Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΑΠΘ Β. Χρηστάρας christar@geo.auth.gr

Transcript

1 Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΑΠΘ Β. Χρηστάρας

2 Περιεχόµενα Περιγραφή και ταξινόµηση εδαφών Κατανοµή των τάσεων στο υπέδαφος συµπιεστότητα εδαφών (καθιζήσεις) Φέρουσα ικανότητα εδαφών Ωθήσεις γαιών Ευστάθεια τεχνητών πρανών και µέτρα αντιστήριξης

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ Ε ΑΦΩΝ

4 Περιγραφή εδαφών Γεωλογική προέλευση Υφή {κοκκοµετρία, σχετικό µέγεθος & σχήµα κόκκων (γωνιώτητα, µορφή, τραχύτητα επιφανείας) Βαθµός αποσάθρωσης Χρώµα Φυσικά χαρακτηριστικά (φαινόµενο και ειδικό βάρος, πορώδες, διαπερατότητα, πλαστικότητα κ.α.) Μηχανικά χαρακτηριστικά (διατµητική αντοχή, συνοχή, γωνία εσωτερικής τριβής, δείκτης συνεκτικότητας,, δείκτης συµπίεσης, συντελεστής στερεοποίησης, φέρουσα ικανότητα, δυναµικές παράµετροι, SPT, κ.α.)

5 Ταξινόµηση εδαφών κατά Casagrande (1948, ASTM D ) PI = 073. ( LL 20)

6 Κοκκοµετρική διαβάθµιση (Βλέπε Χρηστάρας, 2002)

7 Κύριος διαχωρισµός ΕΝΙΑΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ Ε ΑΦΩΝ (USCS, ASTM D2487) Σύµβολα οµάδας Όνοµα Χονδρόκοκκα εδάφη (Περισσότερο από το 50% των κόκκων έχουν διάµετρο µεγαλύτερη του κόσκινου Νο. 200) Καθαροί χάλικες (καθόλου λεπτόκοκκα) Χάλικες µε λεπτόκοκκα (σηµαντικό GW GP GM a d u Καλά διαβαθµισµένα χαλίκια, µείγµα άµµουχαλικιών, λίγα ή καθόλου λεπτόκοκκα υλικά Μη διαβαθµισµένα χαλίκια, µείγµα άµµουχαλικιών, λίγα ή καθόλου λεπτόκοκκα υλικά Ιλυώδη χαλίκια, µείγµα άµµοςχαλίκιαιλύς ποσοστό λεπτόκοκκων) Αργιλώδη χαλίκια, µείγµα GC άµµοςχαλίκιαάργιλος Άµµοι (περισσότερο από το 50% του χονδρόκοκκων τµηµάτων έχουν διάµετρο µικρότερη από αυτή του κόσκινου Νο. 4) Καθαρές άµµοι (λίγα ή καθόλου λεπτόκοκκα) SW SP d Άµµοι µε λεπτόκοκκα SM a u (Σηµαντικό ποσοστό λεπτόκοκκων) SC Καλά διαβαθµισµένες άµµοι, χαλικώδεις άµµοι, λίγα ή καθόλου λεπτόκοκκα υλικά Μη διαβαθµισµένες άµµοι, χαλικώδεις άµµοι, λίγα ή καθόλου λεπτόκοκκα υλικά Ιλυώδεις άµµοι, µείγµα άµµοςάργιλος Αργιλώδεις άµµοι, µείγµα άµµοςάργιλος Λεπτόκοκκα εδάφη (Περισσότερο από το 50% των κόκκων έχουν διάµετρο µεγαλύτερη του κόσκινου Νο. 200) Ανόργανες ιλείς και λεπτόκοκκες άµµοι, ιλυώδεις ή αργιλώδεις ML άµµοι, ή αργιλώδεις ιλείς µε µικρή πλαστικότητα Ανόργανες άργιλοι µε µικρή έως Ιλείς και άργιλοι (LL<50) CL µέτρια πλαστικότητα, χαλικώδεις άργιλοι, αµµώδεις άργιλοι, ιλυώδεις άργιλοι, άργιλοι χαµηλής πλαστικότητας Οργανικές ιλείς και οργανικές OL ιλυώδεις άργιλοι χαµηλής πλαστικότητας Ανόργανες ιλείς, µαρµαρυγιακές ή διατοµικές λεπτόκοκκες άµµοι ΜΗ ή ιλυώδη εδάφη, ελαστικές ιλείς Ιλείς και άργιλοι Ανόργανες άµµοι µεγάλης πλαστικότητας, λιπώδεις άργιλοι (LL<50) CH Οργανικές άργιλοι µέτριας ή ΟΗ µεγάλης πλαστικότητας, οργανικές ιλείς Πολύ οργανικά εδάφη PT Τύρφη και άλλα οργανικά εδάφη Εργαστηριακά κριτήρια ταξινόµησης Προσδιορισµός του ποσοστού της άµµου και των χαλικιών από την κοκκοµετρική καµπύλη. Ανάλογα µε το ποσοστό των λεπτόκοκκων (d<0.075 mm) τα χονδρόκοκκα εδάφη ταξινοµούνται ως εξής: <5% GW, GP, SW, SP >12% GM, GC, SM, SC 512% Οριακές περιπτώσεις (διπλή ονοµασία) C u = D 60 D 10 >4, 1< Cc 2 ( D ) 30 = <3 D Χ D εν ικανοποιούν όλες τις απαιτήσεις τις σχετικές µε τη διαβάθµιση για να χαρακτηριστούν GW Όρια Atterberg κάτω από τη γραµµή Α ή Ρ.Ι. µικρότερος του 4 Όρια Atterberg πάνω από τη γραµµή Α και Ρ.Ι. µεγαλύτερος του 7 C u = D 60 D 10 >6, 1< Cc Πάνω από τη γραµµή Α µε Ρ.Ι. µεταξύ 4 και 7 είναι οριακές περιπτώσεις και απαιτείται η χρήση διπλού συµβολισµού. = 2 ( D ) 30 D D εν ικανοποιούν όλες τις απαιτήσεις τις σχετικές µε τη διαβάθµιση για να χαρακτηριστούν SW Όρια Atterberg κάτω από τη γραµµή Α ή Ρ.Ι. µικρότερος του 4 Όρια Atterberg πάνω από τη γραµµή Α και Ρ.Ι. µεγαλύτερος του 7 <3 Οι περιπτώσεις που προβάλλονται στην γραµµοσκιασµένη ζώνη (Ρ.Ι. = 4 7) είναι οριακές και απαιτείται η χρήση διπλού συµβολισµού

8 Καταλληλότητα εδαφών στα τεχνικά έργα (Hunt, 1984) ΠΙΝΑΚΑΣ 2.5 α Κύριος διαχωρισµ ός Συµ βολισµ ός Κατάλληλα για υπόστρω µ α θεµ ελίου, όταν δεν υπόκειται σε δράση παγετού 1 2 Χονδρόκοκκα εδάφη Κατάλληλα για υπόβαση θεµ ε λίου, όταν δεν υπόκειται σε δράση παγετού Κατάλληλα για βάση θεµ ελίου, όταν δεν υπόκειται σε δράση παγετού Χαλίκια και GW Άριστη Άριστη Καλή χαλικοµ ιγή εδάφη GP Καλή έως άριστη Καλή Μ έτρια έως καλή 3 GM d Καλή έως άριστη Καλή Μ έτρια έως καλή 4 u Καλή Μέτρια 5 GC Καλή Μέτρια Πολύ µ έτρια έως ακατάλληλη ακατάλληλη 6 Ά µµοι και SW Καλή καλή Πολύ µ έτρια α µµώδη 7 εδάφη SP καλή Μέτρια ακατάλληλη 8 SM d καλή καλή Πολύ µέτρια 9 u Μέτρια µ έτρια Ακατάλληλη 10 SC µ έτρια Πολύ µέτρια Ακατάλληλη Λεπτόκοκκα εδάφη Ιλύες και άργιλοι LL<50 ML CL µ έτρια Ακατάλληλη Ακατάλληλη µ έτρια Ακατάλληλη Ακατάλληλη υναµ ική δράση παγετού Μηδενική έως ελάχιστη Μηδενική έως ελάχιστη Ελάχιστη έως µ έτρια Ελάχιστη έως µ έτρια Ελάχιστη έως µ έτρια Μηδενική έως ελάχιστη Μηδενική έως ελάχιστη Ελάχιστη έως µ εγάλη Ελάχιστη έως µ εγάλη πολύ µ εγάλη µ εγάλη µ εγάλη 13 OL Πολύ µέτρια Ακατάλληλη Ακατάλληλη µ εγάλη 14 Ιλύες και άργιλοι MH Πολύ µέτρια Ακατάλληλη Ακατάλληλη πολύ µ εγάλη 15 LL>50 CH µ έτρια Ακατάλληλη Ακατάλληλη Μ έτρια 16 OH κακή Ακατάλληλη Ακατάλληλη Μ έτρια 17 Πολύ οργανικά εδάφη PT Ακατάλληλη Ακατάλληλη Ακατάλληλη Ελάχιστη * Τα SM d είναι εδάφη µε LL 28 και ΡΙ 6. τα SΜ u είναι εδάφη µε LL>28 Πηγή: USAE, 1953.

9 α Σχεδόν µηδενική Πολύ µ ικρή Μικρή Μικρή Σχεδόν µηδενική Σχεδόν µηδενική Πολύ µ ικρή Μικρή έως µ έτρια Μικρή έως µ έτρια Μικρή έως µ έτρια Συρρίκνωση και διόγκωση Σχεδόν µηδενική Αποστράγγιση Άριστη Ά ρισ τη Μ έτρια έως πολύ µέτρια αδιαπέρατα αδιαπέρατα Άριστη Άριστη Μ έτρια έως πολύ µέτρια αδιαπέρατα αδιαπέρατα πολύ µέτρια ΠΙΝΑΚΑΣ 2.5 (Συνέχεια) Κατάλληλο σαν επίχωµ α Σ υµ πύκνωση Κατάλληλο σαν θεµ έ λιο Πολύ σταθερά, διαπερατά τοιχώµ ατα αναχωµ άτων και φραγµ άτων Ικανοποιητικά σταθερά, διαπερατά τοιχώµ ατα αναχωµ άτων και φραγµ άτων Ικανοποιητικά σταθερά, όχι ιδιαίτερα κατάλληλα για τοιχώµ ατα αλλά µπορεί να χρησιµ οποιηθούν σαν αδιαπέρατοι πυρήνες ή κουρτίνες Αρκετά σ ταθερά, µπορεί να χρησιµ οποιηθούν για α διαπέρατους πυρήνες Πολύ σταθερά, διαπερατά τ µ ή µ ατα, απαιτούνται µέτρα προστασίας πρανών Ικανοποιητικά σταθερά, µπορεί να χρησιµ οποιηθούν σε αναχώ µ ατα µε επίπεδα πρανή Αρκετά σταθερά, όχι ιδιαίτερα κατάλληλα για κάλυµµα αλλά µ πορεί να χρησιµ οποιηθούν για αδιαπέ ρατοι πυρήνες ή αναχώµ ατα Αρκετά σ ταθερά, κατάλληλα για α διαπέρατους πυρήνες σ ε αντιπληµµυρικές κατασκευές Ασταθή, χρησιµ οποιείται σ ε προσχώσεις µ ε κατάλληλο έλεγχο Μ έτρια Α διαπέρατα Σταθερά, αδιαπέρατοι πυρήνες και κουρτίνες µ εγάλη Μεγάλη Καλή, µε λαστυχωτούς ελκυστήρες, και κοινούς οδοστρωτήρες Καλή, µε λαστυχωτούς ελκυστήρες, και κοινούς οδοστρωτήρες Καλή, µε συνεχή έλεγχο, κοινούς οδοστρωτήρες και οδοντωτούς οδοστρωτήρες Μέτρια µ ε οδοντωτούς οδοστρωτήρες και οδοστρωτήρες µε ελαστικούς τροχούς Καλή, µε ελκυστήρες Καλή, µε ελκυστήρες Καλή, µε συνεχή έλεγχο, κοινούς οδοστρωτήρες και οδοντωτούς οδοστρωτήρες Μέτρια µ ε οδοντωτούς οδοστρωτήρες και οδοστρωτήρες µε ελαστικούς τροχούς Καλή µέχρι µέτρια, µε συνεχή έλεγχο, κοινούς οδοστρωτήρες και οδοντωτούς οδοστρωτήρες Καλή µέχρι µέτρια, µε κοινούς οδοστρωτήρες και οδοντωτούς οδοστρωτήρες Πολύ µέτρια Α κατάλληλο για προσχώσεις Καλή µέχρι µέτρια, µε οδοντωτούς οδοστρωτήρες πολύ µέτρια Λίγο σ ταθερά, πυρήνες χωµ ά τινων φ ραγµ άτων, ακατάλληλα Μεγάλη Αδιαπέρατα Μέτρια ευστάθεια σε οριζόντια πρανή, λεπτοί πυρήνες, κουρτίνες και αναχώµ ατα Μέτρια µ έχρι πολύ µέ τρια, µε οδοντωτούς οδοστρωτήρες Καλή µέχρι µέτρια, µε οδοντωτούς οδοστρωτήρες Μ εγάλη Α διαπέρατα Α κατάλληλο για προσ χώ σ εις Μ έτρια µ έχρι πολύ µέ τρια, µε οδοντωτούς οδοστρωτήρες Πολύ µεγάλη Μ έτρια έως εν χρησιµ οποιούνται σε κατασκευές πολύ µέτρια Μεγάλη φ έρουσα ικανότητα Μεγάλη φ έρουσα ικανότητα Μεγάλη φ έρουσα ικανότητα Μεγάλη φ έρουσα ικανότητα Μ εγάλη φ έρουσα ικανότητα Μ εγάλη έως πολύ µέτρια φέρουσα ικα νότητα ανάλογα µε την πυκνότητα Μεγάλη έως πολύ µέτρια φέρουσα ικα νότητα ανάλογα µε την πυκνότητα Μεγάλη έως πολύ µέτρια φέρουσα ικα νότητα Κακό, επιδεκτικό σ ε ρευστοποίηση Μεγάλη έως πολύ µέτρια φέρουσα ικα νότητα πολύ µέτρια φέρουσα ικα νότη τα, πιθανή καθίζηση Πολύ µέτρια φέρουσα ικανότητα πολύ µέτρια φέρουσα ικα νότητα Μικρή φ έρουσα ικανότητα Απαιτήσεις για έλεγχο α ποστράγγισης Θετικό διάφραγµ α Θετικό διάφραγµ α µέχρι τάφρο πόδα Ανάντη κουρτίνα και στραγγιστήρια πόδα ή οπές Ανάντη κουρτίνα και στραγγιστήρια πόδα ή οπές Ανάντη κουρτίνα και σ τραγγιστήρια πόδα ή οπές µέχρι τάφρο πόδα Αποµ ακρύνονται α πό τη θεµ ελίωση

10 Ταξινόµηση εδαφών κατά AASHO (1961) Γενική κατάταξη Οµάδες Κοκκοµετρική ανάλυση. % ποσοστό διερχόµενο από: Κόσκινο Νο. 10 Κόσκινο Νο. 40 Κόσκινο Νο. 200 Χαρακτηριστικά κλάσµατος εδάφους διερχόµενο από το κόσκινο Νο 40. Όριο υδαρότητας LL. είκτης πλαστικότητας ΡΙ ΠΙΝΑΚΑΣ 2.18 Κοκκώδη υλικά Ιλυοαργιλώδη υλικά (35% ή λιγότερο διερχόµενα από το (περισσότερο του 35% διερχόµενα κόσκινο Νο. 200) από το κόσκινο Νο. 200) Α1 Α3 Α2 Α4 Α5 Α6 Α7 Α1α Α1β Α24 Α25 Α26 Α27 Α75 Α76 50 max 30 max 15 max 50 max 51 min 35 max 35max 35max 35max 36 min 36 min 36 min 36 min 6 max ΝΡ 40 max 40 max 41 min 40 min 11 max 41 min 11 max 40 max 41 min 40 max 11 min 41 min 11 min είκτης οµάδας GI max 4 max 8 max 12 max 16 max 20 max Συνηθισµένοι τύποι υλικών Λιθοσύντριµµα. Λεπτή Χαλίκια και άµµος άµµος Ιλυώδη ή αργιλώδη χαλίκια και άµµοι Ιλυώδη εδάφη Αργιλώδη εδάφη Καταλληλότητα σαν υπέδαφος Εξαιρετική έως καλή Ο δείκτης πλαστικότητας της υποοµάδας Α75 είναι ίσος ή µικρότερος του LL30 * Ο δείκτης πλαστικότητας της υποοµάδας Α76 ή µεγαλύτερος του LL30 καλή είκτης Οµάδας: GI=0.2(F35)+0.005(LL40)+0.01(F15)(PI10)

11 Γαλλική Ταξινόµηση FOCS (1964, Χρηστάρας, 2002) Π Ι Ν Α Κ Α Σ 2.19 Κ α τ η γ ο ρ ίε ς εδαφώ ν Σ υµ βολισµ ός ιάµ ετρος κόκκω ν Μ η χ α ν ικ ά χαρακτηριστικά Κ ατάλληλο για θεµ ελίω ση φ c(gr/cm 2 ) Λ ίθ ο ι P >20 m m 40 ο < φ <55 ο 0 Κ α λ ό Κ αθαροί χάλικες καλ G >2 m m 35 ο 45 ο 0 Π ο λ ύ καλό ής κοκκοµ ετρικής δ ια β ά θ µ ισ η ς Κ αθαροί χάλικες ο G > 2 m m 30 ο 40 ο 0 Π ο λ ύ καλό µ οιόµ ορφης κοκκο µ ετρικής σύνθεσης ( λιγότερο από 5% <0,80 m m ) λυώ δεις χάλικες G L > 2 m m 0 ο 30 ο 0200 Κ α λ ό έω ς µ έτριο ( περισσότερο από 12% <0,08 m m ) (P I< 4) Α ργιλώδεις χάλικες G A > 2 m m 0 ο 25 ο 0500 Κ α λ ό έω ς µ έτριο ( περισσότερο από 12% <0,08 m m ) (P I> 7) λυώ δης ά µµος SL 0,08<d<2 m m 5 ο 25 ο 0300 Κ α λ ό έω ς µ έτριο ( περισσότερο από 12% <0,08 m m ) (P I< 4) Α ργιλώδης ά µµος SA 0,08<d<2 m m ( περισσότερο από 12% >0,08 m m ) (P I> 7) 0 ο 20 ο Κ α λ ό έω ς µ έτριο Κ αθαρή ά µµος καλής κ οκκοµ ετρικής διαβ άθµ ισ η ς Κ αθαρή ά µµος ο µ οιόµ ορφης κοκκο µ ετρικής σύνθεσης Μ άργα µ αργαϊκός α σβεστόλιθοςα σβεστόλιθος Ά ργιλος λίγο πλαστικ ή Ο ργανικά εδάφη λίγο π λαστικά S S M C Α Ο 0,08<d<2 m m ( λιγότερο από 5% <0,08 m m ) 0,08<d<2 m m ( λιγότερο από 50% <0,08 m m ) Α ν ά λ ο γ α µ ε την περιεκτικότητα σε C a C o 3 LL<50 PI>7 30 ο 45 ο 0 Π ο λ ύ καλό 25 ο 40 ο 0 Π ο λ ύ καλό 30 ο 45 ο Μ έ τ ρ ια έω ς πολύ καλά Κ α λ ά έω ς ακατάλληλα Α κατάλληλα λύς λίγο πλαστική L L L < ο 25 ο Μ έ τ ρ ια έω ς καλά IP < 4 λύς πολύ πλαστική L L L > ο 20 ο 0700 Α κατάλληλα Ά ργιλος πολύ πλασ Α LL> Α κατάλληλα τική Ο ργανικά εδάφη πολ Ο 0 0<c<150 Α κατάλληλα ύ πλαστικά Λ ασπώδες έδαφοςύρφη VT 0 0<c<100 Α κατάλληλα

12 Όρια Atterberg Οριο Υδαρότητας (LL, %) Όριο Πλαστικότητας (PL, %) Όριο Συρρίκνωσης (SL, %) είκτης Πλαστικότητας ( PI=LLPL ) είκτης Υδαρότητας [ LI=(mPL)/PI ] είκτης Συνεκτικότητας [Ic=(LLm)/PI ] Ενεργότητα [ Act=PI/(% clay) ] Cur( Kpa) =1/(LI0.21) 2 St=Cu(LI0.21) 2 IC CU ( KPA) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ 0,05 20 Πολύ µαλακό 0,050, Μαλακό 0,250, Στερεό 0,751, Σκληρό 1, Πολύ σκληρό

13 Βιβλιογραφία κεφαλαίου AASHO (1961). The classification of soils and soilaggregate mixtures for highway construction purposes. In Standard specifications for highway materials and methods of sampling and testing, 8th ed., Part 1, Specifications, Am. Assoc. State Highway Officials, pp ASTM D (1985). Standard test method for classification of soils for engineering purposes: Am. Soc. for Testing and Mater., ASTM Designation D , Annual book of ASTM standards, Sec. 4, Vol , pp Casagrande, A. (1948). Classification and identification of soils. Am. Soc. Civ. Eng., Trans., Vol. 113, pp Hunt, R. (1984). Geotechnical engineering investigation manual. McGrawHill Book Co.,, New York, 983 p. Χρηστάρας, Β (2002). Εργαστηριακές και επί τόπου δοκιµές Εδαφοµηχανικής. ΤΕΕ, 144 σελ.