Acceptable Values in Geotechnical Engineering

 👉 There is no upper limit of water content (w)

                         i.e.              w ≥ 100%

👉 Void ratio (e) can be greater than unity

                                          e > 1

👉 The value of porosity (η) lies in between 0 to 100%

                           i.e.       0 < η < 100

👉 Degree of Saturation (S)

                       0 ≤ S ≤ 100%

👉 Sum of air content (A.C) and degree of saturation (S) should be unity or 100%

               i.e.         A.C + S = 100% or 1

👉 Comparison between Unit weight of solid (Ys), Saturated unit weight (Ysat), Bulk unit weight (Yb), Dry unit weight (Yd) and Submerged unit weight (Ysub)

                     Ys > Ysat > Yb > Yd > Ysub

👉Approximate value of Ys, Ysat, Yb, Yd and Ysub

      Ysub ⋍ 10 kN/m^3

     Yd ⋍ 14 - 15 kN/m^3

      Yb ⋍ 17 - 18 kN/m^3

       Ysat ⋍ 20 kN/m^3

       Ys ⋍ 26-29 kN/m^3

👉For inorganic solid Specific gravity of solids (Gs) is in the range of 2.6 to 2.9 (generally 2.65).

👉 For organic solids Specific gravity of solids (Gs) is in the range of 1.0 to 2.0 (generally 1.2).

👉 Higher value of Gs for fine grained as compare to coarse grained solids

👉 With increase in organic content in the soil Gs decreases (↓)

👉 With increase in mineral content like Iron or Mica, Gs increases (↑)

👉  Specific gravity of solids (Gs) > Mass specific gravity (Gm)

👉 In India Specific gravity is reported at 27 ℃ and if it is required at any other temperature the corresponding change in the unit weight of the water is to be considered.

              Gs (T ℃ ) = Gs (27 ℃) x [ Yw(27 ℃)/Yw (T ℃)]

👉 The value of Density Index / Relative density / Degree of density (Id) lies in between 0 to 100% including 0 and 100%.

               i.e.                    0 ≤ Id ≤ 100%

👉                     Id (%)                          Degree of denseness 

                           0-15                                Very Loose Soil

                           15-35                                 Loose Soil

                           35-65                                Medium Dense Soil

                           65-85                                  Dense Soil

                            85-100                                Very Dense Soil

👉  Relative compaction (Rc) indicates the compactness of both cohesive and cohesionless soil.

                                      Rc = Yd (in field) / Ydmax (in laboratory)

                                      Rc = ( 1 + emin) / (1 + e ) 

                                      Rc = 80 + 0.2 Id

👉 If  e = emax , Id = 0% , Rc = 80%

👉 If  e = emin , Id = 100% , Rc = 100%

👉For uniformly graded soil coefficient of uniformity (Cu) is 1. For well graded sand  Cu > 6 and for well graded gravel Cu > 4.

👉 For well graded soil Coefficient of curvature (Cc) is in the range of 1 to 3, for gap graded soil Cc <1 and  > 3.

👉                Types of soil                           Liquid Limit (%)

                           Gravel                                        Non-plastic

                          Sand                                            Non-plastic

                           Silt                                                   30-40

                      Clay (Alluvial Soil)                             40-150

                      Clay (Black Soil)                                 400-500

👉                  Types of soil                               Plastic limit (%)

                        Gravel                                        Non-plastic

                          Sand                                            Non-plastic

                           Silt                                                   20-25

                      Clay (Alluvial Soil)                             25-50

                      Clay (Black Soil)                                 200-250

 👉              Types of soil                               Plasticity Index (%)

                        Gravel                                          Non-plastic

                          Sand                                            Non-plastic

                           Silt                                                   10-15

                      Clay (Alluvial Soil)                             15-100

                      Clay (Black Soil)                                 200-250

👉                 Designation                              Plasticity Index (%)

                        Non-plastic soil                                     0

                        Low plastic soil                                     < 7

                        Medium plastic soil                              7 - 17                    

                          Highly plastic soil                                > 17  

👉         Sensitivity                                          Description  

                   1                                       Insensitive soil (Coarse grained structure)

                2 - 4                                      Normal/less sensitive soil (Honey Comb Structure)     

                4 - 8                                     Sensitive soil (Honey comb/ Flocculant structure)

                8 -16                                    Extra Sensitive soil (Flocculant/ Dispersed structure )

                  > 16                                                  Quick / Unstable Soil

👉 Sensitivity is inversely proportional to Good quality of soil.

👉Coarse grained soil are less sensitive as compare to Fine grained soil.

👉 Skempton defined a parameter referred as Activity (Ac) which is used to indicate the compressibility of the soil (Swelling, Shrinkage of the soil with change in water content). 

👉 Ac defined as the ratio of Plasticity index of the soil to the % age of the particle finer than 2 μ (Clay size).

👉           Activity (Ac)                               Description

                   < 0.75                                        Inactive Soil

                 0.75 - 1.25                                  Normal Active soil

                  > 1.25                                            Active soil

👉 A linear relationship exist in the plot of Plasticity index (Ip) on the y-axis and % of particle finer than 2 μ (% clay particle, C) on the x-axis. Slope of Ip Vs C gives the activity (Ac).

👉 Compressibility = fn ( Activity, Liquid limit)

👉                Type of Minerals                           Activity (Ac)

                          Kaolinite                                        0.40 - 0.50

                           Illite                                               0.50 - 1.0

                         Montmorillonite                                1 - 7

                     Na-Montmorillonite                              4 - 7

                      Ca-Montmorillonite                             1- 5                           

👉 Collapsibility of soil is the property by the virtue of which it shows large decrease in volume with increase in water content without any increase in pressure being applied over it.

👉 Collapsibility of the soil is measured in terms of the parameter referred as Collapse Potential that can be determined by performing plate load test.

👉 Collapse potential is defined as the ratio of decrease in the volume of soil with increase in water content expressed in terms of original volume of soil.

                      Collapse Potential (Cp) = △V / Vo  = △H / Ho = △e / (1+eo)

👉      Collapse Potential (Cp)                            Effect on Structure 

                  0 - 1 %                                                        No effect

                  1 - 5 %                                                       Less effect

                  5 - 10 %                                                    Moderate effect

                 10 - 20 %                                                      Severe effect

                  > 20 %                                                       Very Severe effect

👉 The height of capillary rise (hc) in fine grained soil is comparatively more than the height of capillary rise in coarse grained soil as hc is inversely proportional to D10.

👉           Types of Soil                             hc (cm)

                   Gravel                                       2-10

                   Sand                                          10 - 100

                    Silt                                            100 - 1000

                   Clay                                           1000 - 3000

👉 Permeability (k) of coarse grained soil is more than the permeability of fine grained soil.

 👉       Type of soil                     k (cm/sec) 

               Gravel                              > 1

              Sand                               1 - 10^-3

              Silt                                 10^-3 - 10^-7

             Clay                                   < 10^-7

👉    Property                        Dry of Optimum               Wet of Optimum   

   1. Structure                                  Flocculant                              Dispersed 

   2. Permeability                             More (↑)                                  Less (↓)

   3. Pore Water Pressure                 Less (↓)                                  More (↑) 

   4. Swelling                                   More (↑)                                 Less (↓)

   5. Shrinkage                                  Less (↓)                                  More (↑) 

   6. Compressibility

     At low stress                                Less (↓)                                  More (↑) 

    At high stress                               More (↑)                                 Less (↓)

  7. Strength                                      More (↑)                                 Less (↓)

  8. Young's Modulus of Elasticity    More (↑)                                 Less (↓)

👉   Type of Soil                             At-rest Earth pressure Coefficient (Ko)     

         Dense Sand                                                        0.40 - 0.45

         Loose sand                                                         0.45 - 0.50

       Normally consolidated Soil (OCR = 1)                0.50 - 0.60

      Over Consolidated Soil (OCR > 1)                          1 - 4

👉 For Active Stage strain required is in the order of 0.2 to 0.5 % 

👉 For Passive stage strain required is in the order of 5 to 15 %

                                             HAPPY LEARNING

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