3

CC uu vv ââ nn tt îî nn aa ii nn tt ee

Cu apariţia acestei reviste prinde viaţă un proiect mai vechi al Societăţii Române de Geotehnică şi Fundaţii. Revista Română de Geotehnică şi Fundaţii este prima publicaţie periodică de specialitate din România în domeniul

ingineriei geotehnice. Revista îşi fixează obiective multiple, pe măsura importanţei domeniului şi a diversităţii de preocupări ale celor care

îl slujesc. 3 Un prim obiectiv este acela de a găzdui contribuţii originale de un nivel ştiinţific ridicat ale specialiştilor în

inginerie geotehnică din ţara noastră. Lucrări cu caracter teoretic, sprijinite pe verificări experimentale în laborator sau la scară naturală, vor fi incluse cu prioritate în paginile revistei.

3 În egală măsură, paginile revistei vor fi deschise unor articole care să înfăţişeze procedee şi tehnologii moderne de fundare, de realizare a excavaţiilor adânci şi construcţiilor din pământ, de îmbunătăţire a pământurilor, de protejare a terenului şi a apei subterane ş.a.

3 Studiile de caz bine documentate, ilustrare a unor succese sau a unor eşecuri, surse de preţioase învăţăminte, vor fi întotdeauna bine - venite în revistă.

3 Editată de Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii, organizaţie profesională a specialiştilor cu pregătire superioară care lucrează în domeniul ingineriei geotehnice, Revista Română de Geotehnică şi Fundaţii îşi propune, de asemenea, să reprezinte o tribună de la care să se facă auzită vocea breslei în dialogul cu autorităţile şi cu specialiştii altor ramuri ale construcţiilor.

3 Nu va fi neglijat nici rolul informativ al revistei, reflectat în cronici succinte asupra principalelor evenimente din viaţa S.R.G.F. şi a celor patru filiale cu sediul în Bucureşti, Iaşi, Cluj - Napoca şi Timişoara, precum şi din viaţa ISSMGE.

În cei peste 14 ani care au trecut de la constituirea, în ianuarie 1990, a Societăţii Române de Geotehnică şi Fundaţii, legăturile internaţionale ale Societăţii au cunoscut o puternică dezvoltare, demonstrată între altele şi de organizarea în acest răstimp a trei importante manifestări ştiinţifice sub egida Societăţii Internaţionale de Mecanica Pământurilor şi Inginerie Geotehnică - ISSMGE: a X-a Conferinţă Dunărean - Europeană (septembrie 1995, Mamaia), prima Conferinţă mondială privitoare la învăţământul de geotehnică (iunie 2000, Sinaia) şi cea de a 2-a Conferinţă internaţională a tinerilor geotehnicieni (septembrie 2003, Constanţa - Mamaia). Revista Română de Geotehnică şi Fundaţii poate deveni un factor important în intensificarea cooperării internaţionale a S.R.G.F., inclusiv prin promovarea schimbului cu cele peste 20 publicaţii editate de Societăţile - surori, membre ale ISSMGE.

Ingineria geotehnică este recunoscută în întreaga lume drept unul din domeniile de bază ale construcţiilor. Sunt unele semne îmbucurătoare că această recunoaştere începe să se producă şi în ţara noastră, ca de pildă includerea din 1996 a unui domeniu specific, Af (Rezistenţa şi stabilitatea terenului de fundare al construcţiilor şi al masivelor de pământ) între domeniile aferente cerinţei Rezistenţă şi stabilitate pentru verificarea şi expertizarea tehnică a proiectelor sau înfiinţarea, cu începere din 2001, a unei comisii distincte Inginerie Geotehnică, Fundaţii şi Alunecări de teren între cele 13 comisii de specialitate ale MTCT privind întocmirea reglementărilor tehnice în construcţii. Apariţia Revistei Române de Geotehnică şi Fundaţii este menită să afirme şi să consolideze poziţia ingineriei geotehnice în ţara noastră.

Nu a fost uşor de a scoate acest prim număr al revistei. Greul, însă, de-abia acum începe. Adresăm membrilor SRGF - principalii beneficiari ai publicaţiei, apelul de a contribui pe măsura puterilor la apariţia revistei şi la continua ei îmbunătăţire.

Prof. Dr. Ing. Iacint MANOLIU Preşedintele Societăţii Române de Geotehnică şi Fundaţii

4

CC uu pp rr ii nn ss Pag.

RReevviissttaa RRoommâânnøø ddee GGeeootteehhnniiccøø ššii FFuunnddaaðð iiii NNrr.. 11//22000044 Publica]ie semestrial\ tehnico-[tiin]ific\ editat\ de Societatea Rom^n\ de Geotehnic\ [i Funda]ii ISSN — 1584-5958 Redac]ia: B-dul Lacul Tei 124, Sector 2, Bucure[ti, 020396 Telefon: 021-242.93.50 Fax: 021-242.08.66 Grafica:

Tehnoredactare computerizat\: Alina Rancea

Cuvânt înainte Prof. Iacint Manoliu, Preşedintele Societăţii Române de Geotehnică şi Fundaţii Mesaje de salut Din partea ISSMGE : Prof. Van Impe Din partea UAICR: Prof. Panaite Mazilu Articole Galer, M. Mircea Proprietăţile mecanice ale rocilor granitice alterate în stare tulburată Bally, R.J., Udrea, L.V. Extinderea domeniului de îmbunătăţirea terenului prin injectare utilizând suspensiile stabile autoîntăritoare Popa, A., Rebeleanu, V. Soluţie de consolidare a pământurilor organice Ciortan, R. Contribuţia cercetărilor in-situ la optimizarea soluţiilor tehnice şi tehnologice în domeniul infrastructurilor portuare Coman, M.L., Ionescu, Ed. Comportamentul şi degradările suferite de o construcţie afectată de antrenări hidrodinamice repetate Schein, T., Boldurean, A. Strategia şi principiile ce stau la baza proiectării, execuţiei şi urmăririi comportării lucrărilor de stabilizare - consolidare a versanţilor potenţial instabili adiacenţi căăilor de comunicaţii terestre Noi reglementări tehnice Prof. Iacint Manoliu despre Ghidul privind modul de întocmire şi verificare a documentaţiilor geotehnice pentru construcţii – GT 035/2002 Interviu Cu Ing. Ion Stănescu, Director General la Direcţia Generală Tehnică în Construcţii din MTCT, despre Atestarea tehnico - profesională a specialiştilor cu activitate în domeniul geotehnicii şi fundaţiilor, factor important pentru asigurarea calităţii în construcţii. Evocări Profesorul Ioan Stănculescu, evocat de dr. ing. R.J. Bally şi prof. Ion Antonescu Din viaţa ISSMGE Prof. Iacint Manoliu: Reuniunea Consiliului ISSMGE, Praga, 24 august 2003 Conferinţe internaţionale Prof. Nicoleta Rădulescu: A 2-a Conferinţă Internaţională a Tinerilor Geotehnicieni Dr. Ing. Horaţiu Popa: A XIII-a Conferinţă Europeană de Mecanica Pământurilor şi Inginerie Geotehnică Semnalări bibliografice File din istoria geotehnicii româneşti Geotehnica aplicată la construcţia Palatului Administrativ C.F.R. din Bucureşti Geotehnica pe alte meridiane Scrisoare din Canada de la dr. ing. Dan Dimitriu

3

5 5

7

15

19

23

35

41

45

49

50

53

54

57

58

59

61

5

MM ee ss aa jj ee dd ee ss aa ll uu tt din partea SOCIETĂŢII INTERNAŢIONALE DE MECANICA PĂMÂNTURILOR

ŞI INGINERIE GEOTEHNICĂ - ISSMGE Doresc să folosesc prilejul apariţiei acestei noi şi importante Reviste de Geotehnică, pentru a împărtăşi câteva gânduri asupra

principalelor obiective ale ISSMGE, la înfăptuirea cărora sper că Revista va putea să contribuie, şi anume: − dezvoltarea forumurilor Cercetători / Practicieni; − promovarea unui sprijin relevant pentru oamenii breslei; − integrarea eforturilor diferitelor organizaţii profesionale şi industriale. Un ţel important în momentul de faţă al ISSMGE este, într-adevăr, să se aplece mai mult spre practica profesională. Două

grupuri de lucru - Task Forces - ale ISSMGE se ocupă de fapt de această problemă. Grupul de lucru privind Practica Profesională îndeplineşte misiunea de maximă importanţă de a promova statutul ISSMGE ca organizaţie de frunte care îi reprezintă pe profesioniştii geotehnicieni, de a promova imaginea inginerului geotehnician, transmiţând mesajele corespunzătoare către diferitele grupuri - ţintă: propriile noastre grupuri geotehnice, alte grupuri de ingineri din domeniul construcţiilor, comunitatea potenţialilor clienţi, marele public şi desigur, factorii de decizie, politicieni şi guvernanţi. Un procent important dintre membrii ISSMGE îl reprezintă inginerii practicieni - din execuţie, din proiectare, din fabricile de utilaje şi este important ca societatea noastră, ISSMGE, să continue să acţioneze în concordanţă cu nevoile acestora.

Mai mult, atunci când ISSMGE doreşte să reprezinte Geotehnica, trebuie să arate importanţa pe plan social a disciplinei precum şi posibilităţile acesteia de a răspunde cerinţelor societăţii, de preferinţă prin activitatea desfăşurată de Comitetele tehnice. Prin Conferinţele noastre şi prin Comitetele tehnice, precum şi prin Revistele de specialitate, trebuie pus accentul asupra unor probleme recunoscute pentru relevanţa lor socială precum:

− conservarea zonelor vechi, de importanţă istorică; − întărirea siguranţei în orice context ingineresc; − asigurarea protecţiei mediului într-o perspectivă inginerească amplă. Noua Revistă de Geotehnică publicată sub auspiciile Societăţii Române de Geotehnică şi Fundaţii, membră a ISSMGE, poate

contribui, cu siguranţă, în mod semnificativ, la toate aceste iniţiative. Revista are potenţialul de a crea, atât pentru cercetători cât şi pentru inginerii practicieni, care trebuie să facă faţă provocărilor geotehnici din România, o tribună cu adevărat unică, de la care să-şi prezinte experienţa nu numai pe plan naţional ci, foarte probabil, în întreaga lume.

Cu acest mesaj doresc să sprijin iniţiativa întemeierii noii Reviste Române de Geotehnică şi Fundaţii, căreia îi urez mult succes şi un strălucit viitor.

Profesor W.F. Van IMPE Preşedintele ISSMGE

din partea UNIUNII ASOCIAŢIILOR DE INGINERI CONSTRUCTORI DIN ROMÂNIA - UAICR

Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii ne aduce o veste bună: repertoriul publicaţiilor din ţara noastră în domeniul construcţiilor se îmbogăţeşte cu un nou titlu, Revista Română de Geotehnică şi Fundaţii.

Spre deosebire de alte ramuri ale ştiinţei construcţiilor, care operează cu materiale şi elemente obţinute în condiţii controlate, în uzină sau pe şantier, Geotehnica are drept obiect de studiu pământurile, produse naturale prin excelenţă, caracterizat prin legi complexe de comportare. Iar dacă se întâmplă, precum în România, ca teritoriul ţării să fie acoperit în bună parte de terenuri dificile (loessuri sensibile la umezire, argile contractile, pământuri aluvionare puternic compresibile, versanţi instabili), cu atât mai mare devine răspunderea celor care îşi desfăşoară activitatea în acest domeniu. Între aceştia se numără, desigur, membri Societăţii Române de Geotehnică şi Fundaţii.

Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii este membră fondatoare a Uniunii Asociaţiilor de Ingineri Constructori din România. În cei peste 14 ani care au trecut de la înfiinţare, Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii s-a afirmat drept una dintre cele mai active asociaţii profesionale din construcţii, atât pe plan intern cât şi pe plan extern. Conferinţele naţionale de Geotehnică şi Fundaţii, care în anul 2004 vor ajunge la o ediţie jubiliară, a X-a, şi-au atras un binemeritat renume prin calitatea contribuţiilor şi diversitatea temelor abordate. S.R.G.F. a organizat cu succes trei importante manifestări ştiinţifice internaţionale: cea de a X-a Conferinţă Dunărean - Europeană de Geotehnică şi Fundaţii (Mamaia, 1995), prima Conferinţă Internaţională privind Învăţământul de Geotehnică (Sinaia, 2000) şi cea de a 2-a Conferinţă Internaţională a Tinerilor Ingineri Geotehnicieni (Constanţa, 2003).

Apariţia Revistei Române de Geotehnică şi Fundaţii este cum nu se poate mai oportună. Realizarea în această ţară a unor construcţii care să răspundă exigenţelor de siguranţă şi calitate impune, mai mult ca oricând, o strânsă cooperare între investitori, proiectanţi şi executanţi, între inginerii de structuri şi inginerii geotehnicieni. Despre această cooperare aşteptăm să se scrie în paginile noii reviste. Dar şi despre preocuparea inginerilor din domeniul geotehnicii şi fundaţiilor, autori ai unor lucrări având prin definiţie un caracter ascuns, pentru promovarea şi respectarea unei înalte etici profesionale.

În încheiere, nu-mi rămâne decât să urez viaţă lungă Revistei Române de Geotehnică şi Fundaţii şi succese pe măsura aşteptărilor întregii comunităţi a constructorilor din România.

Profesor Panaite Mazilu Membru de onoare al Academiei Române

Preşedintele Uniunii Asociaţiilor de Ingineri Constructori din România

6

A X-A CONFERINŢĂ NAŢIONALĂ DE GEOTEHNICĂ ŞI FUNDAŢII Bucureşti 16-18 septembrie 2004

INVITAŢIE

Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii şi Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, Catedra de Geotehnică şi Fundaţii şi Centrul de Inginerie Geotehnică, organizează la Bucureşti în zilele de 16-18 septembrie 2004 cea de a X-a Conferinţă Naţională de Geotehnică şi Fundaţii. Potrivit tradiţiei, şi această ediţie jubiliară a Conferinţei Naţionale îşi propune să reprezinte un forum deschis dezbaterii principalelor probleme ale domeniului, la care sunt invitaţi să participe specialişti din proiectare, execuţie, cercetare, învăţământ, din administraţia publică, din inspectoratele teritoriale în construcţii ş.a. Conferinţa va fi organizată pe trei secţiuni:

1. Cercetarea geotehnică a terenului de fundare Cercetarea geotehnică a terenului de fundare, finalizată prin studiul geotehnic, reprezintă o etapă importantă în proiectarea oricărei construcţii. Conferinţa va arăta în ce măsură se acordă în prezent, în ţara noastră, atenţia cuvenită cercetării geotehnice a terenului. Progresele înregistrate în determinarea în laborator şi pe teren a proprietăţilor pământurilor vor trebui puse în corelare cu exigenţele tot mai ridicate ale proiectării şi, totodată, comparate cu nivelul atins în ţările cu geotehnică avansată. Aspecte privind calificarea şi acreditarea unităţilor care întreprind cercetarea geotehnică a terenului de fundare precum şi cele referitoare la aplicarea Ghidului privind modul de întocmire şi verificare a documetaţiilor geotehnice pentru construcţii - GT 035/2002 - se aşteaptă a fi prezentate şi dezbătute. 2. Fundaţii şi procedee de fundare Clădirile de locuinţe şi de birouri în mediul urban constituie segmentul cel mai dinamic al construcţiilor din România, după 1990. În multe cazuri, fundarea acestor clădiri este asociată cu realizarea unor excavaţii adânci în imediata vecinătate a altor construcţii, a diferitelor căi de comunicaţii, reţele etc. Se aşteaptă prezentarea în cadrul Conferinţei a experienţei pozitive şi negative în acest domeniu, din punctul de vedere al proiectării, al tehnologiilor de execuţie, al monitorizării lucrărilor dar şi al managementului riscului geotehnic. Fundarea în condiţii dificile de teren constituie o realitate permanentă a geotehnicii din România. Evoluţiile în acest domeniu se cer a fi examinate, inclusiv prin referire la diferitele metode de îmbunătăţire a pământurilor. Proiectarea în deplină siguranţă a construcţiilor situate în ţări cu seismicitate ridicată, cum este România, impune, între altele, şi o bună conlucrare între inginerii proiectanţi de structuri şi inginerii geotehnicieni. Ecouri ale acestei conlucrări se cer a fi auzite la această Conferinţă, deschisă în egală măsură inginerilor structurişti. 3. Geotehnica mediului, terasamente, versanţi O parte a acestei secţiuni va fi consacrată problemelor de bază ale geotehnicii mediului cum sunt depozitele de deşeuri, contaminarea terenurilor şi măsurile de remediere, utilizarea geosinteticelor. În acelaşi timp, secţiunea va găzdui lucrări şi dezbateri privind terasamentele, cu evidenţierea impactului acestora asupra mediului, precum şi cele referitoare la problema mereu actuală pentru ţara noastră a stabilităţii versanţilor.

Detalii despre conferinţă pot fi accesate la adresa web: http://hidrotehnica.utcb.ro/srgf/xgf/11.htm

REVISTA ROMÂNĂ DE GEOTEHNICĂ ŞI FUNDAŢII

Revista Română de Geotehnică şi Fundaţii este editată de Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii , în răspunderea şi sub îngrijirea Consiliului Societăţii format din: Prof. Dr. Ing. Iacint MANOLIU (Preşedinte), Prof. Dr. Ing. Sanda MANEA (Vicepreşedinte), Prof. Dr. Ing. Augustin POPA (Vicepreşedinte), Prof. Dr. Ing. Paulică RĂILEANU (Vicepreşedinte), Prof. Dr. Ing. Tadeus SCHEIN (Vicepreşedinte), Prof. Dr. Ing. Nicoleta RĂDULESCU (Secretar), Prof. Dr. Ing. Silvan ANDREI, Prof. Dr. Ing. Ion ANTONESCU, Dr. Ing. René Jacques BALLY, Ing. Iustin BOBOC, Ing. Ion BORŞARU, Prof. Dr. Ing. Nicolae BOŢI, Prof. Dr. Ing. Anton CHIRICĂ, Dr. Ing. Romeo CIORTAN, Dr. Ing. Mihai COMAN, Ing. Cezar CULIŢĂ, Prof. Dr. Ing. Vladimir FOSTI, Dr. Ing. Valentin FEODOROV, Prof. Dr. Ing. Vasile GRECU, Prof. Dr. Ing. Agneta GRUIA, Prof. Dr. Ing. Virgil HAIDA, Dr. Ing. Robert KLEIN, Geol. Maria LICIU, Prof. Dr. Ing. Eugen LUCA, Conf. Dr. Ing. Irina LUNGU, Prof. Dr. Ing. Marin MARIN, Prof. Dr. Ing. Anatolie MARCU, Ing. Nicolae RĂDUINEA, Prof. Dr. Ing. Florin ROMAN, Prof. Dr. Ing. Anghel STANCIU, Ing. Romeo STOICA, Dr. Ing. Maria ŞTEFĂNICĂ

ÎN ATENŢIA AUTORILOR

Revista Română de Geotehnică şi Fundaţii, publicaţie semestrială tehnico - ştiinţifică, aşteaptă articole în domeniile mecanicii pământurilor, ingineriei geotehnice, fundaţiilor şi procedeelor de fundare, geologiei inginereşti aplicată la construcţii precum şi contribuţii pentru rubricile cu caracter permanent. Articolele vor fi însoţite în mod obligatoriu de un rezumat în limba română şi de rezumate în limbile engleză şi franceză, având aproximativ 40 rânduri fiecare.

Manuscrisele se vor expedia în două exemplare (dintre care unul original) şi o dischetă pe adresa: Societatea Română de Geotehnică şi Fundaţii, Bdul Lacul Tei 124, C.P. 38-71, Bucureşti. Manuscrisele sunt examinate de un comitet de lectură desemnat de Consiliul SRGF.

Articolele publicate în revistă nu angajează decât răspunderea autorilor.

7

AA rr tt ii cc oo ll ee PPRROOPPRRIIEETTĂĂŢŢIILLEE MMEECCAANNIICCEE AALLEE RROOCCIILLOORR GGRRAANNIITTIICCEE AALLTTEERRAATTEE ÎÎNN SSTTAARREE NNEETTUULLBBUURRAATTĂĂ M. Galer Dr. Ing. Search Corporation, Bucureşti Rezumat Articolul prezintă un studiu asupra proprietăţilor mecanice a două pământuri reziduale de provenienţă granitică. Studiul cuprinde încercări in-situ de încărcare cu placa şi încercări de laborator în aparatul triaxial pentru un domeniu extins de presiuni (0 – 5 MPa). Este cunoscut faptul că structura pământului influenţează comportarea sa sub acţiunea solicitărilor de compresiune şi forfecare. În cazul pământurilor reziduale, acest lucru este de importanţă majoră deoarece odată tulburată structura acestora nu mai poate fi reconstituită. Atât rezultatele încercărilor in-situ cât şi cele ale încercărilor triaxiale evidenţiază faptul că proprietăţile pământurilor reziduale sunt afectate de gradul de alterare şi starea intactă sau tulburată în care acestea se află. Investigaţiile efectuate arată că pământurile reziduale suferă un proces de consolidare asemănător argilelor atunci când sunt supuse acţiunii unor sarcini cu intensitate constantă în timp, datorat spargerii granulelor constituente. Sub acţiunea solicitărilor de forfecare pământurile în stare netulburată indică o relaţie efort-deformaţie în care rezistenţa la forfecare prezintă o valoare de vârf şi o valoare reziduală, diferenţa dintre cele două valori fiind cu atât mai mare cu cât gradul de alterare al rocii de origine este mai redus. 1. INTRODUCERE Pământurile rezultate din degradarea fizică şi alterarea chimică a rocilor fără transportul produşilor rezultaţi în urma acestor procese sunt cunoscute sub numele de pământuri reziduale. Procesele de degradare fizică şi alterare chimică sunt favorizate de factorii climatici şi de agresivitatea chimică a mediului înconjurător. În urma degradării fizice produşii rezultaţi au aceeaşi compoziţie chimico-mineralogică ceea ce le conferă la nivelul entităţilor structurale proprietăţi asemenea rocii originale. Alterarea chimică conduce la obţinerea unor produşi care sunt fundamental diferiţi de materialul original şi ale căror proprietăţi fizico-mecanice sunt de cele mai multe ori diferite de ale acestuia. Lipsa factorului transport din procesul de formare al pământurilor reziduale, le conferă acestora (determină) o structură cu totul aparte în stare intactă. Această structură, odată tulburată, nu mai poate fi reconstituită. Studiile făcute de mai multe grupuri de specialişti din diferite ţări au arătat că proprietăţile fizico-mecanice ale acestor pământuri diferă substanţial în stare intactă faţă de cele în stare tulburată. În momentul de faţă, datorită interesului care există pentru construirea unor structuri de dimensiuni mari (ramblee foarte înalte, poduri cu deschideri mari, clădiri înalte, platforme de foraj marin etc.) sau situate la adâncimi mari (tunele), apare necesitatea determinării proprietăţilor mecanice ale pământurilor reziduale în stare netulburată sub acţiunea unor solicitări importante de compresiune şi forfecare. Astfel de studii au fost iniţiate

relativ recent din cauza dificultăţilor deosebite pe care le ridică, cum ar fi prelevarea probelor netulburate şi determinarea parametrilor mecanici într-un interval extins de eforturi care să cuprindă şi intervalul eforturilor mari. În secţiunile următoare sunt descrise rezultatele unui studiu ce cuprinde încercări in-situ de încărcări cu placa şi încercări de laborator în aparatul triaxial efectuate pe probe netulburate de granit alterat precum şi aspecte legate de aparatura folosită şi prepararea probelor. 2. PĂMÂNTUL INVESTIGAT ŞI PREGĂTIREA PROBELOR Pământurile investigate sunt două granite alterate cu grade diferite de alterare. Potrivit clasificărilor date de Yamada şi Ishikawa (1990) şi de Honshu - Shikoku Bridge Authority (1977) cele două pămân-turi pot fi încadrate în grupele de alterare DH, respectiv DL. Granitele alterate din grupele DH şi DL se caracterizează prin viteze ale undelor seismice longitudinale având valori cuprinse în intervalele 1.5 – 2.5 km/s, respectiv 0.7 – 1.2 km/s şi prin valori medii ale indicelui porilor de 0.26, respectiv 0.60. Amplasamentele corespunzătoare celor două tipuri de pământuri sunt situate în partea de vest a Japoniei, în apropierea oraşelor Hiroshima (grad de alterare DH) şi Ube (grad de alterare DL). În Figura 1 sunt arătate distribuţiile granulometrice ale celor două pământuri. Se poate observa deplasarea spre

8

stânga (diametre mai mici) a curbei granulometrice a materialului mai alterat. Probele netulburate au fost obţinute prin carotare din monoliţii aduşi din teren iar cele tulburate s-au obţinut prin depunerea materialului într-o matriţă. Pentru a păstra nealterată structura pământului, în cazul probelor netulburate, monoliţii au fost îngheţaţi la o temperatură de –40°, iar carotarea s-a făcut sub un flux de lichid având aceeaşi temperatură. În cazul probelor tulburate s-a avut grijă ca probele rezultate să aibă aceeaşi granulometrie ca şi materialul in-situ. Atât probele netulburate cât şi cele tulburate au fost realizate având o formă de cilindru drept cu un diametru de 100 mm şi o înălţime 200 mm. 3. METODOLOGIA DE EFECTUARE A ÎNCERCĂRILOR TRIAXIALE Sistemul triaxial folosit permite încercarea probelor de pământ cu diametrul de 100mm în domeniul presiunilor elevate până la 5 MPa şi a fost prezentat în detaliu de Galer şi al. (1998). După instalarea în aparat probele au fost saturate prin metoda contrapresiunii. Pentru a facilita o bună saturare, această fază s-a desfaşurat în două etape, prima constând în trecerea succesiv prin probă, mai întâi a unui flux de dioxid de carbon (mai solubil în apă decât aerul) iar apoi a unui flux de apă dezaerată. Pentru obţinerea saturării s-au crescut simultan în incremenţi egali, atât presiunea în celulă cât şi contrapresiunea (∆σ3 = ∆B.P.) astfel încât efortul efectiv să rămână constant. Saturarea s-a considerat atinsă când coeficientul B al presiunii apei din pori a atins o valoare mai mare de 95 %. Următoarea fază, cea a compresiunii izotrope s-a realizat incremental astfel încât să se poată obţine curba compresiunii primare a pământului încercat. Faza de forfecare s-a efectuat în condiţii drenate, menţinând

presiunea în celulă constantă şi aplicând probei o deformaţie axială cu viteză constantă. Atât în faza de compresiune izotropă cât şi în cea de forfecare au fost înregistrate la diverse intervale de timp valorile forţei axiale, ale presiunii în celulă, ale contrapresiunii, ale schimbării de volum şi ale deformaţiei axiale. Pentru măsurarea acestor mărimi au fost folosiţi traductori electronici astfel încât datele să poată fi achiziţionate cu ajutorul unei plăci de conversie de tip analog / digital. Datele achiziţionate pot fi urmărite în timp real pe monitorul unui calculator PC şi de asemenea pot fi stocate în formă de fişiere de date. 4. ÎNCERCĂRI DE ÎNCĂRCARE CU PLACA IN-SITU Încercările de încărcare cu placa au fost efectuate în ambele amplasamente menţionate în secţiunea anterioară. Pentru încercările din zona Hiroshima au fost folosite plăci de 100, 200 şi 300 mm diametru, iar în zona Ube au fost folosite plăci de 200 şi 300 mm diametru. Procedura de efectuare a încercărilor a fost aceeaşi pentru cele două amplasamente. Forţa de încărcare a plăcii a fost realizată de o presă hidraulică acţionată de o pompă manuală. Reacţiunea necesară dezvoltării forţei de încărcare a fost asigurată de un buldozer cu o greutate de 60 tf. Instrumentaţia folosită în fiecare dintre încercări a fost alcătuită dintr-un traductor pentru măsurarea încărcării şi 12 microcomparatoare electronice pentru urmărirea tasării plăcii şi a suprafeţei terenului în vecinătatea acesteia. Patru microcomparatoare au fost montate pe placă iar celelalte opt, cate patru în fiecare parte a acesteia la distanţe de 0.65B, 1.0B, 1.5B şi 2.5B faţă de centrul plăcii, unde cu B s-a notat diametrul acesteia.

0102030405060708090

100

0.01 0.1 1 10 100Diametru (mm)

Mas

a pr

ocen

tual

a (%

)

DH DL

Fig. 1. Distribuţiile granulometrice ale pământurilor investigate Încărcarea s-a aplicat în trei cicluri de încărcare-descărcare, în fiecare ciclu mărindu-se încărcarea

maximă. Pentru fiecare treaptă de încărcare, la care

9

valoarea încărcării aplicate s-a atins pentru prima dată, tasările au fost monitorizate timp de 30 minute.

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.0610 100 1000 10000

Incarcare aplicata (kPa)

s/B

B = 100 mmB = 200 mmB = 300 mm

a)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.2510 100 1000 10000

Incarcare aplicata (kPa)

s/B

B=200mmB=300mm

b)

Fig.2. Curbe încărcare – tasare obţinute din încercări de încărcare cu placa pentru două tipuri granit alterat DH (a) şi respectiv DL (b) (probe netulburate) Curbele încărcare-tasare relativă ale încercărilor efectuate sunt redate în Figura 2 pentru fiecare amplasament în parte. Tasările relative sunt cele corespunzătoare tasării plăcii. Din figură se poate observa că în cazul pământului mai puţin alterat (DH) relaţia tasare – încărcare depinde într-o măsură mai mare de diametrul plăcii. Astfel, pentru placa cu diametru 300 mm este evidenţiată o valoare a capacităţii portante mai mică decât în cazurile plăcilor cu diametru mai mic. Acest lucru se poate explica prin faptul că influenţa structurii unui pământ mai puţin alterat nu poate fi scoasă în evidenţă prin încărcarea unei zone limitate, deoarece aceasta, raportată la întreaga masă de pământ, nu conţine suficiente elemente care să o definească, cum ar fi reţeaua fisurală, porozitate, alterare uniformă, etc. În Figura 3 sunt reprezentate curbele de variaţie în timp ale tasării plăcilor (B = 300 mm) la diferite trepte de încărcare pentru încercările efectuate în cele două amplasamente. Valorile în kPa trecute în cele două grafice reprezintă încărcările corespunzătoare fiecărei trepte de încărcare (presiunile medii sub placă), ce au fost menţinute constante pe toată durata aplicării. Se poate observa că variaţia în timp a tasării creşte cu valoarea

încărcării aplicate şi cu gradul de alterare al pământului. De asemenea, se poate spune că la sfârşitul treptelor de încărcare, cu excepţia primelor 2-3 trepte, nu a fost atinsă o valoare stabilizată a tasării. Mecanismul evoluţiei în timp a tasării constă în principal în spargerea granulelor constituente ale pământului şi va fi descris în secţiunea următoare.

0

2

4

6

8

10

12

141 10 100

Timp (min)

Tasa

re (m

m)

p = 139 kPap = 625 kPap = 1249 kPap = 1874 kPap = 2498 kPap = 3123 kPap = 3747 kPap = 4372 kPa

a)

0

5

10

15

20

25

301 10 100

Timp (min)

Tasa

re (m

m)

p = 69 kPap = 278 kPap = 555 kPap = 833 kPap = 1110 kPap = 1388 kPap = 1665 kPap = 1943 kPap = 2498 kPa

b)

Fig. 3. Curbe tasare – timp obţinute în urma încercărilor de încărcare cu placa (B=300mm) pentru două tipuri de granit alterat: (a) DH şi (b) DL După terminarea încercărilor de încărcare cu placa toată instrumentaţia a fost demontată iar terenul a fost decapat după un plan vertical trecând prin centrul amprentei plăcii. De sub nivelul plăcii, au fost recoltate mai multe probe de pământ, care au fost tratate într-un mod special pentru a putea fi prelucrate în secţiuni subţiri în vederea examinării la microscop. În Figura 4 sunt redate două fotografii efectuate la microscop arătând structura pământului de tip DL, în stare intactă şi după încărcarea cu placa. Se poate observa că în urma încărcării granulele componente ale pământului au fost sparte, structura iniţială a acestuia fiind iremediabil schimbată. Aceleaşi observaţii au putut fi remarcate în toate încercările de încărcare cu placa efectuate. 5. COMPORTAREA LA COMPRESIUNE IZOTROPĂ Seturile de probe prelevate din fiecare tip de pământ au fost supuse unor încărcări de compresiune izotropă în aparatul triaxial până la presiuni de maxim 5 MPa. În Fig.5 a şi b sunt reprezentate curbele compresiune-porozitate e – log p' (unde p' = (σ1 + 2σ3)/3, efortul

10

efectiv principal mediu) pentru cele două tipuri de granit alterat investigate (DH şi DL). Datele prezentate ţin seama de corecţiile corespunzătoare expansiunii celulei triaxiale şi ale penetrării membranei (Galer şi al., 1998). În ambele grafice sunt figurate şi liniile de compresiune primară izotropă (L.C.P.) pentru cele două tipuri de pământuri, în stare netulburată, obţinute în urma prelucrării rezultatelor. Indicii de compresibilitate (CC), corespunzători acestor drepte au valoarea 0.04028 pentru granitul alterat de tip DH şi 0.16126 pentru tipul DL. Se poate constata compresibilitatea mai mare a pământului cu un grad mai mare de alterare.

a)

b)

Fig. 4. Fotografii la microscop pentru (a) o probă netulburată de granit alterat (DL) şi (b) o probă recoltată după efectuarea încărcării cu placa În Figura 5 b) este trasată şi linia de compresiune primară izotropă (L.C.P.) pentru granitul alterat de tip DL în stare tulburată avand indicele de compresibilitate (CC), egal cu 0.29365. Această valoare a indicelui de compresibilitate, este mai mare decât cea corespunzătoare materialului în stare netulburată indicând o compresibilitate mai mare.

0.15

0.17

0.19

0.21

0.23

0.25

0.27

0.29

10 100 1000 10000p' (kPa)

e

DH_N01, 200DH_N02, 200DH_N03, 2000DH_N04, 2000DH_N05, 1000DH_N06, 2365

L.C.P.netulburat

a)

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

10 100 1000 10000p' (kPa)

e

DL_N01, 4640DL_N02, 1760DL_N03, 200DL_N04, 4670L.C.P.netulburat

L.C.P.tulburat

b)

Fig. 5. Curbe compresiune – porozitate corespunzătoare unor încărcări de compresiune izotropă pentru două granite alterate (probe netulburate) de tip (a) DH şi (b) DL (numerele din identificarea seriilor de date reprezintă efortul efectiv la sfârşitul fazei de compresiune izotropă iar litera N reprezintă abrevierea pentru netulburat Plecând de la observaţia făcută cu ocazia încercărilor de încărcare cu placa in-situ şi anume că tasarea are o evoluţie dependentă de timp s-a încercat să se investigheze acest fenomen în timpul fazelor de compresiune izotropă în aparatul triaxial. Drept urmare, la anumite valori ale presiunii hidrostatice aplicate (σ3) s-a urmărit, pentru perioade de timp mai lungi decât incrementul de timp curent ales între două trepte consecutive de presiune (10 minute), variaţia volumului de apă eliminat de probă în biuretă (∆V). În Figura 6 sunt prezentate variaţiile volumului de apă înregistrate în biuretă pentru două probe. Se poate observa, ca şi în cazul încărcărilor cu placa, faptul că probele continuă să elimine apă chiar şi după perioade de 10 ore, iar după alura curbelor ne putem da seama că procesul este în plina desfăşurare. Trebuie menţionat că disiparea presiunii apei din pori are loc foarte rapid, în mai puţin de 10 secunde, datorită permeabilităţii ridicate a acestor pământuri. Acest proces de consolidare este asemănător cu procesul de consolidare al argilelor dar nu are drept cauză disiparea presiunii în

11

exces a apei din pori, ci fenomenul de spargere a granulelor.

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

DH_N02

0

5

100.01 0.1 1. 10. 100. 1000.

Time (min)

∆V (c

m3 )

40-60 kPa

80-110 kPa

110-140 kPa��������������

140-170 kPa

170-200 kPa

DL_N04

0

5

100.01 0.1 1. 10. 100. 1000.

Time (min)

∆V (c

m3 )

50-80 kPa

80-110 kPa

110-140 kPa

140-170 kPa

170-200 kPa

200-230 kPa

230-260 kPa

620-650 kPa

1975-2000 kPa

3360-3390 kPa

Fig. 6. Variaţia în timp a volumului de apă eliminat pe perioada aplicării unor trepte de încărcare pentru două probe netulburate de pământ (a) DH şi (b) DL, solicitate la compresiune izotropă (numerele din identificarea seriilor de date reprezintă efortul efectiv înainte şi după aplicarea incrementului ∆σ'3) Astfel, atunci când un nou increment de presiune este aplicat probei, procesul de spargere a granulelor începe la contactul dintre granule unde forţa de contact depăşeşte rezistenţa la sfărâmare a acestora. Atunci când o granulă se sparge, valorile solicitărilor în noile puncte de contact se reduc, ca şi volumul local de goluri. De asemenea, solicitările la nivelul punctelor de contact din întreaga probă se redistribuie de la zonele în care au avut loc sfărâmări ale granulelor în zonele în care aceste fenomene încă nu au avut loc. Acest mecanism se repetă până în momentul în care, în mod ideal, în întreaga probă forţele de contact sunt mai mici decât rezistenţele la sfărâmare ale granulelor. Procesul descris are loc secvenţial şi de aceea necesită timp pentru a atinge condiţia de echilibru. 6. COMPORTAREA LA FORFECARE Forfecarea probelor s-a efectuat în condiţii drenate, menţinând constantă presiunea în celulă şi aplicând o deformaţie axială cu viteză constantă de 0.1 mm/min, ceea ce înseamnă o rată a deformaţiei specifice axiale de 0.05%/min.

Înainte de atingerea rezistenţei de vârf, forfecarea a fost întreruptă probele fiind descărcate până în apropierea stării hidrostatice de eforturi. Apoi, forfecarea a fost reluată fiind condusă până la atingerea rezistenţei de vârf şi mai departe până la deformaţii specifice axiale de maximum 20%. În unele cazuri, forfecarea a trebuit să fie întreruptă înainte de atingerea deformaţiei specifice axiale prevăzute, din cauza perforării membranei de protecţie a probei. În Figura 7 a) şi b) sunt reprezentate curbele de variaţie ale efortului deviator cu deformaţia specifică axială pentru pământurile investigate.

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15ε1 (%)

q (k

Pa)

DH_N01, 200DH_N02, 200DH_N03, 2000DH_N04, 2000DH_N05, 1000

a)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 5 10 15 20 25ε1 (%)

q (k

Pa)

DL_N01, 4640DL_N02, 1760DL_N03, 200DL_N04, 4670

b)

Fig. 7. Diagramele efort – deformaţie pentru probe netulburate de granit alterat de tip DH şi DL în timpul fazei de forfecare Toate probele încercate au manifestat o creştere a rezistenţei la forfecare până la o valoare de vârf după care aceasta a scăzut atingând, eventual, la sfârşitul fazei de forfecare (pentru deformaţiile specifice maxime) o valoare critică. Atingerea unei stari critice în întreaga probă, în sensul definit de Atkinson şi Bransby (1978), este discutabilă deoarece ruperea s-a produs, în majoritatea cazurilor, după un plan de forfecare. În aceste condiţii este foarte probabil ca pe planul de forfecare să se fi atins rezistenţa la forfecare reziduală a materialului. În continuare, pentru rezistenţa la forfecare la sfârşitul fazei

12

de forfecare va fi folosit termenul de rezistenţă la forfecare ultimă. Se observă că pentru valori ale presiunii în celulă (σ3) comparabile, pământul mai puţin alterat are rezistenţe atât de vârf cât şi reziduale mai mari. Scăderea rezistenţei la forfecare de la valoarea de vârf la valoarea reziduală este mai accentuată pentru pământul mai puţin alterat. De asemenea, se remarcă faptul că aceste valori ale rezistenţei la forfecare sunt mobilizate pentru deformaţii specifice mai mari în cazul unui grad de alterare mai mare. De exemplu, pentru σ3 = 2000 kPa proba de pământ DHN_03 arată o rezistenţă de vârf qvârf DH = 19525 kPa la o deformaţie specifică εa, vârf DH = 4.01%, faţă de proba DLU_02 care pentru σ3 = 2000 kPa manifestă qvârf DL = 5470 kPa la o deformaţie specifică εa, vârf DH = 11.52%. De asemenea, scăderea rezistenţei la forfecare, după înregistrarea valorii de vârf, este foarte accentuată la granitul alterat de tip DH, raportul eforturilor principale R = σ1/σ3 scăzând de la valoarea 10.79 la valoarea 5.93 faţă de celălalt tip de granit DL unde scăderea este de la 4.11 la 3.75.

-9-8-7-6-5-4-3-2-1012

0 5 10 15ε1 (%)

εv (%

)

DH_N01, 200DH_N02, 200DH_N03, 2000DH_N04, 2000DH_N05, 1000

a)

0

1

2

3

4

5

60 5 10 15 20 25

ε1 (%)

εv (%

)

DL_N01, 4640DL_N02, 1760DL_N03, 200DL_N04, 4670

b) Fig. 8. Diagramele deformaţie specifică volumică – deformaţie specifică axială pentru două probe netulburate de granit alterat de tip DH şi DL în timpul fazei de forfecare

În Figura 8 a) şi b) sunt reprezentate curbele de variaţie ale deformaţiei specifice volumice cu deformaţia specifică axială εv - εa , pentru pământurile investigate. Se remarcă faptul că granitul mai puţin alterat (DH), după o fază iniţială în care se comportă contractil, are o dilatanţă puternică care se atenuează pe măsură ce rezistenţa la forfecare tinde către valoarea reziduală. De cealaltă parte, pământul de tip DL se comportă contractil pe o zonă extinsă după care înregistrează o foarte uşoară dilatanţă care însă nu poate aduce deformaţia specifică volumică în domeniul valorilor negative. Acest lucru se poate constata şi din Figura 9 a) şi b) unde pentru probe din fiecare tip de pământ (DH_N03 şi DL_N02) sunt reprezentate graficele variaţiei raportului eforturilor principale, R = σ1/σ3, în funcţie de rata dilatanţei, -dεv/dεa. Prima parte a fiecărui grafic cuprinde trei segmente corespunzătoare drumului de efort la care a fost supusă proba, încărcare până la o valoare mai mica decât jumătate din valoarea rezistenţei la forfecare de vârf, descărcare până în apropierea stării hidrostatice de eforturi şi reîncărcare până la valoarea maximă anterioară.

0

2

4

6

8

10

12

-2 -1 0 1 2−dεv /dεa

R= σ

'1 /σ'

3DH_N03, σ'3 = 2000 kPa

a)

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5

-1.0 -0.5 0.0 0.5−dεv /dεa

R= σ

'1 /σ'

3

DL_N02, σ'3 = 1760 kPa

b)

Fig. 9. Variaţia raportului eforturilor principale cu rata dilatanţei pentru a) o probă de granit alterat de tip DH şi pentru b) o probă de granit alterat de tip DL

13

În continuare, graficul urmează un singur segment corespunzător încărcării probei până la atingerea rezistenţei ultime.Se remarcă în primul rând faptul că pământul mai puţin alterat (de tip DH) manifestă o dilatanţă mai mare decât cel de-al doilea tip de pământ (DL). De asemenea, este notabil că atât raportul eforturilor principale, R, cât şi rata dilatanţei ating valorile maxime concomitent iar aceasta din urmă tinde la zero pe măsură ce rezistenţa la forfecare tinde la valoarea reziduală. În Figura 10 sunt reprezentate pentru ambele tipuri de pământuri liniile de cedare în ipoteza Mohr-Coulomb atât pentru rezistenţa la forfecare de vârf cât şi pentru cea ultimă. În ipoteza unei comportări pur fricţionale rezultă următoarele valori ale unghiului de frecare internă: φvârf, DH = 55°, şi φult, DH = 45°, respectiv φvârf, DL = 35°, şi φult, DL = 34°.

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 2000 4000 6000 8000 10000p' (kPa)

q (k

Pa)

DH, varfDH, stare ultimaDL, varfDL, stare ultima

Fig.10. Liniile de cedare pentru tipurile de granit alterat DH şi DL

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

10 100 1000 10000p' (kPa)

Vol

umul

spe

cific

, v DL_N, LSU

DH_N, LSU

DH_N, LCP

DL_N, LCP

Fig. 11. Liniile de compresiune primară (LCP) împreună cu liniile definite de stările ultime (LSU) pentru tipurile de granit alterat DH şi DL În Figura 11 sunt reprezentate pentru ambele tipuri de pământuri liniile de compresiune primară (LCP) împreună cu liniile definite de stările ultime (LSU) ale probelor încercate (similar cu liniile stării critice). Este interesant de observat că linia stării ultime este situată deasupra liniei de compresiune primară.

Această situaţie mai puţin obişnuită se explică prin faptul că la începutul fazei de forfecare probele netulburate se află într-o stare foarte compactă la definirea căreia un aport hotărâtor l-a avut însăşi structura pământului rezidual în stare intactă. Efortul deviator determină granulele constituente să se deplaseze unele faţă de celelalte deranjând în acest fel aranjamentul compact şi generând dilatanţa. Comportarea dilatantă a unui astfel de specimen sub acţiunea solicitărilor de forfecare poate fi împiedicată numai prin creşterea presiunii în celulă (σ3). 7. CONCLUZII Atât rezultatele încercărilor efectuate in-situ cât şi cele efectuate în laborator în aparatul triaxial arată o comportare diferită a probelor de granit alterat având grade de alterare diferite. În cazul pământurilor reziduale, structura este rezultatul unui proces îndelungat de dezagregare fizică şi alterare chimică, care odată tulburată nu mai poate fi reconstituită. Pe baza rezultatele încercărilor prezentate în această lucrare se pot desprinde următoarele concluzii:

1. Încercările de încărcare cu placa in-situ arată că rezultatele încercărilor depind, în cazul pământurilor cu un grad mai mic de alterare, de diametrul plăcii folosite.

2. Atât încercările de încărcare cu placa cât şi încercările de compresiune izotropă în aparatul triaxial evidenţiază creşterea compresibilităţii granitului alterat odată cu creşterea gradului de alterare.

3. Sub încărcări de forfecare, probele de granit alterat manifestă dilatanţă şi o rezistenţă de vârf ce scade pe măsura creşterii deformaţiei axiale. Valoarea de vârf a rezistenţei la forfecare este atinsă pentru deformaţii axiale specifice mai mari odată cu creşterea gradului de alterare al pământului. De asemenea, mărimea valorii rezistenţei de vârf cât şi dilatanţa se reduc odată cu creşterea gradului de alterare al pământului.

4. Comportarea pământurilor reziduale sub acţiunea încărcărilor de compresiune şi forfecare este influenţată de fenomenul spargerii particulelor constituente.

BIBLIOGRAFIE Atkinson, J. H & Bransby, P. L. The mechanics of soils. An introduction to critical state soil mechanics, McGraw Hill, London, 1978. Galer, M. M., Sasaki, Y., Kusakabe, O. & Moriwaki, T. New apparatus for testing soils in high triaxial stress state, Bulletin of the Faculty of Engineering, Hiroshima University, Vol. 47, No. 1, Dec., 21-30, 1998.

14

Honshu-Shikoku Bridge Authority, Geotechnical report of the area of Onomichi-Imabari Strait, Vol.15, 1977. Yamada, K. & Ishikawa, K., On each problem and properties evaluation of rock mass for weathered granite

in bridge foundation, Residual soils in Japan, Research Committee on Physical and Mechanical Properties of Residual Soil Ground, JSSMFE, 181-186, 1990.

MECHANICAL PROPERTIES OF WEATHERED GRANITES IN UNDISTURBED STATE Synopsis The paper presents a study on the mechanical properties of two residual granite soils. The study comprises in-situ plate loading tests and triaxial laboratory tests on undisturbed samples within an extended scale of confining pressures (0 – 5 MPa). It is known that soil structure influences soil behavior under compression and shear stresses. In the case of residual soils, this fact is of major importance because their structure once disturbed cannot be reconstituted. Both the plate loading tests and the triaxial isotropic compression revealed that the compressibility of residual soils increases with the degree of weathering. The results of the plate loading tests depend, for the less weathered soil, by the size of the plate. The geotechnical investigations show that residual soils undergo a consolidation process similar to clays when they are subjected to loads of constant intensity, due to the particle breakage phenomenon. During shearing, the residual soils manifest a stress-strain relationship where the shear stress increases up to a peak value and then decreases to a residual value. The lower the weathering degree is, the greater the difference between the peak and the residual values. The soils behave dilatant during shearing. The dilatancy decreases with the increase in the degree of weathering and with the increase of the confining pressure. PROPRIETES MECANIQUES DES GRANITS DEGRADES NON REMANIES Résumé Le papier présente une étude sur les propriétés mécaniques de deux sols résiduels granitiques. L'étude comporte les essais in situ de charge avec la plaque et les essais triaxiaux en laboratoire sur des échantillons non remaniés dans un intervalle prolongé des pressions de confinement (0 – 5 MPa). On sait que la structure de sol influence le comportement de sol quand il est soumis à des efforts de compression et de cisaillement. Dans le cas des sols résiduels, ce fait est d'importance majeure parce que leur structure une fois dérangée ne peut pas être reconstituée. Les essais de charge avec la plaque et la compression isotrope triaxiale ont indiqué que la compressibilité des sols résiduels augmente avec le degré de dégradation. Les résultats des essais de charge avec la plaque dépendent, pour le sol moins dégradé, de la dimension de la plaque. Les investigations géotechniques prouvent que les sols résiduels subissent un processus de consolidation semblable aux argiles quand ils sont soumis aux charges de l'intensité constante, à cause du phénomène de rupture de grains. Pendant le cisaillement, les sols résiduels manifestent un lois de comportement où l'effort de cisaillement augmente jusqu'à une valeur maximale et puis diminue à une valeur résiduelle. Plus le degré de dégradation est inférieur, plus la différence entre les valeurs maximales et résiduelles est grande. Les sols se comportent dilatant pendant le cisaillement. La dilatance diminue avec l'augmentation du degré de dégradation et avec l'augmentation de la pression de confinement.

15

EEXXTTIINNDDEERREEAA DDOOMMEENNIIUULLUUII DDEE ÎÎMMBBUUNNĂĂTTĂĂŢŢIIRREEAA TTEERREENNUULLUUII PPRRIINN IINNJJEECCTTAARREE UUTTIILLIIZZÂÂNNDD SSUUSSPPEENNSSIIIILLEE SSTTAABBIILLEE AAUUTTOOÎÎNNTTĂĂRRIITTOOAARREE R. J. Bally Dr. Ing. consultant. STIZO Fundaţii Speciale L.V. Udrea Director Ing. STIZO Fundaţii Speciale Rezumat Suspensiile stabile autoîntâritoare apă-bentonită-ciment (SSA) pot îmbunătăţi pământuri inaccesibile altor fluide de injectare cum sunt cele cu permeabilităţi sub 10-4 – 10-5 cm/s. SSA pătrund prin clacaj în pământurile moi: nisipurile fine şi cele prăfoase în stare afânată sau, eventual, de îndesare medie; pământurile coezive în stare plastic curgătoare sau moale, eventual consistentă, sau cu porozităţi echivalente; umpluturile afânate omogene sau neomogene. Insolubilitatea în apă a componenţilor solizi SSA face ca aplicarea ei să fie posibilă sub nivelul apei subterane, inclusiv pentru stabilizarea nisipurilor fine lichefiabile. Când sunt interceptate goluri ele sunt umplute cu piatra SSA, iar stratele granulare grosiere sunt cimentate prin îmbibare. Articolul insistă asupra proceselor intime ale interacţiunii pământ SSA, asupra unor analogii cu efectele altor metode de îmbunătăţirea terenurilor slabe (injectarea de compactare, armarea prin vibrofracturare sau clacaj), Sunt prezentate probe de pământuri monolitizate prin injectare cu SSA, prelevate din decopertarea unor lucrări. Posibilităţile tehnologiei de îmbunătăţirea pământurilor prin injectare cu SSA sunt exemplificate prin subzidirea fundaţiilor sau etanşarea perimetrală a construcţiilor îngropate, fără excavarea terenului. 1. PREMISELE SOLUŢIEI TEHNOLOGICE Prezentul articol urmăreşte expunerea argumentelor care justifică extinderea domeniului de îmbunătăţirea pământurilor cu suspensii stabile autoîntăritoare (SSA). Este un fapt general acceptat că îmbunătăţirea pământurilor prin injectare poate fi stabilită în funcţie de permeabilitatea lor şi este limitată, în zona permeabilităţilor mici, la nisipurile fine sau prăfoase (pământuri necoezive) şi la loeesuri (pământuri coezive) cu permeabilităţi mai mari decât 10-4 – 10-5 cm/s. O limită inferioară similară rezultă şi din actualele norme europene pentru injectarea pământurilor. Pentru a explica această limitare, se poate face referire la evoluţia procesului de pătrunderea fluidului în pământ: fiecare nouă porţie de fluid injectat trebuie să împingă înainte pe cele anterioare sau să străbată prin ele. În ambele cazuri este vorba de medii îmbibate cu fluid injectat cu permeabilitate micşorată datorită interacţiunii fluidului cu scheletul mineral sau iniţierii procesului de priză (gelifiere). De asemenea este esenţială amplificarea suprafeţei zonei injectate în contact cu pământuri încă neinjectate. Ambele procese contribuie la disiparea presiunii de injectare până la valori sub minimul necesar înaintării fluidului. Înainte de a expune argumentele pentru tehnologia tratată în articol se va face referire la câteva metode de

îmbunătăţire a pământurilor slabe, coezive sau necoezive, şi care se vor reflecta indirect în aceste argumente. Injectarea de compactare acţionează prin presarea în foraje efectuate în pământ, sub presiuni de ordinul zecilor de atm a unui fluid (sau pastă) suficient de consistent pentru a nu pătrunde în porii pământului. Injectarea de tip hidrofracturare cu instalaţii de „jet grouting” clachează pământul pe distanţe de 1-2 m, cu presiuni de jet de ordinul sutelor de atm şi umple fractura cu fluidul injectat în amestec cu o parte din pământul dislocuit. Amestecul din fracturi se solidifică formând un ecran rezistent şi puţin permeabil. Creşterea rezistenţei şi diminuarea rezistenţei pământului prin armare se realizează: în cazul masivului în curs de rambleiere, armarea se obţine prin amplasarea pe fiecare nou strat a unor incluziuni capabile de preluarea de eforturi de întindere; masivele existente se pot arma prin tehnica cluajului (bulonării). În ambele cazuri efectul pozitiv se datorează unor incluziuni în masivul de pământ, cu caracteristici mecanice diferite de ale acestuia. 2. PROCESE ÎNSOŢITOARE INJECTĂRII SSA ÎN PĂMÂNTURI SSA la care se referă prezentul articol sunt suspensii în apă de ciment - bentonită, eventual cu alte adaosuri. Prezenţa bentonitei asigură stabilitatea suspensiei. Prezenţa cimentului asigură întărirea ei. SSA se situează între:

16

- suspensiile (noroaiele) bentonitice, stabile, dar care nu se întăresc;

- suspensiile de ciment în apă, nestabile, dar care se întăresc după decantare.

SSA este un fluid de tip Bingham, caracterizat prin coeziune şi vâscozitate. Ele nu pot îmbiba (umple) porii decât la materialele foarte grosiere, cu permeabilităţi mai mari de 10-2 – 10-1 cm/s. În pământuri mai puţin permeabile, ele nu pot pătrunde decât prin clacare (fracturare). Odată pătrunsă în pământ pana de SSA înaintează presând asupra contactului cu pereţii laterali (similar injectării de compactare); antrenând granule de pământ (similar acţiunii de „jet grouting”); expulzând în pământul înconjurător, prin stoarcere, din cimentul şi bentonita care le conţine. Prin întărirea penei rezultă un element întărit şi puţin permeabil similar armăturilor din pământul armat. Cele de mai sus permit mai multe aprecieri privind domeniul de aplicare a tehnologiei de îmbunătăţire a pământurilor prin injectare cu SSA:

- tehnologia va fi aplicabilă în pământuri suficient de moi pentru a permite clacarea, cu presiuni moderate, de ordinul a mai multor atmosfere, utilizate curent în injectarea pământurilor (materiale necoezive în stare afânată, eventual îndesare medie; pământuri coezive în stare de consistenţă plastică curgătoare sau moale, eventual consistentă, sau o porozitate echivalentă; ramblee de deşeuri);

- faptul că fluidul de injectare are coeziune şi vâscozitate, iar componenţii lui solizi nu sunt solubili în apă dar se pot întări în apă face ca injectarea să fie posibilă şi eficientă şi sub nivelul apei subterane;

- îmbinarea între posibilitatea pătrunderii materialelor fine necoezive şi eficienţa, inclusiv sub nivelul apei subterane, indică SSA ca un fluid de injecţie şi stabilizare a nisipurilor lichefiabile;

- prezenţa unor goluri sau materiale granulare grosiere nu afectează eficienţa tehnologiei. Piatra rezultată din SSA va colmata golurile. Stratele granulare grosiere vor fi cimentate prin îmbibare.

3. CONFIRMAREA EFICIENŢEI PROCESELOR DE LA PCT.2 Experienţa mai multor întreprinderi de construcţii care au utilizat sau utilizează injectarea pământurilor cu SSA a confirmat eficienţa metodei. Ea se manifestă, de exemplu, prin încetarea tasărilor construcţiilor, prin efecte clare de impermeabilizare, etc. În cele ce urmează vor fi prezentate câteva constatări

confirmând eficacitatea injectării cu SSA rezultând din procesul intim al interacţiunii cu pământul. Ele sunt extrase din lucrări executate de STIZO Fundaţii Speciale. Cu prilejul injectării unui nisip fin prăfos, la baza unui loess înmuiat sub nivelul apei subterane pe traseul unei galerii subterane, executate cu scutul, în oraşul Brăila, a fost pus la vedere frontul galeriei. Schematic, el se prezenta ca în fig. 1. Se remarcă dispunerea cvasiorizontală a lentilelor de material întărit, aproape intersectându-se unele cu altele la mai multe nivele în lungul injectorilor. O lentilă aluvională, sub nivelul apei, pe un şantier din Bucureşti a fost ulterior decopertată. Astfel, s-a putut preleva din ea probele prezentate în fig. 2. Cu prilejul injectării unui rambleu rutier, afânat şi cu goluri datorită eroziunii interne pe DN 58 Reşiţa Caransebeş, s-au putut preleva probe dintr-o decopertă. Unele din ele sunt arătate în fig. 3. Câteva detalii indicate în figurile 2 şi 3 atrag atenţia asupra succesiunii posibile cu care fluidul injectat pătrunde în teren. Procesul este posibil cu orice fluid de injecţie, dar este accentuat în cazul SSA.

a. Profil geotehnic în lungul galeriei 1.Nivelul apei subterane 2. Loess înmuiat 3. Praf nisipos

b. Frontul galeriei injectate prin clacaj (ca o „napolitană”): a. tuburi cu manşete b. lentilă întărită c. strat de praf nisipos îndesat prin presare Fig. 1. Injectarea cu SSA pe traseul unei galerii subterane

17

La pătrunderea unei prime tranşe fluidul se dirijează spre filoanele cele mai accesibile şi se ajunge la refuzul de înaintare în lungul filonului respectiv. După o pauză, la reluarea injectării, filonul este blocat de materialul injectat în curs de întărire. Fluidul se orientează spre un nou filon, mai puţin accesibil decât primul, dar totuşi suficient de slab pntru a fi deschis prin presiunea de clacare. În figurile 2 şi 3 sunt marcate câteva astfel de cazuri. Când înregistrarea cantităţilor de fluid injectat în fiecare tranşe se face detaliat este posibilă o exprimare cantitativă a procesului descris mai sus.

a. b. Fig. 2. Probe prelevate dintr-o lentilă aluvionară injectată cu SSA: a. Material granular cimentat; b. Nisipuri prăfoase injectate prin clacaj (1-vână primară de fluid de injecţie întărit; 2-idem, vână secundară)

Fig. 3. Rambleu rutier afânat şi cu goluri datorită eroziunii interne, consolidate prin injectare cu noroi autoîntăritor în 2002 Un astfel de caz s-a întâlnit la injectarea a 42 tuburi cu manşete în terenul de fundaţie al Imobilului din Piaţa Mică nr. 16 din Sibiu (format din materiale prăfos-argiloase, urmate de nisip, nisipuri fine şi nisipuri cu pietriş). Din cele 164 de reinjectări rezultă că în 35 de cazuri cantitatea injectată într-o etapă a fost mai mică decât cea injectată în etapa precedentă; în celelalte 64% din cazuri acest raport a fost supraunitar ajungând chiar până la 19. 4. EXEMPLE DE APLICARE EFICIENTĂ A INJECTĂRII TERENULUI CU SSA Vor fi citate două exemple în care eficienţa injectării cu SSA rezultă nu numai din interacţiunea fluidului cu terenul, ci şi din faptul că lucrările se pot executa de la

supafaţa terenului, evitându-se astfel lucrări dificile şi stânjenitoare de decopertare. Un prim exemplu îl constituie subzidirea fundaţiilor (Fig. 4).

Fig. 4. Subzidirea fundaţiei prin injectare având ca efect posibilitatea de depistare şi umplere a unor goluri în apropierea fundaţiei; consolidarea zonei de umplutură din jurul ei; monolitizarea blocului de fundaţie cu piatră rezultată din fluidul injectat. Injectorii verticali şi înclinaţi pot fi dispuşi pe ambele feţe ale fundaţiei sau numai de o parte, când cea de a doua este inaccesibilă. Suplinirea inaccesibilităţii poate fi obţinută prin îndesarea injectorilor şi mărirea pantei celor înclinaţi pe latura accesibilă. 1. injectori fixaţi în pardoseală; 2. injectori verticali; 3. injectori înclinaţi; 4. spaţiu gol; 5. umplutură afânată; 6. volum de pământ îmbunătăţit prin injectare, cu efect de subzidire; 7. monolitizarea blocului de fundaţie cu fluidul injectat (implicit consolidarea fundaţiei în zona de contact) Pe lângă avantajul eliminării decopertării, soluţia prin injectare mai prezintă interes în situaţii frecvent întâlnite în practică prin: - umplerea golurilor sub trotuarul perimetral; - cimentarea umpluturii perimetrale; - monolitizarea umpluturii injectate cu peretele

fundaţiei şi consolidarea lui; - extinderea zonei de transfer a încărcării transmise de

fundaţie terenului (o presiune mai redusă la baza zonei injectate decât pe talpa fundaţiei);

- în cazuri frecvente tehnologia injectării cu SSA prezintă avantajul unor instalaţii de gabarit redus şi programării lucrărilor în zone de întindere limitate, în interiorul sau exeriorul construcţiilor, într-o succesiune care să stânjenească la minimum exploatarea ei.

Un al doilea exemplu se referă la etanşarea pereţilor exteriori ai spaţiilor subterane (fig. 5). Soluţia este aplicabilă fără decopertare şi poate fi completată cu măsuri de rupere a capilarităţii zidului pentru prevenirea umezirii ascensionale. În toate aceste cazuri şi, în general, prin utilizarea SSA se recurge la materiale bine cunoscute constructorilor şi, cel

18

mai adesea, mai puţin costisitoare decât alte fluide de injectare.

Fig. 5. Etanşarea pereţilor exteriori ai unei clădiri subterane: 1-construcţie îngropată; 2-injectori verticali; 3-injectori introduşi prin perete; 4-pământ impermeabilizat prin injectare cu SSA 5. CONCLUZII

Conform celor arătate în paragraful 3, utilizarea SSA aduce o extindere substanţială a domeniului pământurilor care pot fi îmbunătăţite prin injectare.

Datorită naturii lor de fluid cu coeziune şi vâscozitate, incluzând componenţi solizi insolubili în apă, ele acţionează multiplu asupra terenului în care pătrund provocând efecte din care unele sunt similare altor metode de îmbunătăţire a pământurilor sau altor fluide de injecţie, altele sunt specifice sau le potenţează pe cele precedente. Două exemple de utilizare curentă a SSA, subzidirea fundaţiilor sau etanşarea pereţilor unor spaţii îngropate subliniază eficienţa lor, în primul rând prin eliminarea necesităţii decopertării, dar şi prin posibilitatea rezolvării altor aspecte întâlnite la astfel de lucrări. Bibliografie Bally R.J. & Nicola G. 2003. Suspensii stabile autoîntăritoare în ingineria geotehnică. Ed. SIGMA, Bucureşti, 180 pag. EN 12715. 2000. Execution of special geotechnical work. Grouting.

EXTENSION DES DOMAINES D’AMELIORATION DES SOLS PAR INJECTION, EN UTILISANT LES SUSPENSIONS STABLES AUTODURCISSANTES Résumé Les suspensions stables autodurcissantes (SSA) – eau, bentonite, cement, permettent l’amélioration des sols par injection, inaccessibles aux autre fluids d’injection, qui sont limités aux sols à permeabilité au desus de 10-4 – 10-5 cm/s. SSA penetre par clacage et ameliore les sols faibles, comme les sables fins et sables silteux, laches, eventuellement de densite moyenne; des sols cohesives à indice de consistence plastique inférieur à 0.5, eventuelement 0.5-0.75 ou porosité equivalente; remblais laches ou hétérogenes. L’insolubilité des components solides de SSA assure la possibilité de son application sous l’eau souterraine, inclusivement pour la stabilisation des sables fins liquefiables. Si l’on rencontre de vides, ils seront obturés par la pierre resulté de SSA et les horizons granuleux grossiers vont être cimentés par imbibation. L’article insiste sur les process intimes de l’interaction sol-SSA; sur certaines analogies entre l’action de SSA et d’autres méthodes d’amélioratin des sols (injection de compactage; armé des sols par hydrofracture ou par clouage); présente des èchantillons de sols monolitisées par injection a SSA, obtenus de découvertes des terrains traités par SSA. Les possibilités de la technologie d’amélioration des sols par injection à SSA sont exemplifiés par le soustraitement des foundation existentes et par l’étanchement perimetral des ouvrages souterrains, en intervenant de la surface du terrain, sans excavations. EXTENSION OF AREA OF SOILS IMPROVEMENT BY GROUTING, USING STABLE, SELF-HARDENING SUSPENSIONS Synopsis Stable, selfhardening, suspensions (SSA) - water, bentonite, cement - allow the improvement of soils inaccessible to other grouts, accessible only to soils more permeable that 10-4-10-5 cm/s SSA penetrate and improve weak soils like loose fine sands and silty-sands, possible of medium compaction; cohesive soils with index of plastic consistency less that 0.5 possible between 0.5-0.75 or equivalent porosity; loose or heterogenous fills. The solid components of SSA being insoluble, SSA is effective under soil water level and to stabilize liquefiable soils. Underground voids are filled with hard material resulting of SSA. Granular inclusions are cemented by SSA imbibation. Some considerations concern intimate processes of soil-SSA interaction and some analogy with the action of other methods of soil improvement (compaction grouting; hydrofracturing, soil nailing). Examples of hardened samples extracted from excavated improved soils by SSA injection are presented. The applicability of SSA grouting is exemplified by existing foundations underpinning and perimetral waterproofing of underground constructions, without ground excavation.

19

SSOOLLUUŢŢIIEE DDEE CCOONNSSOOLLIIDDAARREE AA PPĂĂMMÂÂNNTTUURRIILLOORR OORRGGAANNIICCEE A. Popa Profesor universitar, Dr. Ing., Catedra de Construcţii Civile şi Fundaţii, Universitatea Tehnică Cluj - Napoca V. Rebeleanu Dr. Inginer Rezumat Lucrarea prezintă o tehnologie de consolidare a unor pământuri organice. Se prezintă principiile care au stat la baza elaborării tehnologiei de consolidare cât şi etapele executării acestora. Pentru consolidarea fundaţiei s-a adoptat o tehnologie care ia în considerare două etape : consolidarea pământului pe înălţimea piloţilor, consolidarea pământurilor de sub talpa piloţilor şi din zona activă şi realizarea unor micropiloţi armaţi care să preia o parte din încărcările transmise de fundaţie terenului de fundare consolidat. Prin natura materialului consolidat (mâl, turbă, etc.), soluţia de consolidare adoptată reprezintă o lucrare mai puţin întâlnită în practica ingineriei geotehnice, ea introducând câteva elemente de noutate în domeniu. 1. INTRODUCERE Realizarea unui complex de hale individuale a pus probleme dificile în ceea ce priveşte condiţiile de fundare. Datorită condiţiilor de pe amplasament ele au fost fundate pe piloţi de diametru mare (Φ600), având fişa pilotului variabilă 10,00÷25,00 m. Condiţiile de amplasament, cât şi calitatea execuţiei au pus numeroase probleme, atât în timpul execuţiei, dar şi în exploatare. 2. CONDIŢII GEOMORFOLOGICE ŞI GEOTEHNICE ALE AMPLASAMENTULUI Amplasamentul construit se găseşte situat pe latura estică a municipiului Cluj Napoca, pe un teren plan, care aparţine terasei a II-a a râului Someşul Mic. El cuprinde fundul unui lac format prin eroziunea unui curs de apă, care nu este altceva decât un vechi meandru al râului Someşul Mic. Odată cu începerea realizării unui ansamblu de locuinţe în jur, s-a trecut la umplerea zonei mlăştinoase din acest areal cu umpluturi neomogene. Pe baza unui număr mare de foraje, s-a putut pune în evidenţă următoarea stratificaţie : − umplutură de pământ prăfos, plastic consistent-

moale, cu piatră, cărămizi, blocuri de beton, metal, ceramică, interceptat pe grosimi de 2,50 ÷ 3,00m;

− turbă neagră, interceptată în toate forajele pe grosimi de 1,20÷3,00 m;

− praf argilos, negru, verzui, plastic moale, cu resturi vegetale şi materii organice, foarte afânat, interceptat pe grosimi de 6,00÷15,50m;

− nisip cu pietriş, gălbui, cenuşiu, cu rar bolovăniş şi

liant prăfos cenuşiu, cu pungi de nisip fin prăfos, plastic moale, interceptat în unele foraje cu grosimi de 3,30m;

− pietriş cu nisip, cenuşiu, gălbui, îndesare mijlocie, uneori cu mâl negru, plastic curgător, cu grosimi de 3,00÷4,00;

− nisip prăfos, galben, roşcat cu pungi vinete, plastic consistent, îndesat;

− marnă, galben cenuşie, tare, întâlnită de la adâncimile de 19,50÷23,50m.

Pentru stabilirea nivelului stratului de pietriş cu nisip, s-au executat pe amplasament un număr de 8 încercări de penetrare dinamică grea. Apa subterană apare sub formă de pânză freatică, la adâncimea de 0,80÷0,90 m de la nivelul terenului natural. Aceasta prezintă o agresivitate chimică faţă de betoane : agresivitate sulfatică foarte intensă I, foarte slabă carbonică şi slabă din punct de vedere al conţinutului de săruri. 3. DESCRIEREA STRUCTURII Construcţia este o hală industrială cu structură metalică şi pardoseală din beton armat ( p = 500 daN/m2) . Hala este realizată din cadre metalice cu deschiderea de 42 m, rezemate articulat pe fundaţii. Datorită condiţiilor de amplasament, s-a adoptat soluţia de fundare pe piloţi de diametru mare (Φ600), având fişa variabilă, astfel încât să asigure o încastrare de minim 1,50m în stratul de pietriş cu nisip. În faza preliminară de proiectare s-a adoptat o valoare a capacităţii portante a piloţilor de 230÷270 KN, funcţie de

20

adâncimea vârfului pilotului. Aceasta s-a definitivat prin trei încercări de probă ( nivel H2 de calitate pentru încercările în teren ale piloţilor), care au confirmat valorile calculate prin relaţiile empirice. 4. DEGRADĂRI APĂRUTE LA STRUCTURĂ Înainte de extinderea ansamblului cu cea de a treia hală, s-a pus în evidenţă apariţia unei tasări importante a unei fundaţii marginale. Fundaţia este realizată din 6 piloţi Φ600 mm, dispuşi simetric şi solidarizaţi la partea superioară cu un radier (3,00 x 4,40 x 1,20m). Pentru atingerea capacităţii portante din proiect, s-a impus încastrarea piloţilor în stratul de pietriş cu nisip, pe o adâncime minimă de 1,50m. În condiţiile respectării acestei condiţii, încercările de probă au confirmat atingerea şi chiar depăşirea capacităţii portante de calcul adoptată pentru dimensionarea fundaţiei pe piloţi, cu luarea în considerare a încărcărilor de calcul cele mai defavorabile din cele 7 grupări de încărcări adoptate la dimensionarea cadrului metalic. Apariţia unei tasări semnificative a fundaţiei (~ 5cm ), a impus analiza cauzelor care au condus la apariţia acestei degradări. Chiar dacă ea nu afecta stabilitatea construcţiei, tasarea diferenţială admisă fiind de L/250 = 16,8 cm, ea a creat probleme la fixarea tălpii cadrului în buloanele de ancoraj. Pentru stabilirea cauzelor care au generat această degradare, s-au executat la fiecare fundaţie din grupul de 3 fundaţii vecine, câte o penetrare dinamică grea, cu prelevare de probe din teren. Pe baza acestora s-a stabilit că pentru fundaţia afectată, nivelul de bază al stratului de pietriş cu nisip, îndesare medie, apare la cota de 15,10m de la nivelul terenului. Pe baza fişelor de foraj, s-a pus în evidenţă faptul că talpa piloţilor a fost oprită la adâncimile : P1 – 14,5m ; P2- 14,5 m ; P3 – 15,4 m ; P4 – 19,6m ; P5 – 15,4 m ; P6 – 14,0 m, situate deasupra sau în imediata apropiere a cotei stratului de pietriş cu nisip, fără ca încastrarea de minim 1,50 m să fie asigurată la 5 din cei 6 piloţi ai fundaţiei. 5. SOLUŢIA DE CONSOLIDARE EXECUTATĂ În perioada executării forajelor, s-a constatat: − în condiţiile forării cu apă, imediat sub fundaţie se

pierde integral circulaţia. − în stratul de mâl şi turbă, sunt zone ce lasă impresia

la forare că sunt goluri, prăjina de foraj avansând sub greutatea proprie.

− în stratul de pietriş cu nisip, s-au interceptat zone în care forajul s-a realizat cu mare dificultate, în altele, cu rezistenţă la forare-normală; ceea ce confirmă o mare neomogenitate în ceea ce priveşte starea de

îndesare a pietrişului cu nisip. Soluţia de consolidare adoptată a urmărit două scopuri : − consolidarea de masă a pământului compresibil pe

întreaga înălţime a piloţilor şi sub vârful acestora; − realizarea unor micropiloţi injectaţi care să mărească

capacitatea portantă a fundaţiei pe piloţi. În elaborarea tehnologiei de injectare, s-au luat în considerare următoarele elemente : − în zona turbei, se putea conta în principal pe

comprimarea acesteia şi înlocuirea spaţiului cu fluid injectat.

− în zona mâlului, injectarea se putea face prin clacare, în condiţiile utilizării lianţilor fluizi şi prin comprimare în cazul utilizării lianţilor de mare consistenţă. Injectarea de îmbibare (indiferent de lianţii utilizaţi),în astfel de condiţii, nu este posibilă, mâlul având o permeabilitate foarte mică;

− în zona pietrişului cu nisip, se putea conta pe efectul îmbibării la folosirea lianţilor fluizi şi pe efectul compactării, la utilizarea lianţilor vârtoşi.

6. TEHNOLOGIA DE FORARE ŞI INJECTARE Prin proiectul de consolidare s-a stabilit executarea a 6 micropiloţi amplasaţi între piloţii armaţi existenţi (Fig.1). Ordinea executării micropiloţilor este cea indicată în Figura 1, important de respectat pentru eficienţa consolidării propuse. Micropiloţii au fost propuşi a se încastra 3,00m în stratul de pietriş cu nisip. Tehnologia de forare şi injectare s-a făcut cu respectarea următoarelor măsuri: − forarea s-a făcut fără evacuare de material; − s-a admis utilizarea numai a lianţilor cu vâscozitate

ridicată, astfel ca după umplerea eventualelor goluri, clacarea să fie limitată. Mortarul injectat a asigurat o consolidare, prin comprimarea laterală a terenului (în principal în zona cu mâl). În stratul de balast, în prima fază, suspensia a pătruns între particulele minerale, realizând o consolidare prin îmbibare, iar în faza de injectare a mortarului, s-a produs o compactare a acestuia prin pompare sub presiune;

− injectarea s-a făcut la limita de cantitate, cu reluări repetate pentru a realiza consolidarea sub fundaţie în zona piloţilor armaţi.

Consolidarea prin injectare s-a făcut în trei tronsoane: Tronsonul I – 1,20 m ÷ 8,00 m ; Tronsonul II - 8,00 m ÷ 14,00 m ; Tronsonul III – 14,00 m ÷ 18,00 m . Procesul consolidării s-a realizat în următoarele faze (Fig.1):

21

Figura 1 Faza I : Se forează şi se injectează simultan suspensie de ciment stabilizată între 1,20 m şi 8,00 m. Injectarea se face la limită de cantitate, limită ce s-a fixat la 200 litri / metru. Se realizează astfel umplerea eventualelor goluri şi realizarea unei clacări limitate. La atingerea limitei inferioare a tronsonului (8,00 m ), se trece la injectarea mortarului. Faza II. Mortarul preparat după reţeta R2, se injectează în retragere între 8,00 m ÷ 1,20 m . Se injectează la limita de cantitate la 180 litri / metru. În această fază se realizează umplerea şi comprimarea mâlului. În zona forajului, se găseşte un amestec de mortar cu mâl, incluziunile fiind mai frecvente la limita zonei de influenţă a injectării. Faza III. Se reforează tronsonul I, concomitent cu re- injectarea acestuia cu suspensie, astfel încât să se prevină înfundarea prăjinii de foraj. La reinjectare, s-au consumat 100 litri de suspensie / metru. Se forează şi se injectează simultan tronsonul al II-lea la limita de cantitate de 200 litri suspensie. Această injectare este de umplere şi de clacare limitată. Faza IV. Începând de la partea inferioară a tronsonului II, se execută în retragere injectarea cu mortar de ciment, respectând limita de cantitate de 180 litri de mortar pe metru de foraj. În această fază se realizează comprimarea mâlului.

Faza V. Se execută reforarea şi reinjectarea în avans cu suspensie de ciment, a tronsonului I şi II şi se execută injectarea simultan cu forarea la ultimul tronson. În pietriş cu nisip, injectarea s-a făcut la limită de cantitate şi la limită de presiune. Limita de cantitate a fost de 300 litri / metru, sau la atingerea presiunii de 15 bari. Faza VI. Se injectează cu mortar în retragere între 18,00 metri şi 1,20 metri. Injectările se fac la limita de presiune de 15 bari în zona pietrişului cu nisip şi de 5 bari în zona mâlului. După injectarea cu mortar în retragere a întregii coloane, în foraj s-au introdus cu ajutorul instalaţiei de foraj ( prin rotire) 2 bare din PC52, Φ 16 mm, cu lungimea de 18 metri. S-a înregistrat un consum specific de suspensie de 480 litri pe metru de foraj şi un consum specific de mortar de 470 litri pe metru de foraj. Observaţii privind tehnologia de consolidare prin injectare: 1. La injectările de umplere şi clacare cu suspensie de

ciment stabilizat, făcute simultan cu executarea forajului, s-au înregistrat presiuni de 0,0 ÷ 1,5 bari în zona mâlului. După reinjectări repetate, presiunea de injectare în zona mâlului a crescut la 4÷5 bari.

2. Sub vârful piloţilor armaţi, în zona pietrişului, s-a

22

mărit limita de cantitate la injectarea suspensiei, la 300 litri/m. Dacă la începutul injectării pietrişului, presiunea înregistrată la injectare era de 4÷5 bari, pe măsura pompării, aceasta a crescut la 15 bari. Cantitatea de mortar injectat în această zonă a fost de circa 100 litri pe metru, fiind limitată de presiune, care a depăşit 15 bari.

3. Comprimarea eficientă a terenului, concomitent cu realizarea micropiloţilor se putea face în aceste condiţii numai prin limitarea cantităţii de suspensie sau mortar injectat într-o repriză, cu reluarea repetată a injectărilor. Acest sistem a asigurat limitarea comunicărilor în zonele învecinate, neinteresate în înlocuirea mâlului ( formaţiune cu caracteristici mecanice foarte scăzute) cu material injectat. S-au realizat astfel în jurul forajelor, piloţi din suspensie de ciment şi mortar de ciment, cu incluziuni de mâl, mai frecvente la periferia zonei de influenţă a injectării.

Cele două reţete utilizate au avut compoziţia:

R1: raport ciment / apă = 0,58 ; bentonită macerată 12% din greutatea cimentului; R2: raport ciment /nisip / apă = 1/3/1,72 ; bentonită macerată 12% din greutatea cimentului. 7. CONCLUZII Tehnologia de consolidare s-a bazat pe ideea evitării evacuării materialului în timpul forajului, realizarea unei clacări limitate, urmată de injectarea unor mortare consistente în scopul comprimării formaţiunii mâloase şi de turbă şi umplerea spaţiului cu mortar de ciment. Creşterea capacităţii portante a fundaţiei s-a realizat prin : − creşterea capacităţii portante a terenului de fundare

din jurul şi vârful piloţilor existenţi, prin injectarea terenului cu mortar de ciment;

− transferul unei părţi din încărcarea piloţilor de fundaţie, la terenul bun de fundare, prin intermediul micropiloţilor armaţi.

THE SOLUTION FROM CONSOLIDATION OF ORGANIC SOILS Synopsis The paper presents the consolidation technology of a pile foundation. The piles used for the foundation of metallic structure were executed without being embedded in sand and gravel layer. The metallic structure was endangered because the foundation suffered a settlement of 5 centimeters in time. For this reason, the foundation had to be consolidated. The consolidation technology was executed in two stages. The first one consisted in injecting the foundation ground along the piles ( peat and silt layers) and the second one was made by injecting the ground situated at the bottom of the piles and the sand – gravel layer. Some injected reinforced micro-piles were executed, as well. SOLUTION DE CONSOLIDATION DE LA TERRE ORGANIQUE Résumé On présente la technologie de consolidation d’une fondation à pieux. Pour la réalisation de la fondation pour les structures métalliques, les pieux ont été exécutes sant leur assurance dans le gravier et le sable. La fondation a souffert dans le temps une tassement de 5 cm, la stabilité de la structure métallique étant affectée . Ainsi la consolidation de la fondation a été obligée. La technologie de consolidation a compris deux étapes: une injection du terrain de fondation, pénétré par les pieux, constitué par sol mou et tourbe; l’injection du terrain de sous la pointe des pieux, du gravier et du sable et la réalisation des mini pieux armés exécutes par injection.

23

CCOONNTTRRIIBBUUŢŢIIAA CCEERRCCEETTĂĂRRIILLOORR IINN SSIITTUU LLAA OOPPTTIIMMIIZZAARREEAA SSOOLLUUŢŢIIIILLOORR TTEEHHNNIICCEE ŞŞII TTEEHHNNOOLLOOGGIICCEE ÎÎNN DDOOMMEENNIIUULL IINNFFRRAASSTTRRUUCCTTUURRIILLOORR PPOORRTTUUAARREE R. Ciortan Prof. Dr. Ing., Consilier, SC IPTANA - SA Rezumat: Amenajările portuare reprezintă un domeniu ingineresc deosebit de complex şi care au unele particularităţi atât în privinţa construcţiei şi exploatării din cauza suprafeţelor mari a teritoriului, volumelor însumate de umpluturi, execuţia sub nivelul apei a 60÷80% din acestea, lipsa de compactare iniţială dacă aceste umpluturi se fac mult în avans, a sarcinilor de exploatare variabile în timp, efectul variaţiilor de nivel a apei, costului ridicat al reparaţiilor subacvatice etc. În scopul adoptării de soluţii economice şi durabile în timp pentru portul Constanţa au fost iniţiate numeroase cercetări in situ privind caracterizarea geotehnică a umpluturii, efectul suprasarcinilor de pe platforma portuară asupra zonelor adiacente, comportarea structurilor de cheu alcătuite din blocuri prefabricate, determinarea coeficientului de frecare dintre blocurile de beton şi patul de piatră spartă şi dintre blocurile de beton, comportarea structurilor de cheu din beton armat tip cheson plutitor, tiranţii de ancorare a radierului docului de reparaţii nr.2 al S.N. Mangalia, verificarea in situ a capacităţii portante a piloţilor de diametru mare. De asemenea a fost iniţiată urmărirea comportării în timp a sistemului de drenaj permanent al radierului docurilor din cadrul S.N. Constanţa, a evoluţiei stării de eforturi în structura docului de reparaţii nr. 1 din cadrul S.N. Mangalia, a comportării tiranţilor de ancorare a radierului docului de reparaţii nr.2 de la S.N. Mangalia. Aceste măsurători au condus la optimizarea soluţiilor tehnice şi tehnologice, care s-au dovedit fiabile în timp. 1. INTRODUCERE Amenajările portuare [1] reprezintă un domeniu ingineresc deosebit de complex şi care prezintă unele particularităţi atât în privinţa construcţiei cât şi exploatării, astfel: - un port necesită suprafeţe mari de teritoriu ce se realizează cu materiale ce prezintă un mare grad de eterogenitate; - teritoriile se câştigă asupra mării şi se realizează în proporţie de 60-85 % sub nivelul apei; - pe parcursul execuţiei în avans a umpluturilor nu se prevăd măsuri de compactare datorită costului ridicat şi a unei incertitudini privind sistematizarea şi echiparea teritoriului; - sarcinile de exploatare au mărimi foarte variabile şi pot ajunge la 300-400 kPa; - construcţiile hidrotehnice au un cost important şi se realizează în cea mai mare parte sub nivelul apei; - destinaţia sectoarelor de activitate se schimbă în timp în funcţie de evoluţia tehnologică sau necesităţi comerciale cu influenţa directă asupra solicitărilor; - în bazin se manifestă variaţiile de nivel ale apei; - costul ridicat al lucrărilor de reparaţii a infrastructurilor subacvatice. Având în vedere aceste particularităţi, cât şi ponderea importantă a infrastructurii în costul total al amenajării, în scopul adoptării de soluţii cât mai economice şi durabile în timp, au fost iniţiate numeroase studii şi cercetări la scara naturală sau a fost organizată urmărirea în timp a

lucrărilor. Utilitatea acestor cercetări rezidă şi din faptul că structurile portuare sunt supuse unor solicitări complexe, iar comportarea lor depinde în mare parte de interacţiunea cu terenul de fundare.

Fig. 1. Portul Constanţa În continuare se fac referiri la cercetări din portul Constanţa pentru a pune în evidenţa importanţa acumulării de informaţii pentru un astfel de obiectiv (Figura 1).

24

2. CERCETĂRI IN SITU 2.1. Caracterizarea geotehnică a umpluturii portuare [2] Pentru realizarea teritoriului portuar s-a adoptat soluţia de câştigare a terenului asupra mării prin execuţia de umpluturi. Acestea au provenit din diferite surse şi au fost puse în operă cu tehnologii diverse, ceea ce a condus la o mare eterogenitate a acestora. Realizarea de terminale în port a necesitat studii geotehnice care să permită proiectarea unor fundaţii adecvate specificului terenului de fundare şi adoptarea de soluţii care să conducă la cheltuieli de exploatare acceptabile. Acestea au cuprins foraje, prelevări de probe şi t