Relationship between micromorphological characteristics and engineering parameters of caliche (calcrete)

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Collocazione:
Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences, 20(2), 2007, 137-150
Autore/i:
Ismail DINÇER, Altay ACAR & Donatello MAGALDI
Abstract:

Caliches are described as secondary carbonate formations and calcareous, semiconsolidated aragonite or early diagenetic calcite forming in loose materials such as pebble, sand, silt, and soil under semi-arid and arid climatic regimes.
The aim of this study is to identify and discuss effects of micro-morphological-mineralogical properties on engineering properties of caliche. Furthermore, correlations derived from mechanical, physical-index properties and micromorphological characteristics are evaluated and establish statistically predictable model for UCS. For this aim, samples were taken from different locations in caliche outcrops occurring in the southern part of Turkey.
Based on the statistical analyses, linear relationships were fitted between the Micromorphological index (MI) and each mechanical and physical-index properties. Based on these linear relationships among the engineering properties, uniaxial compressive strength, Pwave velocity, average Young’s modulus and point load index there are significant correlations with the micromorphological index (MI). Results suggested that strength of the caliche is controlled by micromorphological properties. Four micromorphological parameters which are effective on engineering properties of caliche were identified: microstructure, voids, coarse materials and matrix.
Microstructure is the most important parameter to assess engineering behaviour of caliche followed by voids, coarse materials and matrix. Statistically most reliable models, which allow the estimating of UCS, are discussed in this study. The empirical equation, UCS = - 7.137 + 3.06x10-3 Vp + 0.38UW + 0.13MI where Vp = P-wave velocity; and UW = Unit weight is assumed to be the best and practical for engineering purposes.

La costa calcarea (caliche o calcrete in inglese) è un accumulo carbonatico indurito semiindurito costituito da calcite e/o aragonite che si forma entro substrati geologici sciolti come le ghiaie, le sabbie e i limi oppure entro suoli di clima in genere arido o semiarido.
Questa ricerca ha avuto come scopo l’identificazione e l’analisi delle relazioni esistenti tra le caratteristiche micromorfologiche e mineralogiche e le proprietà geotecniche della crosta calcarea affiorante nella Turchia meridionale.Al riguardo sono stati considerati modelli statistici di previsione della resistenza a compressione uniassiale (UCS) a partire dalle caratteristiche micromorfologiche. Sono state inoltre trovate relazioni significative non soltanto per l’UCS ma anche per altri parametri geo-ingegneristici quali la velocità delle onde P entro i provini, il modulo di Young e il valore risultante dalla prova di carico puntuale (Point Load Test). Questi risultati suggeriscono che le caratteristiche micromorfologiche e mineralogiche così come evidenziate dall’analisi in sezione sottile ed espresse da un Indice micromorfologico (MI) , condizionano le proprietà meccaniche della crosta. Le caratteristiche micromorfologiche che maggiormente appaiono influenzate da quelle micromorfologiche sono, nell’ordine, la microstruttura (micromass, secondo Stoops, 2003), la tipologia dei vuoti, la tipologia dei costituenti grossolani, la matrice.
L’equazione empirica che appare maggiormente valida per stimare la resistenza a compressione uniassiale, principale indice delle proprietà meccaniche di una roccia,è la seguente: UCS = - 7.137 + 3.06x10-3 Vp + 0.38UW + 0.13MI, dove Vp = velocità delle onde P, UW= peso dell’unità di volume del materiale considerato e MI è il nuovo indice micromorfologico.

Abstract (PDF)