GEOTECHNICAL Index and Classification Properties of Soils �
���� ������ :
γ =
��� ���� ������ :
γ�
����� ���� ������ :
�
�
γ =
� � γ � �� � γ��� ( � � ω ) ��� � �� γ �
��������� ���� ������: �� =
��
MOIST
��
�� �
���� ��� ���� ���� ������: �� =
���
��γ � G.W.T.
�� �
�������� ������� (����� �������) ω =
��
SATURATED
��
������ �� ���������� : �������� :
� �
� �
ω� � �
� �� �
Phases of Soil
A�� ���� ����� = ����� = � (1 � �) ����� � � � ����� ������ � � ������ �� � �������� ������� � � ���� ����� γ� � ���� ������ �� ����� � ���� ����� � ��������� �
G.W.T. = ground water table
��
GEOTECHNICAL
�������� ������� ( ������� ����� ) �� � �� �
���� � � � ��� � �
��
���
���� �������������� ������� ����� ������� ������
��������� ����� <0 <1 >1
� � γ � ��� �� � γ � � � γ � ��� �� � γ � ���
��������� ����� : �.�.
�� � = ������� ���� ����� �.�. = �� ρ� ���� = ���� ����� �� ������� ��������� �������� �������: �� ���� = ���� ����� �� ������� ��������� γ� = ��� ���� ������ �� ��� ����� � γ������ = ��� ���� ������ �� ������� ��������� �� = � �� γ������ = ��� ���� ������ �� ������� ��������� � ��
���
��������� ����� : �.�. �.�. = �� �� �� ��
��� � �� � ��� � �� � � ρ� �� % �� ��
= ������� ���� �� ��������� ����� = ����� ���� �� ��� ����� = ������� ������ �� ��������� ����� = ����� ������ �� ��� �����
���������� ����� : �.�. �.�. = �.�. � �.�. �.�. = ������ ����� �.�. = ������� ����� ��������� ����� : �.�. �.�. =
ω � ���� ����
ω = ������� �������� �������
�.�. = ������� ����� �.�. = ���������� ����� C���������� ����� : C.�. C.�. =
���� � ω ���� � ����
���� �������������� �.�. ���� �� A���������� (���A ������) Gravel
Sand
Silt
Clay
> 2 mm
2 to 0.05mm
0.05 to 0.002mm
< 0.002 mm
AA���� ������ Gravel
Sand
Silt
Clay
76.2 to 2mm
2 to 0.075mm
0.075 to 0.002mm
< 0.002 mm
������� ���� C������������� ������ Gravel
Sand
Fines (Silt & Clay)
76.2 to 4.75 mm
4.75 to 0.075 mm
< 0.075 mm
GEOTECHNICAL �������� ���� ������������ ��������� ����, ��� � �� ��� �������� �� ��� �������� ���� ������������ ����� ������������� �� 10% �����. ���������� �����������, C� C� =
��� ���
C���������� �� ��������� �� ���������, C � ���� � � C� = ��� � ���
���� ���������� C��������� � �� ��� ������������� �� ����� �� ��� ����������� �� ���������� ������. �� ��� ���� ������� � ������������ �� ��� ����� ������� �� ���� �� ��������� �� ��� ����. ���� ������� ��� ����������� ������� �� ���� �� ��� �����: 1. ���� C��� ������ 2. B������ ������ 3. ��� ������
��� = �������� �������� ������������� �� 30% ����� �� ��������� ��� ��� ���� ������ �� ��� = �������� �������� ������������� �� 60% ����� ���������� �� ��� �����: ��� ���� ������ ��������� ���� ��� ���� = γ � ������� C����������, �� ������ �� ��� ���� �� =
��� ���
������ �� ����, � =
� � ���
��� = �������� �������� ������������� �� 75% ����� γ � � ��� = �������� �������� ������������� �� 25% ����� �� = ������ �� ���� �� ���� ��� ���� ��� ���� �� = ������ �� ���� �� ���� ��� ���� ���� AA���� C������������� ������ � ����
����� �����, �.�. = (F – 35)[ 0.2 + 0.005(LL – 40)] + 0.01(F – 15)(PI – 10)
�������� C���������, � �=
γ � � ����� � γ � ���� �����
������� ����� ����� = 0.01(F – 15)(PI – 10)
� = % ������� ����� # 200 �� = ������ ����� �� = ���������� ����� G���� ����� ���� �� ����� ��� ��������, �� ��� �������� ����� �� �������� ��� ����. I� ��� ����� �������������� �� A�2�6 & A�2�7 �������� ������� G���� I���� ����.
������� = ��������� ����� ��� ���� ������ ��������� =
������� ��� ���� ������ ���������� �� ��� ���������� �� ������� ����
GEOTECHNICAL
������������� ������� �� ����� �� ����
A������� ������������, � �=
C���������� �� ������������, � �� �� �
� = ������ �� ����� ��������� A = ���� �� ����� ������� �� ���� �������� � = �������� �� ����� ���������� �
� = ��������� �������� =
������� ���� ����: � =
�� ��
��
γ
�
� = ����������� �� ������������ η = ��������� �� ����� γ� = ���� ������ �� �����
( ���������� ����)
C������� ���� ���� : � =
�η
�
��������������� �� ���� �������, � �=�� � = ������� ����������� �� ������������ � = ��������� �� ������� ���������� C���������� �� ������������ �� ������� ����:
�� ��
� = ��������������� ���� �� ��� ����� ���� A = ��������������� ���� �� ���� �������� � = �������� �� ����� ���������� �� = ������� ���� ���� �� = 0 �� = ����� ���� ���� �� = � � = ������ �� ���� �������� � = ��������� �������� =
��
� = ����������� �� ������������ � = ��������� �������� A = �������������� ���� �� ���� ������
� �
� = ��������
��
���������� ���������� C��������, � �����
�=��A
�� =
��
�
�� ���� =
������� ��������, ��
��
��
���� �� ����� ���� �� ����, �
��������� ��������, � �=��
��
� �
(���� + ���� + � + � ���)
���������� �������� C����������, � ����� ������ =
� �� �
�
�� ��
� ��� �
�� ��
GEOTECHNICAL
�������� �������� �� ����
��������������� �� ���� ���������� � ��� ����� �������� ����������� �� ��� ������� ��������� ���� ��� ����. ���� � ���� ������� �� ������ (�� � ��������� �� � �������� ����) ����������� ���� �����. ��� �������� ��� �� �������� ���� �� �������� �� ���� �� ������ (������ ��������) ���� � �������� �� ����.
A h1
Dry,
d
B
G.W.T. Saturated, γ sat
h2 C
�� ����� ������ �� � � σ� � γ� �� � γ��� �� �� ���� ����� �������� �� � � �� � γ� �� �� ��������� ������ �� � � ����� ������ � ���� �������� σ�� � σ� − ��
�
A h1
Dry, γ d B
G.W.T.
h
C��������� �� ����������:
Saturated, γ sat
h2
� = �� + �� + ��
C
�� ����� ������ �� � � σ� � γ� �� � γ��� �� �� ���� ����� �������� �� � � �� � γ� � �� ��������� ������ �� � � ����� ������ � ���� �������� σ�� � σ� − �� A h1
Dry, γd
B Moist, γ Degree of saturation, S
h2 C
zone of capillary rise G.W.T.
�� ����� ������ �� � � σ� � γ� �� � γ �� σ� � γ� �� �� ���� ����� �������� �� � � �� � �� γ� �� �� � � �� ��������� ������ �� � � ����� ������ � ���� �������� σ�� � σ� − �� σ�� � σ� − (−��)
� = ����� ���������� �� = ��������� �� ���������� ���������� �� = ������� ������������� ���������� �� = ��������� ������������� ���������� ������� ������������� ����������� �� �������� C����������� C���� ��� � � Δ� �� = ��� � � � �� �� C� = ����������� ����� �� = ������� ���� ����� �� = ��������� ���������� �������� �� ��� ������ �� ��� ���� ����� ∆� = ������� �������� �� ������ �� ���� ����� H = ��������� �� ���� �����
GEOTECHNICAL
���� � C����������� C���� 1. ���� �� + ∆� < �� �� =
� �� �� ��
���
C���������� I����, C� C� = 0.009 (�� �10)
�� � �
C� = ����� ����� = ������ ���� 1/5 �� 1/10 �� C� �� = ���������������� �������� 2.
���� �� + ∆� > �� �� =
� �� �� ��
���
��
+
���
�� � � � �
���
�� � �
C�� = C� =
C���������� �� C��������������, �� �� =
�� � �� ��
�� =
� � � ���
���� ���� �� ��������������
�
o en
o en
�� ��
�� � � �
C���������� �� ������ C��������������, � �
��
��������� ������������� ����������� ��
�� = C�� H ���
�� � � � � ��� � ��
C� =
��
�������� �����
Hdr Hdr
H
�� � � ��
� � ��� � ��
o en �� �
C� = ��������� ����������� ����� �� = ���� ����� �� ��� ��� �� ������� ������������� = �� � ∆� ∆� = C� ���
�� � � ��
�� = ���� ��� ���������� �� ������� ������������� �� = ���� ����� ���������� �� ������� ������������� ��������� ����������� ��
�� = C� � B
�� � μ� � ��
C� = ����� ��� ���������� �������� ������ � = �������� ��� �� ���� B = ����� �� ���������� �� �������� �� �������� ���������� µ = ��������� ����� �� ���� E� = ������� �� ���������� �� ����
�� � �
� ��
C� = ����������� �� ������������� � � = ���� ������ H�� = �������� �������� �� ����� ���������������� ��������� ��
�C� =
�� ��
�C� = ����������������� ����� �� = ���������������� �������� �� = ���� ���������� ��������
closed
GEOTECHNICAL
������� �������� �� �����������
C��� 2: ��� ����� ����� �� ������� �� ��� ������ �� ��� ����������
���������� B�������C������� �������� B������ C�������, � ��� A. G������ ����� F������ (����� ���� ��� ���������) �� ������ �������
���� = 1.3� �� + � �� + 0.4 γ B �γ
������
�
�� �������� �������
���� = 1.3� � � + � �� + 0.3 γ B �γ � = �������� � = ��������� �������� �� ��� ������ �� ��� ������� B = ����� �� ������� �� �������� �� ������� �� �� �γ = ������� �������� �������
γ = γsat - γ
�
C��� 3: ��� ����� ����� �� ������� �� ���� � < B
B������ C������� F������ 1. ��� ������ 2. I� �� ����� ��������� �� = (�� � 1) ��� φ
� ��� ������
�� = �π ��� φ ���� (45 + ) 2
�γ = (�� + 1) ��� 1.4φ
γ=
������������ �� γ ����� �� ��� 3�� ���� �� ��� �������� ������� �������� ��������:
γ
�
�
γ ��� ��� � γ′ ��� ��
�
= γsat - γ
�
C��� 4: ��� ����� ����� �� ������� �� ���� � > B
C��� 1: ��� ����� ����� �� ������� ����� ��� ������ �� ��� ����������
������
� ��� ������
� γ = γsat - γ
γ = γdry �
8
GEOTECHNICAL
����� �������� �� ���� ������ ����� ���� ������
���������� ����������� ���� ������ Normal Force
σ1
τ
Shear Force
σ
τ φ
σ1
� σ
τ
φ = ����� �� �������� ��������
� = �������� = 0 �� �������� ������������ ���� σ = ������ ������ τ = �������� ������
�
σ
∆σ σ3
��������� ���� ������
deviator stress
σ1
�������������� � ��������� ���� ������ τ
τ σ ��
σ
τ φ
�
σ
σ3 σ3
deviator stress
deviator stress
σ1
σ1
�� = ��������� ����� �������� σ� = ������� ��������� ��������, ���� �������� � ����� ��������� ������ σ� = ����� ��������� ������ ∆σ = �������� ������
GEOTECHNICAL
������� ����� ��������
σ�
�
�������� ������� ��� �� �����:
γ � ���� ������ �� ���� �
σ� � � σ�
σ� � �������� �������� �� ����� � σ� � ������� �������� �� ����� �
� = ����������� �� ������� ����� ��������
�������� ������� ��� �� ���������:
������� ����� �������� �� ��������� ���� ���� ���������� B������� A� ���� ����� �������� �����������, �� (�������� ������������ ����) φ = ����� �� �������� �������� �� = 1 � ��� φ ������� ������ ����� ��������, �� �� =
1 - sin φ
1 � sin φ
������� ������� ����� ��������, �� �� =
1 � sin φ
1 - sin φ
�������� ������� ��� �� ��������� ���� ������ �� ����:
�������� ������� ��� �� �������� �� ����:
GEOTECHNICAL
������ ���������
����� �� ����
���� �� ����
α ������
����
E�� ������� �������� �� = C �� A��� �
assumed hinge
F��������� ������� �� = Σ αC�� ��
��� ���� γ �� �
���� �� ���� ����
γΗ �
�
4
C = �������� �� ���� �� = ������� �������� ������ A��� = ���� �� ���� �� ��� ��� α = �������� ������ � = ��������� �� ���� � = ������ �� ����
��
���� �
�
D����� ���� :
assumed hinge
���� =
�� � �� ���� ����
λ ������
��� γ� � ��
���� �� ���� ����
γΗ �
F��������� ������� �� = ��λ (�� + 2C )
�4 ���� �
�
E�� ������� �������� �� = C �� A���
assumed hinge
�� =
��
���� �� � ������� � �
��
���� �
��� ��� γ�
�� = ������� ������ �������� ����������� C = �������� �� ���� γ = ���� ������ �� ���� H = ����� �� ���
D����� ���� :
���� =
�� � �� ����
�
Pv diagram
11
GEOTECHNICAL
����� �� ����
������� ����� �� ����
����
���� ��
��� �
��
��
��
� �� ��
��
Pv diagram
��
��
E�� ������� �������� �� = �� �� A���
��
F��������� ������� �� = � ( ���� �� � � ������� ) K µ D����� ���� :
���� =
�� � �� ����
�� = �������� ���� �������� �� ��� ��� �� = ������� �������� ������ K = ���� �� ������� ��� ���� ��� ���� ����� �������� ������ µ = ��� θ θ = ����� �� �������� ��� ���� ��� ���� C������� D����, D� �. D� = 20 � �������� �� ���� ��� ����� ���� ��. D� = 10 � �������� �� ���� ��� ����� ���� ���� : ��� �������� ����� ��� �������� �����, D� �� ������� �� �� �������.
��� ������� �������� �� = �� A���
�� = 6C � 1 + 0.2
�1 � �2 ��
� ��� ��� ������� ���� C��
D� = ���� �������� D� = ����� �������� ���������� ������� �� = Σ α C � � α = �������� ������
= 0 ��� ��� ��� 1.5 � ��� �������� D � ����� ��� ������ �� ��� ������� ����� �� ����� ��� ��� �� ��� ����. � = ��������� �� ���� � = ��������� ������ �� ���� ���� ������ �������� D����� ���� :
���� =
�� � �� ����
12
GEOTECHNICAL
������� ����� �� ����
����� �� �����
����
E��������� �� G���� �� �����, E� �
��
�
�������� � ������� ���������
E� = 1 � ��
90 m n
������ �
��� ������� �������� �� = �� A���
E� =
�. ������ < 50 �� = 57.5 ������ < 2900 ��� �. ������ > 50 �� = 0.59� ������ (
θ �� - 1) m � (m - 1) n
�� ���
)����
�� = 100 ��� ��� = ��������� �������� �������� �� ���� ���������
2 � � � � - 2) S � 4D
πD m n
� = ������ �� ���� �� ����� � = ������ �� ����� �� � ��� ��� θ =
� �
D = �������� �� ���� � = ������� �� ����� ������ �� ������
���������� �� ����� ���������� ������� : �� = Σ β �� � � �. ������ ≥ 15 β = 1.5 � � (�) ��� (������� �� ����) β = 2 � 0.15 (�) ��� (������� �� ������) �. ������ < 15 β =
������ 15
� 1.5 � � (�)��� �
�� = ��������� �������� ���������� �������� �� ����� �. � = ������ ���� ������ ������� �� ���������� �� � ����� ����� � = 0.245 � = ��������� �� ���� � = ������ �� ����
�� = ��� + ��� + ��� E������ ���������� �� ����, ��� ��� =
���� � ξ ��� � � ����
��� = ���� ������� �� ��� ���� ����� ����� ������� ���� ��������� ��� = ���� ������� �� ���������� ���������� ����� ������� ���� ��������� A� = ����� ��������� ���� �� ���� � = ������ �� ����
13
GEOTECHNICAL ���������� �� ���� ������ �� ��� ���� �� ��� ���� ��� , ��� ��� = ��� =
��� � ��
���������� �� ����� �� �����
(1 � µ�� ) I��
��� ��
E� = ������� �� ���������� �� ���� µ� = ��������� ����� �� ���� I�� = ��������� ������ ���������� �� ���� ������ �� ��� ���� ����������� ����� �� ��� ���� ����� , ��� ��� =
��� � ����
(1 � µ�� ) I��
I�� = 2 + 0.35
� �
� = ��������� �� ���� � = ������ �� ���� I�� = ��������� ������ D = �������� �� ����
�= Σ
�� � � � ��� � 1� � �
�
�
�
C� = ����������� ����� H = ��������� �� ���� ����� �� = ������� ���� ����� ∆� = ������� �������� �� �������� �� ���� �� = ��������� ���������� �������� �� ��� ���� ������ �� ��� ���� �����