Geotehnică. Fundații. Subsoluri. Izolații. Căi de comunicații speciale în zonele forestiere

1. Caracteristici ale pământurilor

Pământurile fac parte din grupa mai mare a rocilor. Se numesc „pământuri” rocile moi sub formă de acumulări de particule solide minerale slab legate cu goluri între fragmente, cu proprietăţi fizice, chimice şi mecanice foarte diferite. Aceste roci sunt produse prin dezagregarea fizică şi alterarea chimică a rocilor preexistente.

Pământurile necoezive sunt blocurile, pietrişurile, nisipurile şi combinaţiile acestora. Ele au rezistenţe variabile după gradul lor de îndesare. Apa subterană nu le afectează, în general, rezistenţa. Folosite ca terenuri de fundare, pământurile necoezive suferă tasări rapide. Pământurile coezive sunt prafurile, argilele şi combinaţiile acestora. Sunt plastice, în contact cu apa se umflă, la uscare se contractă, iar tasările sunt lente, proprietăţile lor variind în funcţie de mărimea particulelor, de conţinutul de apă, de compactitate şi de natura mineralogică. Prezenţa apei subterane le diminuează rezistenţa.

Mineralele argiloase au cea mai mare răspândire. Ele provin din alterarea chimică a feldspaţilor. Mineralele argiloase au o reţea cristalină specifică ce permite moleculelor de apă să pătrundă în reţea, producând variaţii de volum. Apa în pământ, cu efecte directe aupra caracteristicilor pământului, este, în principal, apa gravitaţională şi cea capilară.

Principalele fracţiuni ale pămânurilor sunt argila, praful şi nisipul

Tabel 1.1. Clasificarea pământurilor după dimensiunile particulelor

Terenurile cu indicele porilor sub 0,5 sunt, în general, bune de fundare.

Pământurile ce conţin peste 70% nisip au proprietăţile fizice şi mecanice influenţate, în principal, de porozitate, iar cele ce conţin peste 30% argilă sunt influenţate, mai ales, de umiditate.

Gradul de îndesare - D; Capacitatea de îndesare - CD caracterizează pământurile necoezive. Potrivit acestor indicatori pământurile sunt mai îndesate sau mai afânate. Cu cât capacitatea de îndesare este mai mică cu atât tasările în exploatare sunt mai reduse. Se recomandă CD0,4.

Compactitatea nisipurilor se apreciază în funcţie de gradul de îndesare, după cum urmează: nisipuri afânate (D = 0 0,33); nisipuri cu îndesare mijlocie (D = 0,33 0.66), nisipuri compacte (D = 0,67 1,0.)

Umiditatea -w pământului are influenţe multiple asupra acestuia, deoarece îi modifică proprietăţile mecanice.

Plasticitatea şi consistenţa pământurilor

Un pământ este plastic atunci când acţionat de o încărcare constantă, se deformează ireversibil, păstrându-şi însă, volumul neschimbat. Argilele sunt plastice.

Consistenţa este una din caracteristicile care ilustrează modul în care diferitele tipuri de pământuri se comportă în diverse condiţii de solicitare. Ea este cuantificată prin valori ale umidităţii denumite limite de plasticitate.

Limitele de plasticitate sunt reprezentate în diagrama lui Atterberg.

unde: ws este limita de contracţie şi reprezintă umiditatea sub care nu mai are loc micşorarea volumului pământului.

wp este limita inferioară de plasticitate şi reprezintă umiditatea de la care pământul devine plastic.

wc este limita superioară de plasticitate (limita de curgere) şi reprezintă umiditatea de la care pământul devine fluid.

Indicele de plasticitate – Ip şi indicele de consistenţă - Ic

Indicele de plasticitate se calculează cu relaţia: Ip= Wc-Wp

Tabel 1.2. Clasificarea pământurilor

Nr. crt. Caracterizare d.pv. al plasticităţii Denumire pământ Indicele de plasticitate

1 Neplastice Nisipuri 0

2 Plasticitate redusă Nisipuri prăfoase 0 Ip 10

3 Plasticitate mijlocie Praf argilos, argile nisipoase 10 Ip 25

4 Plasticitate ridicată Argile 25 Ip 50

5 Plasticitate foarte mare Argile grase 50 Ip

Indicele de consistenţă se determină cu relaţia: Ic= , unde: W este umiditatea naturală a pământului.

Tabel 1.3. Clasificarea pământurilor după indicele de consistenţă

Pământuri curgătoare Ic0

Pământuri plastic – curgătoare Ic=0 0,25

Pământuri plastic – moi Ic=0,25 0,50

Pământuri plastic – consistente Ic=0,50 1,0

Pământuri tari ( semisolide) Ic1

Indicele de consistenţă influenţează şi presiunea admisibilă a terenurilor de fundare.

Dintre pământurile descrise mai sus reţinem exemplul loessului şi prafului care sub acţiunea unor încărcări sau chiar sub acţiunea greutăţii proprii, se tasează suplimentar când umiditatea creşte peste anumite limite. De obicei, unele argile se constituie în aşa numitele pământuri contractile. Acestea au variaţii mari de volum sezoniere, însoţite de fisuri în perioadele secetoase, fisuri ce se închid în perioadele umede. Uneori, plantele prin extragerea apei produc contracţia pământurilor.

Permeabilitatea pământurilor

Constă în permiterea trecerii apei prin pori. Cantitatea de apă care curge prin secţiune în unitatea de timp poartă numele de debit-Q, iar viteza se numeşte viteză de curgere - v. Curgerea poate fi laminară atunci când liniile de curent sunt paralele şi turbulentă când aceste linii se intersectează formând vârtejuri (cazul pietrişurilor, bolovănişurilor, etc.). Prin medii poroase, curgerea laminară a apei se face conform legii lui Darcy: Q=Av =Aki, unde: A este suprafaţa secţiunii; k este coeficientul de permeabilitate; i-gradientul hidraulic.