Curs IXProcesele gravitationale

PROCESELE GRAVITAŢIONALE

Deplasările de teren reprezintă mişcări ale maselor de pământ sub influenţa gravitaţiei din partea superioară a versanţilor spre talpa lui. După forma deplasărilor în masă a depozitelor care este în raport cu gradul de umezire, se deosebesc următoarele categorii de procese: deplasări uscate şi deplasări umede.

8.1. Deplasări uscate şi formele create. Din această categorie fac parte rostogolirile, surpările şi prăbuşirile, tasările, creep-ul.

8.1.1. Rostogolirile reprezintă forma cea mai simplă de alunecare a materialului mobil pe pante sub acţiunea gravitaţiei. Ele se produc din două cauze. Prima cauza este distrugerea stratului superficial (prin dezagreagare), iar a doua cauză punerea în mişcare a materialului rezultat de forţa de gravitaţie. Numai bucăţile de material mai mare (cele rezultate din dezagregare) se rostogolesc mai repede decât particolele mai fine (rezultate din alterare) se rostogolesc mai încet, iar uneori rămân pe loc se fixează de vegetaţie, sau prin umezire atmosferică, chiar dacă panta are o înclinaţie mare.

8.1.2. Surpările

reprezintă dislocarea bruscă din roca de bază a unor blocuri masive şi deplasarea lor violentă spre baza versantului. Declanşarea surpărilor este precedată de apariţia unor fisuri sau sisteme de fisuri de-a lungul cărora, ulterior are loc desprinderea şi surparea blocului de rocă. A doua cauză care determină dezvoltarea acestor procese de versant este subminarea părţii inferioare a versanţilor de către eroziunea râurilor, valurilor, activitatea antropică etc.

8.1.3. Prăbuşirile de pământ reprezintăcele mai rapide căderi în gol ale tavanelor unor

peşteri şi altor cavităţi subterane, precum şi a unor cornişe de pe versanţii abrupţi care se produc sub efectul gravitaţiei. În acest caz deplasarea materialului se face prin cădere liberă, fără frecare cu vreun suport.

Prăbuşirilr afectează , îndeosebi, rocile stâncoase, fisurate sau cu suprafeţe de stratificaţie pe care se pot produce infiltraţii de apă, supuse unui profund fenomen de eroziune în urma căruia rezultă un relief cu pante abrupte. Acest gen de prăbuşiri se produc în zonele unde calcarele apar la zi în valea Nistrului, la afluenţii râurilor nistru şi Prut.

8.1.4.Creep-ul este un proces de deplasare sau de rearanjare lentă, dar

continuă a particulelor în parte ce compun scoarţa de alterare în raport cu celelalte, nu o deplasare în masă ci o mişcare cu schimbarea poziţiei particulelor a unui versant în echilibru. La suprafaţă viteza de deplasare a particolelor este mai mare şi ea scade odată cu adâncimea. Acest fenomen este determinat de schimbările de volum cauzate de variaţiile de temperatură şi de gradul de umeditate, de procesul de îngheţ-dezgheţ, de tensiunea creată la creşterea şi uscarea rădăcinilor de plante.

8.1.5. Tasarea este o mişcare lentă pe verticală, efectuată în interiorul rocilor afânate sau

elastice, sub forma unei compresiuni sau îndesări impusă de greutatea proprie sau de o altă suprasarcină.

Tasarea ere loc pe suprafeţe plane sau relativ plane. Ea duce la îndesări de sus în jos, determinând apariţia unor excavaţii de suprafaţă. Poate fi asociată creepingului, sufoziunii, alunecărilor, prăbuşirilor de mici dimensiuni.

Rocile friabile, poroase şi afânate sunt cele care favorizează procesul tasării: leossurile, depozitele loessoide, argilele nisipoase, marnele nisipoase şi grohotişurile consolidate. Compresibilitatea terenului mai depinde şi de umeditatea lui. În prezenţa apei rocile devin mai elastice şi se comprimă mai uşor. Sporirea umedităţii duce la diminuarea capacităţii portante a terenului şi la creşterea posibilităţilor de tasare. Compresibilitatea se află în raport direct cu elasticitatea terenului.

8.2. Deplasările umede şi formele create. Din deplasările umede fac parte alunecările de teren, curgerile noroioase şi nisipurile curgătoare.

8.2.1. Alunecările de teren. După cutremurile de pământ şi inundaţii în categoria catastrofelor naturale pot fi incluse şi alunecările de teren. Spre deosebire de cutremure sau inundaţii alunecările de teren pot fi mai uşor de stăpânit.

În cele mai diferite ramuri ale activităţii umane, mai cu seamă în domeniul construcţiilor, oamenii se confruntă cu această problemă a stabilităţii taluzurilor

Alunecările de teren – reprezintă deplasarea a unor mase de roci sub acţiunea directă a forţei de gravitaţie (forţa datorită căreia toate corpurile se atrag reciproc în raport cu masele lor şi care tinde să atragă toate corpurile de la exterior spre centru pământului) sau prin intermediul unor agenţi de transport (apa, gheaţa etc.)

8.2.2.Condiţiile şi cauzele alunecărilor de teren

Condiţiile :Prezenţa unui relief accidentat;Prezenţa sub stratul superior permiabil, a cel puţin unui strat impermiabil,

alcătuit din roci argiloase (argilă, şisturi, marne etc.) care care favorizează formarea unui orizont acvifer.

Cauzele producerii alunecărilor de teren:eroziunea laterală a râurilor şi torenţilor care afectează baza versantului;modificarea stării fizice şi chimice a rocilor şi diminuarea frecării

interioare a rocilor în procesul umezirii şi alterării; acţiunea hidrodinamică a apelor subterane sau dezvoltarea proceselor de

sufoziune;activitatea economică a omului (creşterea încărcăturii pe versant în urma

depozitării materialelor, utilizarea neraţională a versanţilor în scopuri agricole, amplasarea pe versanţi a unor căi de transport etc.)

 Elementele principale ale unei alunecări:

Fig.1. Părţile principale ale unei alunecări ţi crăpăturile caracteristice :

1- peretele de rupere sau fruntea alunecării;2- masa alunecătoare (corpul alunecгrii).3- suprafaţa de alunecare în lungul căreia se produce

fenomenul de alunecare si care prezintă diferite4-forme în funcţie de structura geologică şi factorii ce intervin:5- fisuri si crăpaturi dispuse transversal si longitudinal masei

alunecгtoare:6- limba alunecării este partea inferioară a masei

alunecătoare:7 - piciorul alunecării reprezintă linia de intersecţie a

suprafeţei de alunecare cu suprafaţa iniţiale a versantului: L - lungimea alunecării este distanţa intre fruntea şi baza alunecării:

B - lăţimea alunecării

8.3 Clasificarea alunecărilor de teren

Clasificarea alunecărilor de teren după F.Savarenski (1939):

Alunecări asecvente se produc în terenurile formate din roci lipsite de stratificaţie;

Alunecări consecvente şi insecvente se produc în terenurile cu roci stratificate;

Alunecări consecvente se formează pe suprafeţe preexistente.

 

Clasificare alunecărilor după A.Pavlov (1898)

Alunecări deplapsive (glisante) – care încep de la piciorul pantei şi se dezvoltă în sus, în sens regresiv;

Alunecări detrusive (împingătoare)- când mişcarea se declanşează din partea superioară a versantului;

Alunecări mixte - sunt acelea care au caractere comune delapsive şi detrusive

Clasificarea alunecărilor de teren din Republica Moldova

După caracterul şi mecanismul alunecării se clasifică: A. Prăbuşiri de roci ale malurilor abrupte datorită suprafeţelor de

alunecare peexistente (argile, marne, calcare); B. Alunecări în roci pelitice (argile, marne etc.); a) pe suprafeţe cilindrice, când rezistenţa la rupere este depăşită; b) pe suprafeţe preexistente sau vechi planuri de separaţie; c) prin refularea stratelor moi de desubt. C. Alunecări de roci loesoide (argile loessoide, loessuri) în urma

înmuierii tălpii stratului şi dislocarea materialului de deplasare. D. Alunecări de depozite superficiale (luturi de pantă, deluviu): curgeri lente de deluviu sau grohotiş; alunecări lamelare; curgeri de pământ; curgeri vâscoase. E. Alunecări complexe – cu indici ai mai multor din tipurile enumerate  

8.4.Factorii implicaţi în declanşarea alunecărilor de teren

8.4.1. Factorul geologic Prezenţa unor straturi cu suprafeţe alunecoase pe care se vor deplasa

straturile situate deasupra (loessul, argila nisipoasă) iar în nordul republicii şi calcarele, şisturile argiloase fisurate etc.;

Prezenţa unor intercalaţii de straturi permiabile şi impermiabile permite pătrunderea apelor de suprafaţă la diferite adâncimi în pământ, stocarea lor şi provocarea diferitor procese orientate spre destabilizarea versanţilor;

Prezenţa unor straturi deformabile la adîncime declanşează alunecări mari prin deplasarea straturilor superioare cu grosimea totală până la 50 m. Grozeşti (Făleşti), Măcăreşti (Ungheni), Mălăeşti (Criuleni) etc.

Unghiul de frecare interioară (φ˚) – este proprietatea rocilor pe care şi-o exercită particulele componente în cursul deplasării lor. Frecarea interioară este cu atât mai mare cu cât particulele componente sunt mai mari.

8.4.2. Factorul hidric

a. Apele subteraneApele subterane influenţează stabilitatea versanţilor prin

majorarea forţei de împingere şi reducerea forţei de rezistenţă, prin micşorarea coeziunii între componentele lui minerale.

Stabilitatea versanţilor poate fi afectată de mişcarea apei atât direct, prin forţa de filtraţie, cât şi indirect, în urma proceselor de antrenare hidrodinamică a pământurilor necoezive care intră în alcătuirea versanţilor.

Forţa de filtraţie se manifestă, îndeosebi, când nivelul apei din interfluvii creşte şi apa este drenată către suprafaţa versanţilor.

b. Apele de suprafaţă

Acţionează asupra stabilităţii versanţilor prin: umezirea terenurilor,creşterea nivelului apelor subterane pe calea

infiltrării şi erodării terenului (ploile de vară, topirea unei mase însemnate de zăpadă primăvara) şi prezenţa pământurilor dezagregate în păturile exterioare ale versanţilor.

Ca urmare a procesului de eroziune creşte valoarea pantei versantului, iar în cele din urmă dezechilibrarea lui.

8.4.3. Factorii climatici

Dintre factorii climatici care acţionează asupra stabilităţii versanţilor principalii sunt precipitaţiile atmosferice şi variaţiile termice.

Pecipitaţiile acţionează asupra alunecărilor nu atât prin cantitatea de apă cât prin condiţiile de cădere a acesteia. Ploile lente ca şi topirea zăpezii, conduc la îmbibarea pământului cu apă, ceea ce poate genera alunecări de adâncime, ca urmare a îngreunării masivului sau scurgeri de suprafaţă a stratului îmuiat. Astfel de deplasare s-a produs la Clişova (Orhei).

O ploaie torenţială de scurtă durată care cade pe terenul saturat cu apă poate să nu aibă nici o consecinţă, deoarece înreaaga cantitate de apă se scurge în bazinele de acumulare şi nu se infiltrează.

Precipitaţiile atmosferice în mare măsură provoacă dezechilibrarea versanţilor în perioada de toamna- primăvară când temperaturile sunt scăzute.

8.4.5. Factorul antropic

Printre factorii genetici care influenţează declanşarea alunecărilor de teren un rol deosebit îl are şi factorul uman. Astfel, pe măsura dezvoltării mijloacelor de producţie a crescut şi rolul omului în accelerarea unora dintre procesele geomorfologice. În unele cazuri, el acţionează inconştient prin lucrările efectuate. O mare parte din procesele de risc din oraşul Chişinău sunt provocate de defrişarea parcurilor-pădure de pe versanţii cu pantă mare şi folosirea terenului în scopul agricol. Drept exemplu, îl constituie alunecarea catastrofală care s-a produs în anul 1984 pe sectorul EREN, după defrişarea unei zone semnificative de teren în scopul utilizării lui în agricultură şi ca teren de construcţie.

8.5. Măsurile tehnice recomandate

Stabilirea măsurilor şi lucrărilor de prevenire şi protecţie trebuie să se bazeze pe:

cunoaşterea cauzelor care au dus la procesul de instabilitate a terenurilor şi la creşterea nivelului apelor subterane;

stabilirea corectă a lucrărilor de drenare a apelor subterane şi execuţia lor într-o perioadă cât mai scurtă.

Drenarea apelor subterane se efectuează prin:

Drenurile forate reprezintă o soluţie eficace, uşor de realizat când se dispune de utilaje de foraj. Se disting următoarele categorii de foraje :

foraje executate de la suprafaţă ca foraje orizontale sau verticale. Primele sunt destinate reducerii presiunii apei din pori; celelalte sunt folosite fie pentru completarea unui sistem de drenaj de alt tip fie independent, însă în acest caz ele trebuie să fie prevăzute cu o pompă de evacuare a apei şi sunt greu de întreţinut;

foraje executate din galeriiDispunerea acestora şi spaţiul dintre ele depind de natura terenului

, permeabilitzatea straturilor, anizotropia masivului referitor la permiabilitatea şi geometria taluzului.

Galeriile de drenaj prezintă cele mai mari avantaje privind drenarea apei subterane, dar

nescesită cheltuieli mari pentru realizarea lor. Dintre avantajele aceste soluţii enunţăm:

existenţa unui potenţial mare de drenare datorită secţiunii mari în raport cu alte lucrări;

durabilitate mare, deoarece drenarea este naturală fără pompări, nu se pot obtura şi sunt uşor verificabile;

posibilitatea de recunoaştere a stratificaţiei masivului în care sunt amplasate.

Tranşeele drenante sunt utilizate mai rar în drenarea apelor subterane situate la adâncime, necesitând săpături adânci ce sunt pretenţioase şi necesită lucrări de sprijinire. Ele rămân ecomomice şi sunt acceptate ca soluţie tehnică de drenare atunci când adâncimea lor nu coboară sub 4 m ceea ce presupune ca apa subterană să fie situată în apropierea suprafeţei terenului.

Ancoraje.O răspândire largă au căpătat ancorajele posttensionate pentru realizarea

stabilităţii în cazul excavaţiilor profunde, care, însă pot fi folosite şi pentru combaterea alunecărilor şi a taluzurilor debleurilor.

Asigurarea stabilităţii corpului alunecării prin această metodă constă în fixarea lui prin tije de metal străpung corpul alunecării şi pătrund în roca stabilă. Capătul exterior al tijei este prins de o placă şi prevăzut cu un dispozitiv de posttensionare.

Contrabanchete de pâmânt. În procesul de stabilizare a alunecărilor se va insista şi asupra contrabanchetelor de pământ, deoarece realizarea lor este mai apropiată de posibilităţile de care dispun cei care folosesc terenurile deplasante. Contrabancheta de pământ, formată la talpa alunecării, trebuie să fie dimensionată ca lăţime şi înălţime, astfel încât să poată prelua rezultatul împingerii şi echilibru suprasarcinii din partea superioară. Ea trebuie executată atent, cu material aşternut în straturi şi bine compactat, atât pentru a avea rezistenţa necesară, cât şi pentru a nu se transforma într-un acumulator nociv de umezeală la piciorul versantului.

Tratamentul termic. În mod exepţional pentru stabilizarea alunecărilor de

teren se foloseşte această metodă. Ea a fost aplicată prin arderea lemnului în galerii orizontale străpunse de foraje, la mărirea rezistenţei taluzului debleului căii ferate Chişinău-Ungheni în 1894. În 1945 aceste lucrări au fost repetate de inginerul I.Klevţov.

Tratarea termică constă în încălzirea terenului până la 600-800 oC, temperaturi la care acestea devin rigide şi compacte şi se desensibilizează total faţă de acţiunea apei. Aceste lucrări sunt realizate prin executare de foraje sau galerii în care se produce arderea combustibilului.

Piloţi din pământ stabilizaţi cu var sau ciment. Au fost intreprinse încercări de consolidare a terenulu cu piloţi de var

nestins executaţi prin găuri (forate sau prin batere) umplute cu var nestins compact. Varul nestins absoarbe apa din materialul argilos care pe altă cale o cedează foarte greu şi concomitent acţionează ca substanţă de cimentare reducând afânitatea terenului. Acestă metodă nu a fost aplicată la noi în ţară.

Injectarea terenurilor. Printre alte metode de consolidare a terenurilor argilo-nisipoase, utilizate în problemele de fundaţie, se poate menţiona şi injectarea cu ciment portland. Această metodă a fost folosită cu succes pentru consolidarea terenului de sub căile ferate şi a pungilor de mâl de sub patul drumurilor. În prezent este folosită şi pentru stabilizarea alunecărilor de pe căile ferate şi şoselelor, deoarece această metodă poate fi folosită fără perturbarea traficului rutier. Experienţa arată că această metodă duce la rezultate bune mai cu seamă în cazul alunecărilor superficiale în materialele tari, cum sunt şisturile argiloase, argilitele, calcare care se rup în blocuri separate prin fisuri distincte.