Εδάφη: Φυσικές ιδιότητες ΙΙ (Ιδιότητες Tαξινόμησης) Νικόλαος Σαμπατακάκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σκοποί ενότητας Η διάκριση και διαφοροποίηση των φυσικών ιδιοτήτων των βασικών επιμέρους εδαφικών κατηγοριών

Ιδιότητες Ταξινόμησης Κοκκομετρική Διαβάθμιση Ιδιότητες Ταξινόμησης Κοκκομετρική Διαβάθμιση Η διαδικασία διαχωρισμού των εδαφών σε ομάδες συστατικών (κλάσεις μεγέθους), κάθε μία από τις οποίες αποτελείται από κόκκους που το μέγεθος της διαμέτρου τους αναφέρεται μεταξύ ορισμένων ορίων (κοκκομετρική ανάλυση) Η εύρεση του ποσοστού κατά βάρος των κόκκων με ορισμένο μέγεθος γίνεται με τη χρήση σειράς κοσκίνων με διαδοχικά μικρότερες οπές Εικόνες 1,2: Σειρά κοσκίνων (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Μέθοδοι κοκκομετρικής ανάλυσης κοκκομετρική ανάλυση αδρομερούς κλάσματος (αδρανές υλικό) μέθοδος με κόσκινα (μηχανική ανάλυση) κοκκομετρική ανάλυση λεπτομερούς (ενεργό υλικό) μέθοδος του αραιομέτρου Βασίζεται στην αρχή της διασποράς και καθίζησης εδαφικών κόκκων (νόμος Stokes) Χρησιμοποιείται για τα κλάσματα ιλύος - αργίλου Πίνακας 1: Κωδικός και διάσταση οπής κοσκίνων κοκκομετρικής ανάλυσης που χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση κατά USCS (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Διάγραμμα κοκκομετρικής διαβάθμισης Διάγραμμα αθροιστικής συχνότητας ως προς το μέγεθος των κόκκων (σε ημι-λογαριθμική κλίμακα) όπου φαίνεται η κατανομή του μεγέθους των κόκκων του εδαφικού υλικού, όπως προκύπτει από την κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα και αραιόμετρο Σχήμα 1: Διάγραμμα κοκκομετρικής διαβάθμισης σύμφωνα με τα Αμερικάνικα πρότυπα (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Διερεύνηση κοκκομετρικής καμπύλης Καμπύλη ομαλής κλίσης ευρεία σειρά μεγέθους κόκκων εδάφους καλά διαβαθμισμένο έδαφος Καμπύλη με ισχυρή κλίση κόκκοι εδάφους ίδιου μεγέθους ομοιόμορφο έδαφος Καμπύλη με τμήματα διάφορης καμπυλότητας το έδαφος είναι μείγμα δύο ή περισσοτέρων ομοιόμορφων υλικών Σχήμα 2: Τυπικές κοκκομετρικές καμπύλες (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Κοκκομετρική διαβάθμιση εδαφών καλή διαβάθμιση του εδάφους καλή συμπύκνωση, μεγάλη πυκνότητα σημαντική αντοχή στη διάτμηση και φέρουσα ικανότητα σχετικά σταθερό ανθίσταται στη φθορά και τη διάβρωση πτωχή διαβάθμιση του εδάφους Όχι καλή συμπύκνωση ανοικτή πορώδη δομή ευκολότερη μετακίνηση των κόκκων μικρότερη φέρουσα ικανότητα ευαισθησία σε υδραυλική υποσκαφή σημαντικές παραμορφώσεις Σχήμα 3: Τυπικές κατανομές κοκκομετρικής διαβάθμισης (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Παράμετροι κοκκομετρικής διαβάθμισης, ενεργό μέγεθος Είναι η διάμετρος των κόκκων D10 (σε mm), που αντιστοιχεί στο ποσοστό 10% του διερχόμενου κατά βάρος εδάφους στο κοκκομετρικό διάγραμμα Σχήμα 4:Διάγραμμα κοκκομετρικής διαβάθμισης όπου σημειώνεται η D10 (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Χαρακτηριστικά ενεργού μεγέθους Μικρή τιμή D10 το έδαφος περιέχει σχετικά σημαντικό ποσοστό λεπτών κόκκων (ενεργό μέρος), Μεγαλύτερη τιμή D10 σχετικά μεγαλύτερο ποσοστό χονδρόκοκκων Πρακτικές εφαρμογές Εκτίμηση της διαπερατότητας k των εδαφών με βάση τον τύποτου Hazen: k (cm/sec) = 100 × D102 (D10 σε mm) Οι τιμές του k είναι καθαρά ενδεικτικές και εφαρμόζονται σε εδαφικά υλικά με Cu<2 (δηλ. ομοιόμορφα) και μικρή πυκνότητα, έχει δε καλύτερη εφαρμογή σε τεχνητά κατασκευασμένα εδάφη π.χ. επιχώματα Χαρακτηρισμό της ευαισθησίας σε παραμορφώσεις των εδαφών στον παγετό. Καθορισμό και επιλογή του κατάλληλου υλικού για φίλτρα προστασίας και συγκράτησης εδαφών γύρω από τεχνητές και φυσικές αποστραγγίσεις.

Μέση διάμετρος D50 (σε mm) που αντιστοιχεί στο 50% διερχομένου στο διάγραμμα κοκκομετρικής διαβάθμισης μεγαλύτερες τιμές D50 το εδαφικό υλικό είναι περισσότερο κοκκώδες και η διατμητική του αντοχή οριοθετείται κυρίως από την τριβή των κόκκων Σχήμα 5: Διάγραμμα κοκκομετρικής διαβάθμισης όπου σημειώνεται η D50 (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Ταξινόμηση εδαφών με βάση τη μέση διάμετρο Πίνακας 2 (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Συντελεστής ομοιομορφίας Cu = 1 μέχρι 1000, ενώ σπάνια > 500 Σχήμα 6: Διάγραμμα κοκκομετρικής διαβάθμισης όπου σημειώνεται οι D60 και D10 (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Ταξινόμηση εδαφών με βάση το συντελεστή ομοιομορφίας Ταξινόμηση εδαφών με βάση το συντελεστή ομοιομορφίας Μεγάλη τιμή του Cu μεγέθη των κόκκων καλά κατανεμημένα από τους μικρότερους προς τους μεγαλύτερους καλύτερη κοκκομετρική διαβάθμιση Cu = 1 κόκκοι ίδιας διαμέτρου (ομοιόμορφο και ισόκοκκο) Γενικά: εδάφη με Cu < 4 ή 5 ομοιόμορφα εδάφη με Cu > 5 καλά διαβαθμισμένα

Συνεκτικότητα εδαφών Αναφέρεται… Εξαρτάται από…. στην ικανότητα αναζύμωσης του εδάφους κάτω από διάφορες περιεκτικότητες σε νερό, χωρίς να ρωγματώνεται και οφείλεται στο προσροφημένο νερό που περιβάλλει τα αργιλικά τεμαχίδια (διπλή στρώση) MONO στα λεπτόκοκκα (συνεκτικά εδάφη) !!!!!! Εξαρτάται από…. ποσοστό υγρασίας περιεκτικότητα σε αργιλικά ορυκτά τύπο του αργιλικού ορυκτού οργανικό υλικό (προσδίδει μεγαλύτερη συνεκτικότητα από ότι η άμμος και η ιλύς, αλλά λιγότερη από την άργιλο) κλπ…

Όρια – δείκτες συνεκτικότητας Σχήμα 7 :Σχέσεις ορίων και δεικτών Atterberg (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Σχέση όγκου – υγρασίας εδαφών Σχήμα 8: Σχέσεις μεταξύ όγκου και περιεχόμενης υγρασίας εδάφους στα όρια Atterberg (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Εύρος τιμών ορίων Atterberg

Δείκτες συνεκτικότητας Δείκτης πλαστικότητας Δείκτες συνεκτικότητας Δείκτης πλαστικότητας PI ή IP εκφράζει την περιοχή περιεχόμενης υγρασίας στην οποία το έδαφος αποκτά πλαστικές ιδιότητες και συμπεριφέρεται σαν πλάστιμο υλικό PI = LL – PL Γενικά τα αμμώδη εδάφη έχουν PI από 0 έως 5 άλλοι δείκτες: Δείκτης υδαρότητας LI & Δείκτης συνεκτικότητας Ic Πίνακας 4: Ταξινόμηση εδαφών με βάση το Δείκτη Πλαστικότητας (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Ενεργότητα εδαφών Σχήμα 9: Σχέση μεταξύ δείκτη πλαστικότητας και αργιλικού κλάσματος. (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Διόγκωση Εδαφών Είναι η ιδιότητα των εδαφών που προκαλεί αλλαγή στον όγκο του εδάφους με την απορρόφηση νερού (ή με την απομάκρυνση νερού αντίστοιχα η συρρίκνωση). Αύξηση w νερό διπλής στρώσης λεπτά στρώματα από “μη υγρό ύδωρ” στο πλέγμα με πάχος μέχρι 40 Αο

Χαρακτηριστικά διόγκωσης (1) σχέση PI εδάφους & δυνατότητας διόγκωσης (2) αργιλικά ορυκτά εδάφους Καολινίτης – ιλλίτης – μοντμοριλονίτης Αυξανόμενη διόγκωση (3) συγκέντρωση αλάτων νερού πόρων (Νa+ > Ca++) οργανικό υλικό, τσιμεντοποίηση (μειώνουν τη διόγκωση) κ.λπ.

Εδάφη με αυξημένη διόγκωση Διόγκωση παρουσιάζουν τα αργιλικά εδάφη που: περιέχουν διογκούμενα αργιλικά ορυκτά κατά τη διάρκεια του έτους υποβάλλονται εποχιακά σε συνθήκες ξήρανσης (διακύμανση της στάθμης του υπόγειου νερού) το πάχος τους είναι αρκετό για να δημιουργήσει υπολογίσιμη κατακόρυφη κίνηση

Διάγραμμα διογκωσιμότητας εδαφών Σχήμα 10 : Διάγραμμα διογκωσιμότητας εδαφών (από Κούκης & Σαμπατακάκης 2002)

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Γεωλογίας, Κούκης και Σαμπατακάκης. Τεχνική Γεωλογία. Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/GEO345/

Αναφορές Το υλικό της παρουσίασης προέρχεται από: Τεχνική Γεωλογία. Γ. Κούκης και Ν. Σαμπατακάκης. Έκδοση: 1.0. Αθήνα 2002. Εκδόσεις Παπασωτηρίου.

Τέλος Ενότητας