Astăzi, Savo Kusić se concentrează pe ferestre din lemn, ferestre lemn-aluminiu, ferestre personalizate, usa și cereri de ofertă. Acest text rămâne ca arhivă tehnică și nu este o ofertă de proiectare geotehnică, încercări de laborator sau terasamente.

Fazele materialelor din sol

Solul este format din trei faze: solidă, lichidă și gazoasă. Faza solidă este reprezentată de particule solide, apă lichidă, iar faza gazoasă de aer închis sau vapori de apă în porii solului. Unele tipuri de sol pot fi formate din una, două sau trei faze, ceea ce înseamnă că solul poate fi un sistem monofazic, bifazic sau trifazic. Proprietățile fizice ale solului depind de fazele individuale. Solul incoerent, cum ar fi nisipul sau pietrișul complet uscat, constă dintr-o singură fază - particule solide. Aerul care există în porii acelui sol nu este închis și nu se opune mișcării particulelor solide, deci nu poate fi considerat o fază. Solul umed coerent deasupra nivelului apei subterane, care constă din particule solide și pori închiși, umpluți parțial cu apă și parțial cu aer sau vapori de apă, este solul sistemului trifazat. În cazul solidelor în mișcare, apa și aerul din porii solului sunt opuse în același timp. Pământul de sub nivelul apei subterane, ai cărui pori sunt complet umpluți cu apă, astfel încât să nu existe aer sau vapori de apă în ele, este un sistem în două faze. Se presupune că solul din straturile mai adânci este un sistem în două faze, deoarece aerul închis din porii solului la adâncimi mai mari nu are un efect semnificativ asupra proprietăților sale fizice, care în acest caz sunt determinate de proprietățile fazelor solide și lichide.

Compoziție granulometrică

Ingredientele solide ale solului sunt materie minerală sau organică de diferite dimensiuni, variind de la pietricele și blocuri mari, de dimensiunea de sute și mii de milimetri până la dimensiunea unei molecule. După cum știți, o moleculă este o milioneme de milimetru, un milimicron. Cea mai mică dimensiune a solidelor din sol este considerată a fi 20 msau microni.
Dimensiunea particulelor solide de sol are o influență foarte mare asupra proprietăților sale fizice. Această grosieritate este exprimată prin compoziția granulometrică, care reprezintă raportul dintre dimensiunile granulelor individuale prin părțile lor în greutate și greutatea totală a solului. Împărțirea solului în funcție de compoziția sa granulometrică este diferită în diferite țări. Divizia noastră este următoarea:

Diviziunea istorică a solului cu granulație grosieră și a solului cu granulație fină în funcție de dimensiunea particulelor

Limitele dimensiunii particulelor

Dimensiune2 mm- limita dintre solul cu granulaţie grosieră şi cel cu granulaţie fină. Particule solide de până la2mmarată creșterea capilară a apei în sol. Solul cu granulație grosieră nu are capilaritate. Dimensiune0,2 mm– granița dintre nisipul cu granulație grosieră (ascuțită) și cu granulație fină (moale). Dimensiune0,02 mm- limita până la care boabele individuale din sol pot fi recunoscute cu ochiul liber. Dimensiune0,002 mm– limita dintre solul afânat și argilă Dimensiune0,0002 mm– limita dintre argilă și argila coloidală. Ingredientele solide de dimensiunile de mai jos0,002 mmau o mare influență asupra proprietăților fizice ale solului. Aceste ingrediente dau coeziunea solului, iar daca sunt mai mici si mai abundente in sol, coeziunea solului este mai pronuntata. Cu toate acestea, coeziunea solului depinde și de compoziția minerală a particulelor solide mai mici decât0,002 mm. Dacă aceste particule sunt formate prin descompunerea unor minerale foarte dure, cum ar fi cuarțul, atunci coeziunea lor este foarte scăzută sau inexistentă, iar absorbția lor de apă este, de asemenea, relativ scăzută. Dacă particulele sunt mai jos0,002 mmformate prin descompunerea materialelor argiloase, atunci au proprietăți de legare care sunt cu atât mai puternice dacă particulele sunt mai mici, în timp ce absorbția de apă a acestor particule este foarte mare. Compoziția granulometrică a solului oferă date importante și fiabile despre unele dintre proprietățile sale fizice. Dacă solul este dominat de particule de argilă de o dimensiune mai jos0,002 mm, apoi deja pe baza acestui fapt se poate concluziona că un astfel de sol este plastic, coerent, higroscopic, are capilaritate mare, permeabilitate scăzută și are un unghi de frecare internă redus. Compoziția granulometrică a solului este reprezentată de liniile compoziției granulometrice (Fig.1).

Linii granulometrice pentru nisip de pietriș, nisip prăfuit, praf nisipos, sol argilos și argilă

Sl.1- Linii de compoziție granulometrică a solului:1- nisip de pietriș;2- nisip praf;3- praf nisipos;4- sol argilos;5- lut

Ordonatele liniilor de compoziție granulometrică arată fracția de greutate a particulelor solide mai mică decât diametrul reprezentat de abscisa punctului dat. De exemplu, în punctul A al dreptei4ordonata arata ca exista92%dimensiunea particulelor mai mică decât2 mm, și că ei sunt cei rămași8%dimensiune peste2 mm.

Clasificarea solului în funcție de compoziția granulometrică

Solurile care conțin particule solide mai mari decât 2 mm sunt clasificate în funcție de împărțirea generală a solului după compoziția granulometrică, prezentată în fig. 1. Procedând astfel, cea care este cel mai reprezentată în sol este adoptată ca fracție de bază, în timp ce celelalte sunt suplimentare. De exemplu, dacă granulația generală a solului este în mare parte nisip cu o cantitate mai mică de pietriș, atunci un astfel de sol este clasificat ca nisip de pietriș, în timp ce opusul ar fi pietriș nisipos. În clasificare pot fi indicate și ponderile fracțiilor individuale în sol. De exemplu, dacă un sol conține 15% argilă, 45% praf, 30% nisip și 10% pietriș, acesta poate fi clasificat ca un sol argilos cu 15% argilă și 10% pietriș.
Totuși, pentru solurile cu granulație fină care conțin particule solide mai mici decât 2 mm, clasificarea pe baza compoziției lor granulometrice se face de obicei conform unei diagrame triunghiulare. Există mai multe astfel de diagrame, dintre care o vom enumera pe cea mai elementară de la U.S. Bureau of Soils, fig. 2.

Diagrama de clasificare a solului triunghiulară în funcție de proporția de nisip, praf și argilă

Fig. 2 - Biroul SUA de diagramă triunghiulară a solului

Diagrama constă din trei axe de coordonate pliate într-un triunghi echilateral, în care fiecare axă reprezintă o fracțiune, respectiv nisip, praf și argilă în % din greutatea întregii mase de sol. Suprafața diagramei este împărțită în zone 10, fiecare dintre acestea reprezentând un tip separat de sol. Fiecare latură a triunghiului reprezintă o abscisă din care se ridică ordonate paralele cu celelalte două abscise.
Fiecare punct din această diagramă are3coordonate reprezentând procentele enumerate3fracții dintr-un sol dat și determinați tipul de sol. Deci, de exemplu, punctul M de pe diagramă reprezintă argila. Se obţine în felul în care din schema compoziţiei granulometrice fig.1determina facțiunile individuale, care în acest caz ar fi (linia4în fig.1):35%lut,25%praf,40%nisip, unde cantitatea de8%pietriș neglijat deoarece se ridică la mai puțin de10%. Această clasificare se referă la fracțiile de nisip, praf și pietriș conform diviziunii americane, dar este adoptată ca atare datorită valorilor comparative și experienței pe care o are cu o astfel de clasificare.

Gradul de denivelare a solului

Potrivit lui Allen Hazen, gradul de denivelare a solului este raportul (fig.3)

U=d60/d10

unde d60diametrul boabelor corespunzător ordonatei60%, și d10 diametrul granulelor corespunzător ordonatei10%. Pentru U< 5 tlo je ravnomernog sastava,
pentru U ​​=5-15compoziția solului este moderat neuniformă, pentru U ​​>15solul este de compoziție neuniformă. Când linia de compoziție granulometrică este abruptă, valoarea gradului de denivelare U este mică, în timp ce cea pentru o linie plată este mare. Cea mai mică valoare pentru U ​​este1. Dacă linia compoziției granulometrice este mai plată, valoarea lui U este mai mare. Pentru nisip este de obicei U=1-15, pentru soluri argiloase U=10-90, dar în cazul solurilor cu compoziţie foarte neuniformă, U poate avea valori foarte mari.

Determinarea grafică a diametrelor caracteristice ale granulelor pe linia granulometrică

Sl.3- Determinarea diametrului boabelor d60și d10

Regula de filtrare

Această regulă se bazează pe compoziția granulometrică a filtrului, a cărei sarcină este de a reduce gradientul hidraulic la contactul dintre sol și stratul de drenaj de piatră prin dimensiunea de tranziție a granulelor, pentru a preveni spălarea particulelor mici de sol de către apele subterane. Condițiile de bază pe care trebuie să le îndeplinească stratul filtrant sunt ca acesta să fie permeabil la apă și stabil. Există mai multe reguli de alcătuire a filtrelor, printre care doar regula lui Terzaghi va fi enumerată aici ca fiind cea mai cunoscută.

Regula lui Terzaghi

Regula lui Terzaghi spune: Granularea filtrului trebuie să fie astfel încât boabele acestuia la cantitatea15%părți în greutate din întreaga masă a filtrului (F15) fi cel mai mic4ori mai mare decât cele mai grosiere particule de sol pe care se sprijină filtrul (baze) la cantitate15%de părți în greutate ale bazei (B15), fără a fi mai mare decât4ori B85, aceasta este dimensiunea celor mai mici particule la85%părți din greutatea bazei. Această regulă poate fi exprimată prin relațiile: F15/B15 >4și F15/B85< 4.
Primul raport asigură permeabilitatea la apă a filtrului, în timp ce al doilea garantează stabilitatea acestuia. Linii granulometrice de delimitare ale bazei și filtrului după regula lui Terzaghi

Sl.4- Regula de filtru a Terzaghiei

Cele mai mici și mai mari particule ale bazei sunt prezentate în fig.4linii de frontieră1şi2. Liniile de delimitare ale filtrului sunt3şi4. Condiția F15 >4_B15_ este reprezentat prin punctul a pe linia de hotar3, starea F15< 4_B85_ tačkom b na liniji 4.
Se recomandă ca linia compoziției granulometrice a filtrului să fie aproximativ paralelă cu linia compoziției granulometrice a bazei. În loc de două linii extreme ale compoziției granulometrice a bazei ca în fig.4, poate fi o linie de granulație medie. În acest caz, punctele B15 și B85 sunt pe aceeași linie (ca în fig.5). Cel mai adesea, diferența de granulație dintre bază și stratul de drenaj este astfel încât o zonă de filtrare nu este suficientă pentru tranziția dintre bază și strat. În acest caz, filtrul constă din mai multe zone de filtrare, care sunt determinate după aceeași regulă, până când se atinge cea mai mare dimensiune a granulelor a depozitului de drenaj.

Exemplu de specificare a mai multor straturi filtrante între sol și stratul de drenaj

Sl.5- Exemplu de calcul al straturilor filtrante

Diviziunile, dimensiunile limită și regulile de mai sus sunt transferate dintr-o sursă istorică și nu înlocuiesc o clasificare geotehnică actuală, un raport de laborator, un proiect de filtru sau un plan de performanță. Solul și sistemul de drenaj propriu-zis necesită prelevarea de probe reprezentative, testarea adecvată, verificarea apelor subterane și de suprafață, eroziunea și stabilitatea internă, precum și o evaluare de către un expert autorizat în conformitate cu reglementările și condițiile aplicabile ale proiectului specific.