Geotehnică

Acest articol sau secțiune despre subiectul Geologie nu menționează sursele necesare sau sunt insuficiente. Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Ingineria geotehnică este disciplina care se ocupă cu studierea mecanicii solurilor și rocilor și aplicarea acesteia la scara lucrărilor de inginerie , precum și în studiile teritoriale. Geotehnica este o chestiune de competență comună între ingineri și geologi . ^[1]

Caracteristicile terenului

În mod convențional, în geotehnică ^[2] , terenul este împărțit în clase granulometrice , definite în funcție de diametrul particulelor solide care îl compun. Aceste clase sunt:

• blocuri (diametru d> 200 mm, fracțiune formată din blocuri);
• pietriș (2 ≤ d ≤ 200 mm, fracțiune de pietriș);
• nisip (0,06 ≤ d ≤ 2 mm, fracțiune nisipoasă);
• nămol (0,002 ≤ d ≤ 0,06 mm, fracțiune limoasă);
• argilă (d ≤ 0,002 mm, fracțiune de argilă).

Compoziția granulometrică a solurilor influențează comportamentul mecanic și hidraulic și este determinată de practica cernerii (folosind ecrane sau site) sau a sedimentării (pentru fracțiunea fină) a probelor prelevate la fața locului.

Caracteristicile particulare ale unui teren derivă din faptul că:

• Este un mijloc poros multifazic, deoarece constă dintr-o parte solidă (schelet solid) și una sau mai multe părți fluide (apă, aer sau alt gaz);
• Are un comportament mecanic neliniar, ireversibil și neholonomic chiar și pentru deformări mici;
• are o rezistență slabă la tracțiune, care este în general considerată nulă.

Echipamente și teste

Pentru a determina caracteristicile unui teren, de natură mecanică ( rezistență și rigiditate ) sau hidraulice ( permeabilitate ), sunt disponibile diverse echipamente de laborator:

• ecrane sau site , pentru a determina curba granulometrică ;
• hidrometru ;
• Lingură Casagrande ;
• edometru ;
• aparate triaxiale ;
• cutie de forfecare ;
• tăiere inelară ;
• cilindru gol ;
• permeametru ;
• forfecare torsională ;
• coloană rezonantă .

Testele de caracterizare la fața locului sunt, de asemenea, utilizate frecvent pentru a compensa imposibilitatea sau dificultatea de a preleva probe în materiale care nu prezintă coeziune (adevărată sau aparentă):

• Încercați penetrometrul standard (SPT);
• Penetrometru de testare statică (CPT);
• Încercați dilatometrul (DMT);
• Test presometru (PMT);
• Încercați scissometrica (FVT);
• Teste geofizice .

În general, este o bună practică să se ia în considerare cele două tipuri de teste (în laborator și la fața locului) ca fiind complementare și nu alternative, pentru a suplini deficiențele unuia cu capacitățile celuilalt.

Aceste inspecții și teste, conform Decretului ministerial din 14/01/2008 al Ministerului Infrastructurii și Transporturilor (6.2.2), urmează să fie efectuate și certificate de laboratoare în art. 59 din Decretul prezidențial 6.6.2001, nr. 380. Cu toate acestea, această regulă a fost abrogată printr-o sentință a Curții administrative regionale Lazio publicată în februarie 2008 (deci DUPĂ publicarea Decretului ministerial din 14-1-2008); în acest moment, concesiunea (de fapt ilegală conform instanței administrative regionale Lazio) a fost transformată în AUTORIZARE (cu circularele CLSP emise în septembrie 2010); în acest moment (27-4-11) nu au fost încă emise autorizații.

Încercări geotehnice de laborator

Disciplina geotehnică permite studierea diferitelor tipuri de soluri prin definirea unei serii de indici, parametri și caracteristici fizice care pot fi obținute din teste la fața locului sau din teste de laborator. Investigațiile la fața locului permit colectarea de informații la fața locului în starea reală; în timp ce testele de laborator permit să se definească pe deplin natura și caracteristicile rezistenței, compresibilității și permeabilității solului, reconstituind în laborator, folosind tehnologii mai mult sau mai puțin sofisticate, condițiile fizice și starea de stres originală existentă pe șantier. Testele de laborator sunt împărțite în trei categorii de bază în funcție de caracteristicile fizice care urmează să fie determinate. Prin urmare, este posibil să se distingă teste de identificare (greutate volumică, conținut de apă, densitate, limite Atterberg , granulometrie, echivalent nisip, clasificare), teste de permeabilitate cu sarcină variabilă sau constantă și teste de rezistență mecanică pentru a determina proprietățile fizice. Mecanica solului (forfecare, torsiune, consolidare edometrică, compactare, teste de compresie).

Testele de laborator geotehnice se efectuează pe probe de sol prelevate la fața locului, prin utilizarea de echipamente adecvate a căror utilizare corectă, în funcție de abilitățile și experiența operatorilor, determină clasa de calitate mai mult sau mai puțin înaltă a probei obținute. Recomandările privind planificarea și execuția anchetelor geotehnice ( Asociația Geotehnică Italiană - AGI 1977) identifică 5 clase de calitate: clasele 01, 02 și 03 includ eșantioane de tip refăcut, eșantioane de clasă 04 cu perturbare limitată (semi-perturbate), eșantioane de clasă 05 netulburate . Pentru determinarea proprietăților fizice și mecanice ale solurilor, trebuie utilizate probe care să păstreze structura, conținutul de apă și caracteristicile fizice ale sedimentelor în starea lor sedimentologică naturală (probe netulburate). Prin urmare, termenul netulburat indică un eșantion de sol în care, în timpul fazelor de eșantionare, modificările structurii, texturii, conținutului de apă și ale constituenților chimici originali au fost minime. În funcție de gradul de perturbare pe care îl prezintă probele sau în funcție de cantitatea de informații geotehnice care pot fi obținute de la acestea, probele sunt clasificate după cum urmează:

• Deranjat sau rearanjat
  • Profil stratigrafic: Q2, Q3, Q4, Q5
  • Compoziția dimensiunii particulelor: Q2, Q3, Q4, Q5
  • Conținut de apă naturală: Q3, Q4, Q5

• Tulburări limitate
  • Greutatea unității de volum: Q4, Q5

• Netulburat
  • Caracteristici mecanice: Q5

Teste geotehnice la fața locului

După cum sa menționat, imposibilitatea de a preleva mostre neperturbate de soluri incoerente (nisipuri și pietrișuri) face recomandabilă caracterizarea pământului prin teste efectuate la fața locului. Aceste teste permit obținerea proprietăților mecanice și hidraulice pe volume mai mari de sol decât cele asociate probelor de laborator și, prin urmare, sunt adesea mai semnificative, deoarece iau în considerare detaliile și caracteristicile structurale care influențează comportamentul la scara lucrărilor de inginerie și că acestea nu poate fi prezent într-o probă de laborator. De exemplu, estimarea permeabilităților la fața locului este adesea mai semnificativă decât cea din laborator, deoarece această proprietate este condiționată de detalii stratigrafice (de exemplu, niveluri de nisip într-o lut) care nu pot fi incluse într-un specimen de pământ pentru testarea laboratorului.

Mai mult, estimarea rigidității este deosebit de sensibilă la perturbarea solului care caracterizează inevitabil fiecare probă de sol, în timp ce această problemă nu este evidentă atunci când solul este testat în locația sa naturală (la fața locului). Pe de altă parte, estimarea parametrilor geotehnici prin teste la fața locului se bazează adesea pe corelații empirice care fac evaluarea deosebit de incertă. Trebuie amintit că fiecare test la fața locului are propriul său domeniu de aplicare ideal atât în ​​ceea ce privește tipurile de sol, cât și proprietățile geotehnice de interes. De exemplu, testele penetrometrice SPT sunt mai potrivite pentru solurile nisipoase (mai puțin pentru cele argiloase) și cu siguranță mai fiabile pentru estimarea rezistenței decât rigiditatea pământului.

Faze ale caracterizării fizico-mecanice a solurilor: de la carotajul la fața locului până la laborator

Este extrem de interesant în scopuri geotehnice să se sublinieze care sunt stările de alterare a stresului pe care le suferă un eșantion de sol de calitate superioară (Q5) în timpul diferitelor etape de prelevare, transport și pregătire pregătitoare și preliminare la executarea testelor geotehnice în laborator. Pașii principali ai acestui lanț geotehnic au fost rezumați mai jos:
a) faza de foraj;
b) faza de eșantionare geotehnică;
c) sigilarea, transportul și depozitarea probei;
d) etapa de extrudare din eșantionator;
e) stadiul ambalării specimenului.

La pregătirea piesei de testat, extrudarea probei (Q5) din matrița de eșantionare este fundamentală, a cărei implementare trebuie să aibă loc în conformitate cu criterii de precizie maximă, ajungând și la descrierea preliminară detaliată a probei furnizate. Această fază de lucru permite evidențierea printr-o simplă examinare vizuală macroscopică a unor elemente de importanță fundamentală, a căror analiză preliminară poate permite, de asemenea, să evalueze gradul de validitate și semnificația eșantionului disponibil. Defectele evidente ale eșantionării la fața locului sunt reprezentate de compresia și scurtarea miezului (comparație între cota de eșantionare și lungimea reală a miezului, tipică în solurile foarte moi), neregularități stratigrafice în orizonturi omogene (intercalații granulare grosiere în depozite coezive) , distrugerea texturală a eșantionului (frecvent în depozitele de coeziune puternic supra-consolidate) sau erori reale de eșantionare în gaură (nuclei retorcuți convoluți, eșantionare în orizonturi nedorite etc.). Deschiderea pumnului trebuie, prin urmare, efectuată în conformitate cu proceduri standardizate de detectare cu compilarea unui certificat descriptiv specific.

Testele de laborator sunt împărțite în trei categorii de bază pe baza caracteristicilor specifice ale eșantionului care urmează să fie determinat:

• teste de identificare (greutate volumică, conținut de apă, densitate, limite Atterberg, granulometrie, echivalent nisip, clasificare);
• teste de permeabilitate cu sarcină variabilă sau constantă;
• teste de rezistență mecanică, pentru a determina proprietățile fizice (forfecare, torsiune, consolidare, compactare, compresie).

Aplicații

Principalele aspecte pe care le tratează sunt:

• Determinarea rezistenței solului ;
• Determinarea deformabilității terenului ;
• Modelarea constitutivă a solurilor ;
• Probleme de filtrare cuplată;
• Calculul tracțiunii terenurilor și analiza stabilității structurilor de susținere ( pereți și pereți etanși )
• Calculul capacității portante a solurilor;
• Calculul decontărilor;
• Analiza stabilității versanților ;
• Analiza interacțiunii dintre sol, fundații și structuri;
• Probleme ale săpăturilor în aer liber și subterane (tuneluri)
• Analiza lucrărilor de terasament (baraje, terasamente, terasamente)
• Probleme geotehnice seismice ( răspuns seismic local , lichefiere )

Mulți cărturari s-au ocupat de această disciplină. Contribuțiile de pionierat se datorează Terzaghi ( principiul efectiv al stresului ), considerat fondatorul geotehnicii moderne. Alte contribuții indirecte au fost furnizate de Mohr Coulomb și, în ceea ce privește aplicarea criteriului de rezistență pe terenuri, Rankine pentru calcularea impulsului terenurilor.

În vremuri mai recente, grație dezvoltării teoriilor elastoplastice, formulate în principiu pentru metale, Schofield și Wroth și școala Cambridge (modelul Cam-Clay ), Alonso și școala din Barcelona (soluri nesaturate), Bishop, Lade.

Notă

Elemente conexe

• Sistem unificat de clasificare a solului (USCS)
• Desemnarea calității rocii (RQD)
• Sistem de evaluare a masei de rocă (RMR)
• Studiu geognostic

Alte proiecte

• Wikționarul conține intrarea în dicționar „ geotehnică ”
• Wikiversitatea conține resurse în domeniul geotehnic
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere în domeniul geotehnic

linkuri externe

• Geotehnic , pe Treccani.it - ​​enciclopedii online, Institutul Enciclopediei Italiene .

Portal de inginerie

Portalul Științelor Pământului