA(1-5) Rezulta ca dupa trecerea unui timp t de la nceperea
sedimentarii n portiunea de suspensie aflata deasupra planului de
separatie de la adncimea H, nu se vor mai afla fragmente solide cu
diametrul mai mare de, t AHd??(1-6) Dupa trecerea timpului t de la
nceputul sedimentarii repartizarea fragmentelor solide avnd masa
mt, ramase n suspensie n apa din cilindru, este uniforma deoarece
fragmentele de diametre egale au parcurs drumuri egale. Ca urmare
greutatea volumica a suspensiei de material solid n lichidul din
cilindru aflata deasupra planului de separatie de la adncimea H,
este o masura a cantitatii de material care are dimensiuni d ale
fragmentelor solide mai mici dect d. n cele ce urmeaza se fac
urmatoarele notatii suplimentare: t este timpul pentru care
deasupra planului de referinta situat la cota H se afla n suspensie
masa mt de fragmente solide GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE
LABORATOR 19 R este citirea de pe tija areometrului la timpul t,
corectata n functie de temperatura (ct) si de meniscul format la
contactul cu tija areometrului (? R), (vezi ANEXA 1.2)? este
densitatea suspensiei la timpul t redata de relatia: 10001R? ? ?
[g/cm3]( 1-7) md este masa totala de pamnt folosit la realizarea
suspensiei Vt este volumul total al suspensiei pe care l vom
considera (1000 cm3) Folosind aceste notatii pentru timpul t se
poate scrie urmatoarea relatie de echivalenta masica: wstt w tmmRV
??? ? ? ? ? ???????? ? 100010001( 1-8) masa totalamasa apei masa de
apa dislocuita de fragmentele solide Din relatia (1-8) rezulta
expresia de calcul pentru masa fragmentelor solide aflate n
suspensie la timpul t: R msst???1 ??( 1-9) Pentru a vedea ct
reprezinta mt din masa totala md n procente se poate utiliza
relatia: Rm mmmd ssdtp? ??? ? ?1001100 (%)??( 1-10) Rezulta ca la
timpul t deasupra planului de referinta considerat de la adncimea H
se afla masa mt de material ce reprezinta mp n procente din masa
totala md cu diametrul mai mic dect d obtinut cu relatia (1-6).
Prin urmare pentru determinarea compozitiei granulometrice prin
metoda sedimentarii este suficienta determinarea la diversi timpi a
densitatii suspensiei realizate cu materialul analizat. ANALIZA
GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR 20 1.3.2.Pregatirea probelor Analiza
granulometrica se face utiliznd 50 . 100 g de pamnt. Proba de pamnt
se introduce ntr-o capsula, dupa care se usuca n etuva la
temperatura de 105 ? 2?C, pna la masa constanta. Dupa uscare,
capsula cu proba de pamnt se lasa sa se raceasca la temperatura
mediului ambiant. Din materialul uscat se ia o cantitate de
material care se cntareste cu precizia de 0,01 g. Aceasta masa
constituie masa initiala a probei md. n cazul pamnturilor cu un
continut de materii organice mai mare de 5%, proba trebuie mai nti
oxidata chimic, punnd-o ntr-un pahar Berzelius de 500 ml si turnnd
peste ea 150 cm3 apa oxigenata. Se agita continutul cu o bagheta de
sticla cteva minute, dupa care paharul se ncalzeste pna la
temperatura de 50 ... 60?C. Dupa ce amestecul atinge aceasta
temperatura, se agita puternic pna la ncetarea reactiei de degajare
a oxigenului. Reactia se considera terminata cnd proba se coloreaza
intens. Proba astfel obtinuta se fierbe pna cnd volumul ei se
reduce la aproximativ 50 ml, dupa care se toarna ntr-o capsula de
portelan si se usuca n etuva la temperatura de 105 ? 2?C, pna la
masa constanta. 1.3.3.Aparatura, materiale si reactivi Pentru
efectuarea ncercarii se utilizeaza urmatoarele: -areometru tip
Cassagrande, etalonat la 20?C, cu intervalul de citiri 0,995 ....
1,030, cu precizia 0,0005; -termometru cu interval de citiri 0 ....
40?C si precizie 0,5?C. -cilindrii de sticla gradati cu capacitatea
1000 cm3si diametrul interior aproximativ de 60 mm; -cilindru
gradat cu capacitatea de 250 cm3; -cronometru; GEOTEHNICA MANUAL
PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 21 Figura 1-2 Areometru Cassagrande
-capsule de portelan cu diametrul de 120 mm; -etuva termoreglabila,
cu posibilitatea de reglare a temperaturii la 105 ? 2?C, cu
dispozitiv de aerisire liber; -balanta tehnica cu precizia de
cntarire de 0,01 g; -sita din tesatura de srma cu ochiuri patrate
cu latura ochiului de 0,063 mm; -capsula de portelan sau metalica
cu diametrul adecvat ramei sitei metalice; -agitator manual,
electric sau orice alt sistem care sa agite suspensia care se
ncearca (Figura 1-3) ; -spatula, cutit, razatoare, pensula; -pahar
Berzelius cu capacitatea de 500 cm3; -pipeta gradata cu capacitatea
de 20cm3; -plnie cu coada scurta; -apa oxigenata solutie 6%;
-carbonat de litiu anhidru; -solutie diluata de silicat de sodiu
4,4 %, densitatea 1,04 g/cm3; -solutie de hexametafosfat de sodiu:
40 g hexametafosfat de sodiu dizolvat n 1000 cm3 apa distilata;
-nomograma pentru calculul diametrelor granulelor. OBSERVATIE:
ntruct solutia de hexametafosfat de sodiu poate fi utilizata
maximum o luna de la data prepararii, este necesar ca pe sticla cu
solutie sa se precizeze data prepararii. ANALIZA GRANULOMETRICA A
PAMNTURILOR 22 ncazulmaterialelorcuindicedeplasticitateredusIp?10%
(nisip,nisipprafos,nisipargilos,prafnisipos),dispersareaserealizeaza
folosindcaagentdispersantcarbonatuldelitiuanhidrusicaagent
antifloculant solutie diluata de silicat de sodiu. Pentru o proba
se utilizeaza 0,5 g carbonat de litiu anhidru.
ncazulmaterialelorcuindicedeplasticitateIp?10%(argila grasa,
argila, argila prafoasa, argila nisipoasa, praf argilos)
determinarea
seefectueazafolosindcaagentantifloculantsolutiedehexametafosfatde
sodiu.Pentruoprobaseutilizeaza100cm3solutiedehexametafosfatde
sodiu. GEOTEHNICA MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 23 Figura
1-3 - Agitator manual si mecanic ANALIZA GRANULOMETRICA A
PAMNTURILOR 24 1.3.4.Mod de lucru Materialul care se supune
analizei se pune ntr-o capsula. Peste material se pun reactivii
corespunzatori, se adauga apa potabila, dupa care se lasa 8 .... 24
h pna se obtine nmuierea completa a materialului. Acest amestec se
toarna n cupa agitatorului si se supune unei agitari viguroase timp
de 1 .... 15 min., care se recomanda sa se faca cu un agitator
mecanic, pneumatic sau ultrasonic. Aceasta operatie se executa n
vederea evitarii formarii de agregate minerale prin asocierea
particulelor fine, n timpul determinarii. Suspensia astfel obtinuta
se toarna pe o sita din tesatura de srma cu ochiuri patrate cu
latura de 0,063 mm asezata pe o capsula metalica sau de portelan cu
diametrul cel putin egal cu cel al sitei. Folosind apa potabila si
prin pensulare, se retine pe sita numai fractiunea mai mare de
0,063 mm. La spalare trebuie sa se evite utilizarea de cantitati
excesive de apa, pentru ca volumul final de suspensie n capsula sa
nu depaseasca 700 .... 800 cm3. Materialul continut pe sita se
colecteaza ntr-o capsula si se usuca la temperatura de 105 ? 2?C
pna la masa constanta, dupa care se cntareste. Daca aceasta masa
este mai mica dect 10 % din masa initiala a probei md, aceasta se
nregistreaza ca atare si se considera global; daca masa
materialului retinut este mai mare de 10% din masa initiala a
probei md, materialul uscat se analizeaza granulometric prin metoda
cernerii. Materialul ce trece prin sita de 0,063 mm si este
colectat n capsula sub sita, se trece cu atentie ntr-un cilindru
gradat cu capacitatea de 1000 cm3, evitndu-se orice pierderi. n
cazul folosirii carbonatului de litiu ca dispersant, n suspensie se
adauga 5 cm3 solutie diluata de silicat de sodiu ca agent
stabilizator al sistemului dispers. n cazul folosirii
hexametafosfatului de sodiu, nu este necesar sa se adauge agent
stabilizator. Volumul suspensiei din cilindrul gradat se
completeaza cu apa potabila pna la 1000 cm3. Daca n timpul spalarii
apa folosita a depasit acest volum, se elimina excesul prin
fierbere astfel nct sa se ajunga la un volum de suspensie de 1000
cm3. Se lasa cilindrul n repaus pna la atingerea temperaturii
camerei. Suspensia obtinuta se agita timp de 15 .... 30 sec prin
efectuarea de miscari verticale a unui agitator manual. Dupa
terminarea agitarii, cilindrul nu se mai misca si se ncepe
cronometrarea sedimentarii. Se introduce areometrul n cilindru, cu
multa atentie pentru a nu produce tulburarea accidentala a
suspensiei; se efectueaza citirea pe areometru la GEOTEHNICA MANUAL
PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 25 partea inferioara a meniscului,
dupa care acesta se scoate cu aceeasi atentie cu care se introduce.
n intervalul dintre citiri, areometrul se pastreaza ntr-un cilindru
cu apa potabila, care se schimba ori de cte ori este necesar pentru
a fi mereu curata. Se efectueaza citiri pe areometru la urmatoarele
intervale de timp cumulat de la nceperea determinarii: 0,5 min., 1
min., 2 min., 4 min., 8 min., 15 min., 30 min., 1 h, 2 h, 4h si 12
... 16 h. Dupa fiecare citire pe areometru se masoara temperatura
suspensiei; se recomanda ca ncercarea sa se efectueze ntr-un mediu
ambiant n care se pastreaza temperatura de 20?3?C, caz n care
corectiile de temperatura sunt neglijabile.
OBSERVATIE:ncazulncarentimpuldeterminariisuspensia
floculeazasauprecipita,aceastasereagitadinnoucuagitatorulmanual
timpde3...5orimaimaredectceldelanceputuldeterminariisise
repetacitirile.Laonouaflocularerezultateleobtinutenusemaiiaun
considerare, iar determinarea granulozitatii se face prin metoda
pipetarii. 1.3.5.Prelucrarea rezultatelor experimentale Conform
principiului metodei sedimentarii (vezi paragraful 1.3) pentru
timpii deja mentionati se efectueaza citirile brute pe tija
areometrului. Dupa aplicarea corectiilor de menisc si temperatura
(a se vedea plansa cu nomograma Cassagrande) se obtin valorile
corectate R cu care se poate determina densitatea suspensiei pe
parcursul sedimentarii cu relatia (1-7). Pentru un timp dat, t, se
pot determina dimensiunea caracteristica a fragmentelor solide
aflate n suspensie si procentul mp corespunzator. A. Cassagrande
tinnd seama de acest algoritm de calcul a ntocmit o nomograma
redata n plansa 1. Cu ajutorul acestei nomograme folosind cheia de
lucru din plansa mentionata plecnd de la citirile corectate R ca
date de intrare, mpreuna cu temperatura, densitatea specifica si
timpul se poate determina diametrul d corespunzator. Astfel
nomograma nlocuieste calculul cu relatia (1-6) si ofera si
posibilitatea determinarii vitezei de sedimentare. Pentru fiecare
timp de sedimentare se determina diametrul caracteristic d si
procentul mp foarte utile interpretarii rezultatelor experimentale.
Pe baza rezultatelor experimentale se poate construi curba
granulometrica a pamntului analizat. ANALIZA GRANULOMETRICA A
PAMNTURILOR 26 1.4.ANEXA 1.1DETERMINAREA COMPOZITIEI GRANULOMETRICE
PRIN METODA CERNERII Cantitatea ramasa pe sita Dimensiunile
ochiurilorsitelorsau ciururilor(diametrul granulelor d)* [mm]
g(%)din md Fractiunicu diametrulmaimic dectd,(%)din cantitatea
totala n cutie Suma *Diametrele ciururilor siale sitelor se nscriu
n ordine descrescatoare. REPARTITIA MATERIALULUI Material spalat
(?? 0,063mm) Proba uscata + tara ............................ g
tara ........................... g Cantitate
spalata................................g Material cernut (?>
0,063mm) Proba uscata + tara ............................ g tara
........................... g Cantitate
cernuta................................g GEOTEHNICA MANUAL PENTRU
LUCRARILE DE LABORATOR 27 Cantitate totala md cernuta si spalata
............................... g Felul materialului
..............................................................
1.5.ANEXA 1.2 ANALIZA GRANULOMETRICA PRIN METODA SEDIMENTARII
AREOMETRUL ...................... ? R
................................ md ........................
Densitatea scheletului ?s = g/cm3; ? ?? ? ? ???td sspC Rmm '1001
??%Temperatura Data Ora citirii Timpul de sedimentare minute Citita
?C Medie ?C Citiri reduse pe areometru R Citiri corectate R = R +
?R Diametrul granulelor d [mm] Corectia de temperatura Ct R + Ct mp
/ 2 5 0 0 ANALIZA GRANULOMETRICA A PAMNTURILOR 28 20 40 OBSERVATIE:
Corectia de menisc ? R poate fi considerata acoperitor +0,5, iar
corectia ct se determina n functie de temperatura la care are loc
procesul de sedimentare conform graficului de mai jos. GEOTEHNICA
MANUAL PENTRU LUCRARILE DE LABORATOR 291.6.ANEXA 1.3 NOMOGRAMA
CASAGRANDE
1.7.ANEXA 1.4 FORMULAR PENTRU REPREZENTAREA CURBELOR
GRANULOMETRICE mp(%)mp(%) Proba nr. Proba nr. Proba nr. d