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Uno script python per le curve granulometriche


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L’uso di Python nelle geoscienze è molto vantaggioso grazie al grande numero di librerie che permettono di eseguire operazioni molto elaborate.
Ad esempio in questo articolo mostro prima come come manipolare le giaciture geologiche e poi come fare analisi strutturali con gli stereonet attraverso il modulo mplstereonet. In questo articolo vedremo invece come costruire delle curve granulometriche con Python.

La mia tesi magistrale ha previsto una fase di lavoro in campagna nella quale ho anche prelevate campioni di terreno da analizzare presso il laboratorio di geotecnica del mio dipartimento. Qui ho stimato la granulometria dei campioni sia con il metodo della setacciatura che con quello della sedimentazione. Per lo sviluppo di questo script ho usato i dati granulometrici di uno di questi campioni.

setacciatrice

Un pò di teoria

Con il metodo per setacciatura, la curva granulometrica si costruisce conoscendo le percentuali di passante ad ogni setaccio. Il passante ad ogni setaccio si calcola con la seguente formula:

(1)   \begin{equation*}P_i=\frac{P_s-\sum P_t}{P_s}*100\end{equation*}

setaccio

Con il metodo della della sedimentazione la curva granulometrica, nel quale si usa un densimetro per prendere delle misure di densità per gradini di tempo, si stima il diametro delle particelle con la legge di Stokes.

(2)   \begin{equation*}D=\sqrt{\frac{1800*\eta_L}{\gamma_s-\gamma_l}}*\sqrt{\frac{H_r}{\delta_t*60}}\end{equation*}

La percentuale di particelle (P%) passanti al setaccio ideale, di diametro uguale a quello del diametro calcolato D, è data dalla seguente espressione:

(3)   \begin{equation*}P(\%)= R''*\frac{100}{P_s}*\frac{\gamma_s}{\gamma_s-\gamma_l}\end{equation*}

sedimentazione

Il codice Python

Innanzitutto vanno importare la libreria NumPy e matplotlib:

La porzione di codice per costruire la parte di curva che si ricava dalla setacciatura è la seguente:

La porzione di curva data dalla sedimentazione si ottiene con il seguente codice:

La curva granulometrica totale viene costruita con il seguente blocco di codice:

Il risultato è il seguente:

curva granulometrica

Approfondimenti

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Antonio Nirta
Antonio Nirta
Ciao, mi chiamo Antonio Nirta e sono un geologo. Mi sono laureato all'Università di Pisa e dal 2017 svolgo la libera professione. Attraverso i post presenti in questo blog cercherò di trasmettere la mia passione per le Scienze Geologiche e di fornire informazioni che riguardano il bellissimo settore della Geologia.

2 Comments

  1. Simone ha detto:

    Complimenti per lo script. Dovrebbe esserci però un errore: nella sezione riguardante la setacciatura, nella lista peso_grani, il valore dovrebbe essere 101.98 e non 101,98 (che sono due valori in quest’ultimo caso)

    • Antonio Nirta ha detto:

      Ciao Simone, grazie per i complimenti. Controllo quella porzione di codice per vedere se da qualche problema. Inoltre sto pensando ad implementare il codice, magari inserendo alla fine la classificazione granulometrica.
      A presto, Antonio.

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