Esplorazione del suolo - Scopo, pianificazione, ricerca e test
Sebbene le informazioni sul suolo esposto alla superficie del terreno siano molto preziose, gli ingegneri geotecnici devono anche valutare le condizioni sotto la superficie prelevando campioni scavando o scavando pozzetti esplorativi. Queste attività sono chiamate esplorazione subsuperficiale.
L'estensione dell'esplorazione dipende dall'importanza della struttura, dalla complessità delle condizioni del suolo e dal budget disponibile per l'esplorazione. Un programma dettagliato di esplorazione del suolo prevede profonde perforazioni, prove sul campo e test di laboratorio per la determinazione delle diverse proprietà dei terreni necessari per la progettazione di qualsiasi struttura.
Obiettivo e scopo
Scopo dell'esplorazione del suolo è:
(i) Determinare le proprietà di base del suolo che influenzano la progettazione e la sicurezza della struttura, ovvero la comprimibilità, la resistenza e le condizioni idrologiche.
(ii) Determinare l'estensione e le proprietà del materiale da utilizzare per la costruzione.
(iii) Determinare le condizioni delle acque sotterranee.
(iv) Analizzare le cause del fallimento di opere esistenti.
La natura e l'estensione dell'esplorazione del suolo dipendono dall'uso finale a cui verranno applicati i risultati dell'indagine. Ad esempio, per le strutture che trasmettono un carico pesante sul suolo, l'obiettivo dell'esplorazione del suolo è quello di fornire dati che aiuteranno nella scelta dei tipi di fondazione appropriati, la sua posizione e la progettazione delle fondamenta.
Pianificazione di investigazione sottosuperficie:
Per ottenere le informazioni più utili al minimo costo e impegno, è essenziale una corretta pianificazione del programma di investigazione del sottosuolo.
Per la pianificazione del programma, l'ingegnere del suolo responsabile del programma dovrebbe includere i seguenti passaggi:
(i) Conoscere completamente il tipo di informazioni richieste dall'inchiesta.
(ii) Conoscenza del tipo, della dimensione e dell'importanza del progetto.
(iii) Preparazione del piano di layout del progetto,
(iv) Preparazione del piano di layout del pozzo che include il numero e la spaziatura dei pozzi, la profondità e la frequenza del campionamento.
(v) Selezione di attrezzatura adeguata per la perforazione e il campionamento.
(vi) Selezione del personale per supervisionare l'indagine sul campo.
(vii) Marcatura sulla planimetria di eventuali altri tipi di indagini sul terreno.
(viii) Preparazione delle linee guida per i test di laboratorio dei campioni raccolti.
Fase di indagine del sottosuolo:
Le diverse fasi di indagine del sottosuolo di un importante progetto di ingegneria civile sono indicate di seguito:
(i) Studio di ricognizione:
(a) Dati geologici
(b) Fotografie di serie
(C) dati pedologici
(ii) Indagine dettagliata:
(a) Noioso
(b) Campionamento
(c) Test
(i) Test di laboratorio
(ii) Test sul campo
(d) Fotografie aeree
(e) Metodi geofisici
(iii) Studio delle prestazioni
(a) ulteriori test
(b) Strumentazione
(c) Valutazione delle prestazioni
Studio di ricognizione:
Implica lo studio preliminare di fattibilità che viene intrapreso prima che venga eseguita una pianificazione dettagliata. L'obiettivo principale di questa fase di esplorazione è di ottenere un'idea approssimativa del tipo di suolo nell'area. Questo studio ha lo scopo di ottenere un profilo del suolo approssimativo e un campionamento rappresentativo dei principali strati del suolo e delle condizioni delle falde acquifere che saranno utili nel decidere il futuro programma di esplorazioni. Questo studio deve essere fatto a un costo minimo e in questa fase non vengono intrapresi lavori esplorativi su larga scala.
Indagine dettagliata sul suolo:
In un'indagine dettagliata del suolo, vengono eseguiti noiosi sondaggi, campionamenti e test per ottenere le proprietà ingegneristiche del terreno.
Trial Pits:
Le buche di prova possono essere utilizzate per tutti i tipi di terreno. È il modo più economico per esplorare il sito e non richiede alcuna attrezzatura specializzata. In questo metodo un pozzo viene scavato manualmente e il terreno viene ispezionato in condizioni naturali. Sia il campione disturbato che indisturbato possono essere presi convenientemente. Le cavità di prova sono adatte solo all'esplorazione di profondità poco profonde.
Metodo noioso:
I metodi di alesatura sono dei seguenti tipi:
(i) Auger noioso
(ii) Lavare noioso
(iii) Rotativa noiosa
(iv) Percussioni noiose
(i) Auger boring:
La trivella del suolo è un dispositivo che aiuta a far avanzare un foro nel terreno. Questi sono usati coesivi e altri terreni morbidi sopra la falda freatica. Le coclee azionate manualmente sono utilizzate fino a una profondità massima di 10 me le coclee motorizzate sono utilizzate per profondità maggiori.
L'operazione di alesatura viene eseguita premendo la coclea nel terreno e ruotandola con la maniglia in alto. Non appena la trivella viene riempita di terra, viene tolta e il terreno viene rimosso dalle lame. I campioni ottenuti sono campioni disturbati.
(ii) Wash boring:
La Figura 10.2 mostra la disposizione per la trivellazione del lavaggio. È un metodo rapido e semplice per far avanzare buchi nei terreni. Nella trivellazione, il foro viene fatto avanzare a una corta profondità mediante una coclea e quindi un tubo di rivestimento viene spinto nel terreno per impedire che i lati del foro del foro penetrino. L'alesatura viene continuata utilizzando il bit di troncatura fissato all'estremità di un trapano cavo rod. L'acqua viene forzata sotto pressione attraverso l'asta di trivellazione che viene alternativamente sollevata e lasciata cadere, e anche ruotata.
A causa della sua azione di gocciolamento e sminuzzamento, il terreno viene allentato. Il terreno allentato viene forzato verso l'alto nella superficie del terreno sotto forma di fanghiglia di acqua del suolo attraverso lo spazio anulare tra l'asta di trivellazione e l'involucro. Il terreno in sospensione si deposita nella vasca e l'acqua scorre nel pozzetto che viene riutilizzato per la circolazione. Il cambiamento della stratificazione del suolo può essere indovinato dal tasso di progresso e dal colore dell'acqua di lavaggio.
(iii) Rotary boring:
La trivellazione rotatoria viene utilizzata per il lavoro di esplorazione del suolo solo quando sono richiesti fori profondi in formazioni difficili con massi e rocce fratturate o sabbia carteggiata. In questo metodo, una punta di fresa o una canna d'anima con una punta di carotaggio attaccata all'estremità inferiore delle aste di trivellazione viene ruotata da un impianto di alimentazione elettrica. La punta taglia, scheggia e macina il materiale in piccoli pezzi. Il materiale viene quindi estratto pompando acqua o fango di perforazione attraverso l'asta di perforazione cava. Se viene utilizzato il fango di perforazione, non è necessario alcun rivestimento per il foro. La Figura 10.3 mostra l'impostazione della foratura rotativa.
(iv) Percussioni noiose:
In questo metodo, il suolo viene attenuato da ripetuti colpi di una punta di perforazione pesante. Il bit è chiamato il bit churn. La punta è attaccata all'estremità di un'asta di perforazione e viene sollevata e fatta cadere alternativamente nel foro. L'acqua viene aggiunta per facilitare la rottura del terreno. La sospensione formata nella parte inferiore del foro viene rimossa per mezzo di scaricatori o pompe di sabbia. Questo metodo è adatto per la perforazione di rocce e terreni duri.
I campioni che possono essere estratti da pozzi di prova o pozzi sono principalmente di due tipi:
(i) campione disturbato:
Il campione disturbato è un campione in cui la struttura del suolo è significativamente o completamente disturbata e il contenuto di umidità può anche differire dal valore in situ. Viene preservata la distribuzione granulometrica del suolo in situ. Questi campioni sono richiesti per i test di identificazione e classificazione.
(ii) campione indisturbato:
Il campione non indisturbato è un campione che conserva il più vicino possibile, la vera struttura in situ e il contenuto di umidità del suolo. Questi campioni sono richiesti per prove di resistenza a taglio, permeabilità e consolidamento.
Campionamento dai box di prova:
I campioni bloccati sono ottenuti da pozzi di prova. I campioni di blocchi sono campioni tagliati a mano e sono ottenuti da terreni argillosi. Un campione di blocco viene accuratamente tagliato e una scatola di legno viene tenuta intorno al campione sporgente. Il campione viene quindi tagliato in basso con il coltello e capovolto con la scatola di legno. Il campione viene quindi coperto con il coperchio ed è sigillato con cera o grasso.
Campionamento in pozzi :
Campioni indisturbati sono ricavati da fori con campionatori a parete sottile.
I due tipi di campionatori a pareti sottili in uso sono:
(a) Open drive samplers
(b) campionatori di pistoni
(a) Open drive sampler:
Un campionatore di guida aperto è costituito da un tubo a pareti sottili con un tagliente duro e collegato a una testa di campionamento. La testa del campionatore è costituita da una valvola a sfera e aperture che consentono la facile fuoriuscita di acqua o aria dalla provetta. Questi campioni vengono spinti o spinti nel terreno fino alla profondità richiesta e quindi tranciati dando una rotazione all'asta di perforazione. Il campionatore insieme al campione interno viene rimosso dal foro e il tubo viene estratto dalla testa del campionatore. Le due estremità del tubo vengono quindi sigillate con grasso o cera fusa.
(b) campionatore del pistone:
I campionatori a pistone vengono utilizzati per ottenere campioni indisturbati di buona qualità da argille soffici, limi e sabbie limose con una certa coesione. È costituito da un tubo a pareti sottili dotato di un pistone che chiude l'estremità del tubo di campionamento fino a quando l'apparecchio non viene abbassato sul fondo del foro. Il pistone impedisce che il terreno soffice si schiacci rapidamente nel tubo e quindi elimina la distorsione del campione.
Durante l'abbassamento del campionatore nel foro, il pistone viene tenuto più vicino all'estremità inferiore del campionatore. Dopo aver raggiunto la profondità desiderata, l'asta del pistone viene bloccata e il tubo del campionatore viene fatto avanzare nel terreno. Il campionatore viene quindi estratto dal foro, con l'asta del pistone in posizione bloccata. Durante il ritiro! Del campionatore, il pistone impedisce alla pressione dell'acqua di agire sulla parte superiore del campione e quindi aumenta le possibilità di recupero.
(a) Spazio interno
C i = D s -D e / D e
= 1-3%
Il diametro interno della lama da taglio deve essere leggermente più piccolo di quello del tubo di campionamento. Ciò aiuta l'espansione elastica del terreno quando entra nel tubo di campionamento e riduce la resistenza per attrito sul campione dalla parete del tubo.
(b) Spazio esterno,
C 0 = D W -D t / D t = 2-3%
Il diametro esterno della scarpa da taglio dovrebbe essere leggermente più grande del diametro esterno del tubo di campionamento. Questo spazio è fornito per ridurre la forza motrice. Ciò facilita anche il ritiro del campionatore da terra
(c) Rapporto di area
Ar = D 2 w - D 2 e / D 2 e 100%
Questo rappresenta la quantità di terreno che viene spostato quando un campionatore viene forzato nel terreno. Il rapporto di area dovrebbe essere mantenuto il più basso possibile.
Per la formazione rigida, un r > 20%
Per terreno soffice, a r, = 10% o meno
dove
D s = diametro interno del tubo di campionamento
D t = Diametro esterno del tubo di campionamento
D e = Diametro interno della lama da taglio
D w = Diametro esterno della slitta di taglio
Sample Recovery Ratio:
È il rapporto tra la lunghezza del campione trattenuto nel campionatore e la profondità di penetrazione del campionatore. È una misura importante di disturbo nel terreno durante il campionamento.
Rapporto di recupero = Lunghezza del campione trattenuto nel campione / Profondità di penetrazione
Per un campione perfetto indisturbato, il rapporto di recupero dovrebbe essere uguale o leggermente inferiore a 1, 0.
Conservazione dei campioni:
Al momento del ritiro del campionatore dai pozzi, i tubi di campionamento vengono rimossi e sigillati su entrambe le estremità con cera di paraffina o vaselina. Lo spessore della guarnizione non deve essere inferiore a circa 25 mm.
I tubi di campionamento sono quindi etichettati con le seguenti informazioni:
(i) Nome del progetto
(ii) Numero di alesature
(iii) profondità del campionamento
(iv) Data del campionamento
Mentre sul posto i tubi di campionamento sono protetti dalla luce diretta del sole, da urti, ecc. I tubi di campionamento vengono portati in laboratorio il prima possibile e tenuti in una stanza umida per preservare il contenuto naturale di acqua dei campioni.
Influenza delle condizioni del suolo nel programma esplorativo:
La conoscenza delle condizioni del sottosuolo del sito del progetto per un ingegnere geotecnico in carica è molto essenziale in quanto hanno una grande influenza sulla pianificazione del programma esplorativo.
(i) Se le condizioni del suolo sono note, allora il costo e il lavoro del programma esplorativo possono essere ridotti.
(ii) Se gli strati del sottosuolo sono uniformi, è possibile ridurre il numero e la profondità della perforazione, riducendo il costo relativo delle indagini sul sito.
(iii) A seconda del tipo di suolo, viene deciso il metodo di esplorazione del suolo.
Per esempio:
Nel terreno argilloso le fosse di prova aperte sono adatte per l'esplorazione superficiale e l'alesatura è adatta all'esplorazione profonda. Nel terreno roccioso, viene adottato il metodo di alesaggio rotante o percussione.
(iv) Se la falda freatica è alta, le fosse di prova creano difficoltà nel prelevare campioni per il terreno sabbioso e la falda freatica deve essere abbassata per il prelievo di campioni. Il metodo noioso è adottato per prelevare campioni sotto la falda freatica in caso di terreno sabbioso.
(v) Se il terreno attorno al pozzo non è autosufficiente, il tubo di rivestimento viene utilizzato per fornire supporto al terreno.
Possibilità di valutazione errata delle condizioni del sottosuolo:
L'indagine sul sottosuolo è sempre un compito difficile. Esploriamo le condizioni della sotto-superficie utilizzando borings e altri metodi e recuperiamo campioni per test e valutazioni, ma anche un'indagine più dettagliata copre una piccola frazione di suolo e roccia sotto il sito.
Non abbiamo l'idea della condizione del suolo tra i pozzi e dobbiamo fare affidamento sull'interpolazione combinata con la conoscenza dei processi di deposizione del suolo. Anche dopo l'analisi del terreno, non siamo mai sicuri dei campioni raccolti e veramente rappresentativi o meno e quindi c'è ogni possibilità di errore di valutazione delle condizioni del sottosuolo.
La Figura 10.6 rallenta due strati di terreno. Lo strato superiore è argilla dura e lo strato inferiore è argilla tenera. Il test di carico è condotto vicino alla superficie del terreno misura solo le proprietà di argilla dura ma non indica la natura di argilla molle.
L'effetto del carico effettivo sulla costruzione del suolo si estende fino al terreno morbido che è altamente comprimibile e ci sarà un fallimento.
A volte nelle indagini sul terreno, un grande audace è giudicato male come il letto di una roccia e il progetto di una struttura è fatto per essere supportato su roccia. Questo potrebbe portare a un disastro. Con lo spessore di indagine del sottosuolo di uno strato di argilla sovrastante strati sabbiosi è determinato e la fondazione è progettata di conseguenza. Nessuna considerazione è presa per l'acqua intrappolata sotto lo strato di argilla.
Questo errore di valutazione può portare al fallimento del fondotinta a causa dello sviluppo di un'eccessiva pressione dell'acqua quando il terreno viene caricato. Se un ingegnere geotecnico non riesce a rilevare la roccia calcarea sottostante al terreno coesivo e la costruzione viene eseguita su di esso. Con la costruzione e il flusso di acque sotterranee, la cavità si forma nella roccia calcarea. Questa cavità continua ad aumentare e alla fine porta al fallimento della struttura (figura 10.7).
Influenza delle dimensioni del progetto e del tipo di struttura nel programma esplorativo:
La dimensione del progetto e il tipo di struttura hanno una grande influenza sul programma esplorativo. In caso di strutture di piccole dimensioni sono sufficienti solo esplorazioni generali o esplorazioni preliminari. L'obiettivo principale del preliminare di esplorazione è quello di ottenere un'idea approssimativa del sottosuolo a basso costo, pochi numeri di fori, pozzi di prova e test di penetrazione vengono eseguiti per l'esplorazione generale. I campioni disturbati sono testati in laboratorio per determinare le proprietà fisiche del suolo.
Se la dimensione del progetto è ampia e la struttura è pesante, viene eseguita l'esplorazione dettagliata. Il costo coinvolto nell'esplorazione dettagliata è molto più che l'esplorazione generale. Nei numeri di esplorazione dettagliati vengono testati i fori. La profondità della foratura è almeno da 1, 5 a 2 B, dove B è la larghezza della fondazione, i campioni indisturbati vengono testati in laboratorio per determinare le proprietà ingegneristiche come resistenza a taglio, permeabilità, comprimibilità, ecc. Numero di prove sul campo come prove di carico su piastra, standard vengono condotti test di penetrazione, prove di taglio a palette ecc.
Tabella 10.2: Linee guida approssimative per la profondità della perforazione di edifici in fondazioni poco profonde (Sowers, 1979)
(i) Per gli edifici:
Su terreni uniformi, almeno tre fori, non in una linea, dovrebbero essere fatti per piccoli edifici e almeno cinque fori uno ad ogni angolo e uno al centro dovrebbe essere fatto per grandi edifici come mostrato nella figura 10.8. Per quanto possibile, i fori di trivellazione dovrebbero essere forati chiusi alle fondamenta proposte ma al di fuori dei loro contorni.
(ii) Per le strade:
L'alesatura dovrebbe essere normalmente posizionata lungo la linea centrale proposta della strada, come mostrato nella figura 10.9.
(iii) Per gli aeroporti:
I pozzi dovrebbero essere posizionati lungo la linea centrale proposta e su ciascun bordo di ciascuna pista.
(iv) Per le dighe:
L'alesatura deve essere posizionata lungo la faccia a monte attraverso uno o entrambi gli abutment.
Profondità:
L'esplorazione dovrebbe estendersi al di sotto di tutti gli strati, il che contribuirebbe all'insediamento significativo o potrebbe avere una resistenza al taglio inadeguata per il sostegno della fondazione.
Spaziatura:
La spaziatura dell'esplorazione dipende dalla natura e dalle condizioni del suolo, dalla natura e dalle dimensioni del progetto. In terreno uniforme, la spaziatura di esplorazione (alesatura) può essere compresa tra 30 e 100 m di distanza o più e in condizioni di terreno molto irregolari, può essere richiesta una spaziatura di 10 m o meno.
Tabella 10.2: fornisce un'idea approssimativa della spaziatura della noia richiesta per diversi tipi di progetti:
Linee guida per profondità di noioso :
(i) Almeno un foro di trivellazione dovrebbe estendersi ad una profondità da 1, 5 a 2 volte la dimensione maggiore prevista di fondazione, come mostrato nella figura 10.10.
(ii) I fori di trivellazione dovrebbero essere perforati almeno fino ad una profondità oltre la quale l'aumento di stress dovuto al carico della fondazione non è significativo.
(iii) Ove possibile, almeno un pozzo deve essere portato al livello della roccia solida.
(iv) Laddove le fondamenta sono state gettate su massi, almeno un pozzo deve essere perforato 3 m nella roccia per confermare che si tratta di roccia fresca e non di un grosso masso.
(v) La profondità dell'esplorazione è compresa tra 4 e 5 m per la costruzione di pavimentazioni aeroportuali e autostradali.
Standard Penetration Test (SPT):
Il test di penetrazione standard (SPT) è il test in situ più comunemente usato per l'indagine in superficie. In SPT viene fatto un campionatore a cucchiaio diviso per penetrare 15 cm con leggeri colpi di un martello a caduta da 65 kg sulla parte superiore dell'asta di perforazione. L'asta di perforazione è collegata alla parte superiore del campionatore a cucchiaio diviso.
Dopo la penetrazione iniziale di 15 cm del campionatore, il martello a caduta viene lasciato cadere da un'altezza di 75 cm e viene registrato il numero di colpi necessari per la penetrazione di 30 cm del campionatore. Questo numero di colpi è chiamato numero N o numero di penetrazione. In questo metodo l'energia di guida viene fornita dal mancato peso della caduta. Quindi è essenzialmente un metodo di suono dinamico.
La procedura dettagliata di SPT è la seguente:
Apparecchio richiesto:
(i) Campionatore cucchiaio diviso:
Ha un diametro esterno di 50 mm, un diametro interno di 35 mm e una lunghezza minima aperta (dal tagliente alla presa d'aria) di 600 mm. La testa di accoppiamento ha quattro fori di sfiato da 10 mm (diametro minimo) o un valore di controllo della sfera.
(ii) Assemblaggio dell'unità:
Consiste di un treppiede come dispositivo di sollevamento: una delle gambe è dotata di scala, una massa di guida (martello) di 65 kg, una guida per garantire una caduta libera della massa del disco di 75 cm e un'incudine (allegata alla guida) per trasmettere il colpo all'asta del campionatore.
Nella pratica generale vengono utilizzati quattro metodi di rilascio del martello:
(a) Sollevamento e rilascio normali della fune che passa attraverso una puleggia.
(b) Un trip hammer, come i martelli Pilcon o Dando
(c) Un meccanismo di innesco, come il "Tombi" giapponese.
(d) Il metodo della "corda spaccata" per il rapido allentamento della corda sulla testa di ammiccamento.
(iii) prolunghe:
Queste aste vengono utilizzate per trasmettere l'energia di guida dall'incudine al campionatore.
(iv) Attrezzature di perforazione:
L'attrezzatura per la perforazione dovrebbe essere quella di praticare un foro ragionevolmente chiaro del diametro di 60-75 mm in modo da garantire che il test venga eseguito su un terreno non disturbato e non nella caduta del materiale. Il fustino o il fango di perforazione potrebbero dover essere usati dove cadono le parti noiose.
In generale, le trivelle azionate a mano con diametro di 75 mm vengono utilizzate per perforare i pozzi.
Procedura:
(1) Un foro è perforato alla profondità richiesta e pulito accuratamente.
(2) Il campionatore collegato alle aste di estensione è abbassato sul fondo del foro e può riposare sotto il peso proprio.
(3) Il gruppo di azionamento viene quindi collegato all'asta e il campionatore viene guidato con leggeri colpi dalla massa della trasmissione fino a una penetrazione di sedili di 15 cm.
(4) Il campionatore viene quindi condotto ad una penetrazione aggiuntiva di 30 cm mediante colpi da 65 kg di massa di azionamento che cade da un'altezza di 75 cm. Il numero di colpi necessari per la penetrazione di 30 cm viene registrato come resistenza di penetrazione standard, N.
(5) Il campionatore viene quindi sollevato dal foro e aperto. Il campione indisturbato viene rimosso dal campionatore e sigillato da entrambi i lati.
(6) Il test viene eseguito su ogni strato di suolo identificabile o su un intervallo di 1, 5 m, a seconda di quale sia il più piccolo. Secondo IS: 2131, per una fondazione di larghezza B, il test di penetrazione deve essere eseguito ad intervalli di 0, 75 m fino ad una profondità di B dal fondo del basamento ed a intervalli di 1, 5 m per la profondità di riposo fino ad un profondità da 1, 5 a 2 B.
(7) Il valore N misurato può indicare in alcuni casi un valore superiore al valore effettivo e quindi devono essere corretti.
La resistenza alla penetrazione standard, cioè il valore N, è stata correlata a diverse proprietà del suolo da parte di diversi ricercatori.
Alcune delle correlazioni sono riportate nelle seguenti tabelle:
Per il terreno coesivo:
Correzioni alla resistenza di penetrazione standard misurata (N)
È stato osservato da diversi investigatori (Tergaghi e Peck, 1948, Gibbs e Holtz, 1957, AW Skempton, 1986) che il valore di N dipende da diversi fattori, come la pressione eccessiva, la sommersione, i diametri del pozzo, la lunghezza dell'asta ecc. Pertanto il valore N osservato deve essere corretto.
L'effetto di ciascuna e le correzioni sono discusse brevemente come segue:
Effetto del sovraccarico:
Gibbs e Holtz (1957) hanno studiato sperimentalmente l'effetto della pressione di sovraccarico sul valore di N.
La loro modifica per sabbia essiccata all'aria o umida può essere rappresentata dalla seguente relazione:
N C = N 35 / σ +7
Dove
N c = valore N corretto per sovraccarico
N = valore SPT osservato
σ = pressione di sovraccarico effettiva, t / m 2 (non superiore a 28t / m 2 )
Effetto della sommersione:
Terzaghi e Peck (1948) hanno raccomandato che laddove il terreno è costituito da sabbia molto fine o limosa sotto la falda freatica, il valore N misurato, se maggiore di 15, deve essere corretto per una maggiore resistenza a causa dell'eccessiva pressione dell'acqua interstiziale durante la guida e incapace di dissipare immediatamente. Il valore corretto di N, N c è dato da
N c = 15 + I / 2 (N-15)
dove sono necessarie sia le correzioni di sovraccarico che di sommersione, la correzione di sovraccarico viene applicata per prima.
Effetto della lunghezza dell'asta:
Studi di equazione delle onde (Schmertman e Palacios, 1979) indicano che il rapporto massimo teorico diminuisce con la diminuzione della lunghezza dell'asta al di sotto di una lunghezza dell'asta di 10 m. Il peso o la rigidità del gambo dell'asta, di una certa lunghezza, sembra avere scarso effetto (Brown, 1977; Matsumo to e Matsubara, 1982).
Effetto del diametro del pozzo:
Nella sua forma originale, l'SPT è stato effettuato dal fondo di borchie di lavaggio con diametro di 62, 5 mm o 100 mm (Skempton, 1986). La migliore pratica moderna aderisce ancora a questa dimensione. In molti paesi sono comuni fori di prova da 150 mm e sono consentiti anche fori di 200 mm (Nixon, 1982). L'effetto del test da fori relativamente grandi in terreni coesivi è probabilmente trascurabile, ma nelle sabbie è indicato che valori N inferiori apprezzabili possono risultare (Lake, 1974; Sanglerat e sanglerat, 1982). Si suggeriscono i fattori minimi di correzione per consentire l'effetto di test su grandi pozzi (Skempton, 1986) come indicato nella Tabella 10.7.
Test di penetrazione del cono statico (CPT):
Il test di penetrazione del cono statico viene normalmente chiamato test di penetrazione del cono (CPT). CPT è un test del suono diretto che fornisce una registrazione continua della variazione della resistenza alla penetrazione con la profondità. Nessun campione è stato ottenuto da questo test. Viene utilizzato un cono che ha un angolo dell'apice di 60 ° e un diametro di base complessivo di 35, 7 mm che fornisce un'area della sezione trasversale di 10 cm 2 .
È fatto di acciaio e punta temprata. Il cono è fissato all'estremità inferiore di un longherone d'acciaio di 15 mm di diametro che passa attraverso un tubo di mantello di acciaio di diametro uniforme o non uniforme. Il diametro esterno del tubo del mantello è uguale al diametro del cono. Il cono viene spinto nel terreno manualmente o utilizzando un meccanismo di azionamento azionato idraulicamente. Per ottenere la resistenza del cono q c, il cono da solo viene spinto verticalmente alla velocità di 2 cm / s attraverso una profondità di 4 cm ogni volta.
La pressione richiesta per la spinta è registrata come q c . Il tubo del mantello esterno viene quindi abbassato fino al livello del cono. La resistenza dovuta all'attrito sul tubo del mantello viene quindi misurata separatamente. La variazione della resistenza del cono con la profondità viene quindi tracciata per identificare i diversi strati.
Nell'ultimo anno, il penetrometro a cono statico è stato modificato per incorporare il cono piezoelettrico. Il penetrometro Piezoncone fornisce la misurazione simultanea della resistenza del cono, dell'attrito laterale e della pressione dell'acqua interstiziale quando il cono viene fatto avanzare nel terreno. Il penetrometro Piezocono (CPTU) fornisce una determinazione più affidabile della stratificazione e del tipo di terreno rispetto a un CPT standard.
Il CPT ha tre applicazioni principali:
1. Determinare la stratificazione del sottosuolo e identificare i materiali presenti.
2. Valutare i parametri geotecnici.
3. Fornire risultati per la progettazione geotecnica diretta.
Per terreni a grana fine come argilla, la resistenza al taglio non eseguita preliminare (C u ) può essere stimata da:
Cu = q c / N k
dove
q c = resistenza del cono misurata
N k = da 17 a 18 per argille normalmente consolidate o,
20 per le argille consolidate in eccesso.
Tabella 10.8: Correlazione tra test di penetrazione del cono e SPT
Dynamic Cone Penetration Test (Dcpt):
DCPT è simile a SPT come l'uso, ad eccezione del fatto che non esiste alcun foro per DCPT. Questo test viene effettuato guidando un cono standard da 60 ° fissato a una serie di aste di perforazione nel terreno mediante colpi di martello da 65 kg che cadono da un'altezza di 75 cm. Viene registrato il numero di colpi per ogni 30 cm di penetrazione del cono.
Il numero di colpi richiesti per 30 cm di penetrazione del cono è indicato come resistenze a cono, N c
DCPT viene eseguito in due modi:
(i) Utilizzo di cono da 50 mm senza fanghiglia di benetonite (IS-4968, parte I)
(ii) Utilizzo di cono da 62, 5 mm con fango di bentonite (IS-4968, parte II)
Per un cono di 50 mm di diametro senza fango di bentonite, il cono è montato sull'asta di guida (asta di supporto). La testa del martello è unita all'altra estremità della barra A con un attacco per asta A e un'asta di guida lunga 150 cm è collegata alla testa del martello. Questo assemblaggio è tenuto verticale con il cono appoggiato verticalmente a terra nel punto da testare. Il cono viene quindi guidato dalla caduta del martello e la guida viene continuata fino a quando il cono raggiunge la profondità richiesta.
Per cono da 62, 5 mm con fango di bentonite, l'impianto dovrebbe avere disposizioni per la sospensione in circolazione in modo da eliminare l'attrito sull'asta di guida.
Il valore N c di DCPT e il valore N di SPT possono essere confrontati e una correlazione approssimativa può essere stabilita per il sito. Con l'aiuto di queste correlazioni, è possibile dedurre i dati da DCPT in altre località per conoscere il valore di N. Questo tipo di lavoro è adeguato per le piccole strutture ed è utile nell'esplorazione preliminare di siti estesi.
Misura del livello delle acque sotterranee:
La presenza di acqua nei pori del suolo ha un impatto molto significativo sul comportamento ingegneristico del suolo, quindi la determinazione del livello delle acque sotterranee e le sue fluttuazioni sono una parte importante di qualsiasi esplorazione del sito. La misurazione del livello dell'acqua di falda è più importante nei siti in cui devono essere effettuate esecuzioni profonde.
Importanza della misurazione del livello delle acque sotterranee:
(i) Il livello delle acque sotterranee è indicativo del tipo di suolo e della sua permeabilità.
(ii) In aree impregnate d'acqua è necessaria la disidratazione per l'esplorazione del suolo. Pertanto, la misurazione del livello delle acque sotterranee consente all'ingegnere geotecnico di decidere sul tipo di unità di disidratazione necessarie per il sito.
(iii) Il livello delle acque sotterranee influisce su molte fasi importanti nella progettazione e costruzione delle fondamenta. Quindi deve essere misurato con precisione in ogni progetto.
Fattori che influenzano il livello delle acque sotterranee:
I fattori che influenzano il livello dell'acqua sotterranea sono i seguenti:
(i) Tipo di terreno
(ii) Condizioni meteorologiche
(iii) Condizioni di drenaggio delle aree adiacenti
(iv) Stagioni
Metodi di misurazione del livello delle acque sotterranee :
Il metodo per misurare il livello della falda freatica in un pozzo dipende dalla permeabilità del terreno.
Per terreni permeabili (sabbie, ghiaie, ecc.):
Poiché la permeabilità dei terreni precedenti come sabbia, ghiaia, ecc., È maggiore; l'acqua sale al suo livello finale in un buco in breve tempo. Il livello finale di acqua nel foro è indicativo della falda freatica nella regione.
Il livello dell'acqua in un pozzo in tali terreni viene misurato dopo alcuni minuti di alesatura abbassando un nastro d'acciaio rivestito di gesso. Nelle sabbie e ghiaie sono sufficienti da 30 a 45 minuti perché il livello dell'acqua si stabilizzi.
Per terreni impervi (limi, argille, ecc.):
Poiché la permeabilità dei terreni impermeabili è inferiore, le falde acquifere impiegano più di 2 ore o diversi giorni per raggiungere il loro livello finale in un foro. Quando la misurazione del livello dell'acqua di falda deve essere effettuata per un lungo periodo di tempo, un metodo accurato di determinazione è l'installazione di una serie di tubi di supporto o piezometri nei pozzi.
Un semplice tubo di supporto è costituito da un tubo in PVC con perforazioni all'estremità inferiore e imballato con un filtro granulare lungo la parte perforata come mostrato nella figura 10.12. Il foro è riempito con sabbia o ghiaia su cui viene fornita una foca di argilla. In condizioni di acque sotterranee irregolari, il piezometro idraulico è installato per la misurazione del livello della falda freatica.
Rapporto di indagine sul suolo:
Il rapporto di indagine sul suolo è il documento finale di indagine del sottosuolo che contiene informazioni importanti per il progettista. Il rapporto deve essere preparato in modo tale che il lettore sia in grado di ottenere un'immagine completa delle condizioni del sottosuolo del sito.
Una buona relazione sul suolo dovrebbe includere quanto segue:
1. Introduzione
2. Registro del foro
3. Metodo di indagine
4. Risultati delle prove di laboratorio
5. Analisi dei risultati
6. Raccomandazioni
Le informazioni da includere nella parte introduttiva del rapporto sul suolo sono:
(i) La natura e la portata dell'indagine del sottosuolo
(ii) Un piano di layout del sito che mostra le posizioni dei pozzi, la posizione di altri test sul campo ecc.
(iii) I diversi test effettuati sul campo e in laboratorio.
Il registro del foro di trivellazione dovrebbe includere le seguenti informazioni:
(i) Numero noioso e tipo di noioso
(ii) Date di inizio e di completamento della noia
(iii) Diametro della noia
Gli altri dati dei log di alesaggio sono presentati nella tabella che mostra:
(i) Profilo del suolo che mostra lo spessore di diversi strati
(ii) Descrizione dei diversi strati del suolo
(iii) Livello delle acque sotterranee
(iv) Profondità e spessore dei campioni
Un tipico record di noioso (come da IS: 1892) è mostrato nella figura 10.13. Nel metodo di indagine, va menzionata la ragione per la scelta di un metodo particolare per il test sul campo. I dettagli dei risultati dei test sul campo sono presentati in questa sezione del rapporto sul suolo.
I risultati dei test di laboratorio sono presentati sotto forma di tabelle e grafici. Sono inclusi dettagli importanti sulle procedure di test di laboratorio. Qualsiasi procedura speciale seguita per questa indagine è spiegata in dettaglio.
Vengono analizzati i dati ottenuti da test sul campo e test di laboratorio. Vengono stabilite le correlazioni tra i diversi dati di test. È necessario identificare la gamma di parametri di progettazione e i loro valori medi.
Infine, le raccomandazioni nel rapporto sono generalmente per i tipi di fondazioni e il loro design, se lo scopo lo consente.
