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