CAPITOLUL 3. METODE DE IMBUNATATIRE A TERENURILOR DIFICILE DE FUNDARE

3.1 Generaliti Dezvoltarea volumului lucrrilor de construcii i a suprafeelor destinate acestora impune realizarea unora dintre aceste construcii pe terenuri slabe de fundare, cu rezistene mecanice reduse, ce conduce la adoptarea unor soluii de fundare complicate i costisitoare.Terenurile slabe sau dificile de fundare pot fi puternic compresibile, pmnturi cu rezisten la forfecare redus, cu un grad de umiditate ridicat sau sensibile la umezire, dintre care se pot meniona argilele i prafurile slab consolidate, mlurile, nisipurile fine n stare afnat, loessurile, pmnturile cu umflri i contracii mari, terenurile sensibile la lichefiere, etc.Pentru mbuntirea terenurilor slabe de fundare n vederea reducerii compresibilitii acestora i a creterii rezistenei la forfecare se pot folosi mai multe soluii tehnice care urmresc:1. creterea indicelui porilor i implicit reducerea porozitii pmnturilor prin utilizarea de procedee mecanice de mbuntire prin compactare;2. Reducerea umiditii pmntului ce conduce la creterea valorilor parametrilor la forfecare;3. modificarea structurii pmntului, n special n cazul PUCM, n scopul reducerii sau eliminrii potenialului de umflare contracie;4. Realizarea de amestecuri de pmnturi sau din pmnt cu alte materiale care, prin modificarea structurii acestuia conduce la creterea rezistenei la forfecare, reducerea compresibilitii i reducerea potenialului de umflare- contracie.5. nlocuirea terenului foarte compresibil sau cu umiditate crescut pe toat grosimea acestuia sau numai pe o anumit zon cu un pmnt bun de fundare, obinndu-se o pern de pmnt.3.2. COMPACTAREA PMNTURILOR3.2.1. Principiile compactriiLa execuia lucrrilor de compactare a pmntului se urmrete reducerea volumului porilor care conduce la creterea capacitii portante a acestuia i la consumarea parial a tasrilor.Prin compactare se nelege ndesarea pe cale mecanic a pmnturilor i aducerea acestora la un volum de goluri ct mai mic. ntrun strat de pmnt nesaturat supus compactrii, ndesarea se face pe seama reducerii volumului porilor neocupai de ap.La pmnturile saturate sau aproape de limita de saturaie, compactarea nu este posibil dect dac se asigur eliminarea apei din porii pmntului [157].Avnd drept scop reducerea volumului golurilor, pentru realizarea compactrii se consum un lucru mecanic necesar micorrii distanei dintre particule. Producerea acestui lucru mecanic se realizeaz prin folosirea unor dispozitive i utilaje .Eficacitatea lucrrilor de compactare a stratelor de pmnt este influienat de mai muli factori printre care cei mai importani sunt: umiditatea pmntului, granulozitatea acestuia i tehnologia de compactare. Determinarea influienei acestor factori, n vederea stabilirii celei mai eficiente metode i tehnologii de compactare se face prin ncercri de laborator i organizarea unor platforme experimentale pe antier.Dintre proprietile fizice care caracterizeaz mrimea compactrii pmnturilor necoezive se evideniaz capacitatea de ndesare Ci i gradul de neuniformitate Un. Capacitatea de ndesare este proprietatea pmnturilor necoezive de a-i micora volumul porilor prin aplicarea unei ncrcri exterioare. Pentru realizarea unui grad de compactare ridicat se recomand ca pmntul nisipos utilizat s aib o capacitate de ndesare Ci 0,60 [157]. Mrimea gradului de compactare este influienat, n cazul pmnturilor necoezive i de compoziia granulometric respectiv gradul de neuniformitate Un. Pmnturile cu grad de neuniformitate mic se compacteaz greu iar influiena favorabil a umiditii optime de compactare se resimte la grade de neuniformitate mai mari de 7,0.Pentru studiul de laborator al compactrii se folosete ncercarea Proctor. Scopul acestei ncercri de laborator este de a stabili, pentru un anumit lucru mecanic de compactare L, umiditatea optim Wopt, la care trebuie adus pmntul ce urmeaz a fi compactat, astfel nct s se obin un grad maxim de compactare, caracteristic definit prin greutatea volumic n stare uscat, maxim, d max. ( figura 4.1.)O influien deosebit asupra compactrii pmnturilor o are natura pmnturilor. Se constat c unele pmnturi resimt mai mult influiena umiditii dect altele. Efectul modificrii umiditii este mult mai redus n cazul nisipului dect n cel al unui amestec de nisip-argil.

Figura 3.1 relaia dintre umiditate w i d n urma ncercrii Proctor. [157]n general umiditatea optim de compactare (wopt ) n cazul pmnturilor coezive, pote fi aproximat cu relaia:wopt = wp ( 1 ... 3)% (3.1)

Compactarea stratelor funcie de grosimea lor poate fi executat prin metode de compactare de suprafa i metode de compactare de adncime.

3.2.2. COMPACTAREA DE SUPRAFACompactarea de suprafa se realizeaz prin aplicarea asupra pmntului a unor presiuni statice sau/i vibraii sau ocuri care s conduc la ndesarea unor strate de pmnt de grosime mic (0,30 ... 0,80 m)Prin aceast metod se realizeaz o ndesare a terenului natural aflat pe loc fr nici un adaos de material sau liani.Tot o compactare de suprafa se poate realiza prin compactarea unui pmnt adus dintrun depozit care nlocuiete pe o anumit adncime terenul natural, metod cunoscut sub denumirea de pern de pmnt compactat.

3.2.2.1. Compactarea prin cilindrare (presiune static)Se realizeaz prin trecerea unor cilindri compactori pe suprafaa ce trebuie compactat. Tehnologia de lucru const n: aternerea unui strat de pmnt cu grosimea de 10 ... 35 cm, adus la umiditatea optim de compactare; realizarea de treceri succesive ale utilajului de compactat peste acest strat.Controlul calitii compactrii const n verificarea granulozitii materialului utilizat, a umiditii acestuia, a grosimii stratului i a numrului de treceri suprapuse a utilajului de compactat.Verificarea compactrii se face prin determinarea urmtoarelor caracteristici ale materialului compactat: greutatea volumic pe teren (KN/m3); umiditate w (%); greutatea volumic n stare uscat d (KN/m3); gradul de compactare :

D = d / d max (3.2)

Pentru compactarea pmnturilor coezive se recomand folosirea cilindrilor compactori picior de oaie care, prin presiunea lor specific mai mare, cai prin aciunea de frmntare a pmntului, produc o ndesare mai pronunat permind ieirea aerului din stratul compactat.

3.2.2.2. Compactarea prin batere - Compactri cu maiul greu i supergreu Este o metod utilizat destul de frecvent n zone n care energia mare dezvoltat la impactul maiului cu suprafaa terenului poate provoca ruperea structurii macroporice a terenului i, ca urmare, reducerea volumului porilor. n zon terenul este alctuit din pmnt macroporic sensibil la umezire, constituit din prafuri argiloase nesaturate a cror structur rupt ca urmare a impactului maiului cu suprafaa terenului conduce la reducerea volumului porilor.Avnd n vedere c influiena compactri prin batere cu mai de 10 tf se resimte pn la aproximativ 5m adncime i cunoscnd c grosimea terenului loessoid n zon este de 5-8m, apar dou situaii:n cazul zonelor cu grosime de pn la 5m compactarea cu maiul se realizeaz ntr-o singur etap, cu urmtoarele faze de lucru:- ndeprtarea stratului vegetal- verificarea parametrilor terenului natural- executarea compactrii intensive a terenului 10 tf prin aplicarea unui numr de 9 lovituri/urm, repartizate n 5 cicluri de batere.Dup fiecare din ciclurile de batere pe toat suprafaa, se niveleaz cu buldozerul, fr adaos sau ndeprtare de material, iar dup ciclul V, se execut compactarea stratului frmntat de aprox 25-30 cm, prin 4 treceri cu cilindrul compresorcu pneuri.- verificarea n final a parametrilor realizai prin compactaren cazul straturilor cu grosimi cuprinse ntre 5 i 8m, compactarea cu maiul se face n dou etape:Etapa I:- se execut o sptur general cu taluz 1:1 a crui adncime este astfel aleas nct grosime stratului de compactat s rmn de max 5m- se execut compactarea cu maiul supergreu de 10 tf pe fundul spturii executate anterior- se verific parametrii terenului compactat de pe fundul gropiiEtapa a II-a- se execut umpluturi succesive de max. 2,5m grosime, btute cu maiul de 5 tf- se verific umplutura compactat dup fiecare strat i la cota definitiv de umplutur, care este cota aplroximativ a platformei uzinale.Verificrile obligatorii care se fac la nceputul compactrii n terenul natural i n final, n terenul compactat, sunt urmtoarele:- se verific cotele de teren prin mijloace topometrice- se efectueaz sondaje de penetrare static- se efectueaz foraje mecanice cu autoforeza, cu prelevri de probe din 0,5 n 0,5m.Adncimea hc pe care se resimte compactarea cu maiul greu i supergreu se poate determina cu relaia:hc = k d(3.3)n care: - d este diametrul bazei maiului; - k coeficient care depinde de natura terenului compactat i este egal cu: 1,55 la nisipuri; 1,45 la pmnturi prfoase; 1,20 la umpluturi de pmnturi argiloase i 1,0 la argil.Masa maiului i dimensiunile bazei acestuia se aleg astfel nct s se dezvolte o presiune pe teren de cel puin 15 KPa, la pmnturi nisipoase i de 20 KPa la pmnturi prfoase i argiloase.

3.2.2.3 Perne de pmnt Procedeul const n realizarea unor perne compactate din pmnt, balast, piatr spart, cu grosimea cuprins ntre 1 i 7m sub cota de fundare ( uneori putnd fi considerate i consolidri de suprafa), care reprezint stratul de fundare a construciei.Pernele de pmnt se prevd de regul cnd fundarea se face pe loessuri sensibile la umezire din grupa A sau pe pmnturi prfoase, argiloase-nisipoase sau argiloase, fr sensibilitate la umezire, dac n zon nu exist surse locale de materiale pentru realizarea pernelor din balast, piatr spart. Pmntul care se pune n oper trebuie s fie mrunit i fr bulgri.Pernele de balast, piatr spart sunt indicate n cazul terenurilor de fundare alctuite din nisipuri afnate, prafuri i argile moi, pmnturi turboase, umpluturi omogene i neomogene i nu sunt indicate n cazul pmnturilor sensibile la umezire cu umiditate sczut.Balastul folosit la realizarea pernelor trebuie s fie n stare pur, fr materii organice nglobate sau alte resturi de materiale.La pernele de balast sau piatr spart, compactarea rezult cu att mai bun, cu ct materialul folosit are o granulaie mai neuniform i continu.Compactarea pernei se realizeaz cu cilindriii compresor cu rulouri netede, cu pneuri sau cu crampoane i cilindrii vibratori.Tehnologia de realizare a pernelor este urmtoarea:- ndeprtareastratului vegetal i sparea pn la cota prevzut n proiect pentru cota inferioar a pernei care se execut- extragerea pmntului din care se formeaz perna, n cazul terenurilor loessoide- aternerea materialului pentru pern n staturi succesive i compactate fiecare n parte prin trecerea cilindrului compresor sau vibrator dup dou direcii perpendiculare- verificarea compactrii realizate n fiecare strat elementar i continuarea cilindrrii, dac este cazul, pn la atingerea gradului de compactare prescris n proiectn cazul fundrii construciilor pe perne de pmnt trebuiesc stabilite urmtoarele caracteristici referitoare la pern: capacitatea portant la suprafaa pernei; grosimea pernei; extinderea n plan a pernei; natura pmntului folosit; tehnologia de realizare a acesteia.Capacitatea portant la suprafaa pernei se determin avnd n vedere proprietile fizico-mecanice ale pmntului din pern.Stabilirea grosimii pernei de pmnt se realizeaz pornind de la condiia ca presiunile transmise de fundaie pernei s nu produc depirea capacitii portante a terenului natural de la baza pernei sau refularea acestuia pe nlimea pernei:

z0 ptr(3.4)n care: z0 efortul unitar de la baza pernei datorat ncrcrii transmise de fundaie; ptr - capacitatea portant a stratului de pmnt de la baza pernei.Problema de rezolvat este cea a determinrii valorilor lui z0 . La calculul acestuia se va ine seama de faptul c modulul de elasticitate liniar al materialului din pern este mai mare dect cel al terenului natural umezit ( figura 3.2.) Calculul se poate realiza considernd un teren bistrat avnd modulii de deformaie liniar E1 E2 .n aceast situaie o prim rezolvare poate fi obinut folosind relaia lui Odemark pentru determinarea grosimii stratului echivalent.Ideea soluiei aproximative const n modificarea grosimii stratului 1 (h1 hechivalent), astfel nct sistemul bistrat s poat fi considerat ca un singur strat omogen i izotrop, cruia s i se poat aplica relaiile stabilite anterior. Astfel, considernd sistemul bistrat din fig.3.2., nlimea echivalent a stratului (1) este dat de relaia [143]:2.(3.5.)n care: E1- modulul de deformaie liniar a stratului (1) ; E2- modulul de deformaie liniar ale stratului (2) ; 1,2- greutile volumice ale straturilor (1) i (2) ; - un coeficient, egal cu 0,90 pentru pmnt i 0,83 pentru beton ( n cazul mbrcminilor de drumuri); n=2 3 (obinuit 2,5). Ca urmare, suprafaa real a stratului (1), ab se va considera n mod convenional ab, iar grosimea stratului (1) va deveni hechivalent. Deci, sistemul bistrat, alctuit din stratul (1) de grosime h1 i caracteristici E1, 1 a fost echivalat cu un strat omogen de mrime semi-infinit cu suprafaa ab de caracteristici E2,

Tensiunile se vor determina cu relaiile specifice semiplanului sau semispaiului, pentru fiecare tip de ncrcare n parte, considerndu-se sistemul de coordonate Ozx, coeficienii de influen calculndu-se n funcie de adncimea z.Trecerea de la sistemul de coordonate Oxz la sistemul Oxz i invers se face prin intermediul relaiilor:

xi=xi; zi= zi=(3.6)i prin urmare valorile z calculate pentru adncimea zi se vor transpune grafic pentru adncimea corespunztoare zi, rezultnd diagramele din fig.3.3.

Figura 3.3. Aplicarea soluiei aproximative n cazul sistemului bistrat [143] DE REVAZUTSe constat c n cazul cnd E1E2 hech. h1 i deci tensiunile se concentreaz n stratul din suprafa, cu rigiditate mai mare. Din contr, dac E1E2, atunci hech.h1 i deci tensiunile vor fi mai mici n cuprinsul stratului (1) dect n cazul stratului omogen.Prin introducerea nlimii echivalente, tensiunea vertical la baza pernei se determin cu relaia:

z0 = k pef + p (hp + Df )(4.7)n care: - k este un coeficient de influien, adoptat funcie de rapoartele : a / b i 2(hp + hech) / b.Unde p este greutatea volumic a materialului din pern.n general grosimea pernei trebuie s fie de cel puin 100 cm, fr a depi din motive de execuie 300 ... 400 cm.Extinderea n plan a pernei trebuie s asigure stabilitatea lateral a terenului de fundare. Dimensiunile n plan se iau funcie de dimensiunile fundaiei i configuraia lor n plan. n general dimensiunile n plan, la talpa pernei se adopt considernd un unghi = 30 - 45 (figura 3.4.). n acelai timp perna se extinde lateral n jurul fundaiei, pe ambele direcii, pe o lime egal cu jumtate din latura fundaiei, dar nu mai puin de 1,00 m.

Figura 3.4. Stabilirea extinderii n plan a pernei de pmnt [105]

3.2.3. COMPACTAREA DE ADNCIMEn cazul n care stratul slab de fundare se extinde pe o adncime mai mare i mbuntirea lui nu se poate realiza prin compactare de suprafa se impune compactarea pmntului n adncime. Aceste situaii apar att la pmnturile sensibile la umezire (PSU) ct i la nisipuri afnate, terenuri slabe saturate cu grosimi mai mari de 4-6 m, terenuri cu compresibilitate mare, depozite neconsolidate, etc.

3.2.3.1. Compactarea de adncime a pmnturilor loessoide sensibile la umezireCompactarea de adncime a pmnturilor loessoide sensibile la umezire se poate realiza prin folosirea coloanelor sau piloilor de pmnt, preumezirea terenului, prin explozii, etc.3.2.3.1.a Coloane sau piloi de pmntSe realizeaz prin executarea unor guri prin batere care oblig masa de pmnt dintre guri s se ndese lateral. n aceste guri se introduce pmnt loessoid, la umiditatea optim de compactare, care se compacteaz cu acelai berbec folosit la realizarea gurilor.Adncimea de compactare cu coloane de pmnt va fi mai mare de 5-6 m.Distana dintre axele coloanelor de pmnt se stabilete pornind de la condiia realizrii, pe ntreg masivul de pmnt consolidat a unei greuti volumice n stare uscat d med egal cu 16,5 KN/m3. Distana d dintre axele coloanelor se determin cu relaia:

(3.8)n care: D este diametrul coloanei de pmnt (D = 0,42 cm ),d greutatea volumic n stare uscat iniial.Coloanele de pmnt se dispun n plan ca o reea cu ochiurile n form de triunghi echilateral cu distana de 0,5d, dup o direcie i 0,87d, dup cealalt direcie (figura 3.5).

Figura 3.5. Dispunerea coloanelor de pmnt n plan [105]Suprafaa compactat cu coloane de pmnt trebuie s depeasc n plan dimensiunile tlpii fundaiei cu o lime b egal cu cea mai mare dintre valorile ( figura 3.6.) B, unde B este limea fundaiei iar un coeficient egal cu 0,50, la fundaii izolate i continui i 0,35 n cazul radierelor; (hc -3B) / 6 , unde hc este adncimea compactat msurat de la talpa fundaiei.- b 1,5 m.

Figura 3.6. Stabilirea dimensiunilor n plan a suprafeei compactate [105]3.2.3.1.b Compactarea de adncime a pmnturilor loessoide prin preumezireAcest procedeu poate fi aplicat pentru consolidarea n adncime a PSU aparinnd grupei B cu grosimea stratului de 8-10 m.Preumezirea se aplic n dou procedee i anume:- preumezire simpl;- preumezire combinat cu efectul exploziilor de adncime.Preumezirea simplSe realizeaz prin inundarea abundent, din suprafa a stratului de loess (figura 3.7.). Prin slbirea legturilor structurale loessul se ndeas sub aciunea greutii proprii. ndesarea se produce ncepnd de la adncimea hc pentru care greutatea proprie a loessului inundat ( hc) depete rezistena structural (po). Incinta inundat va avea adncimea de minim 50 cm. (figura 3.7)

Figura 3.7 - Compactarea prin preumezire - a. Fr inundare prin foraje; b- cu inundare prin foraje. [105]Pentru grbirea procesului de umezire a masivului de pmnt se pot prevedea foraje drenante cu diametrul de 25 ... 40 cm i cu adncimea egal cu 0,5 ... 0,80 din grosimea pachetului de loess (figura 3.7.b). Forajele dren vor fi dispuse mai des ctre marginile incintei (la 3 .. 5 m interax) i mai rare spre centru ( la 5 ... 10 m interax).Preumezirea cu exploziiRealizeaz inundarea masivului de pmnt consolidat cu foraje dren executate prin forare sau percuie (figura 3.8), cu diametrul de 40 cm, pe o adncime egal cu 65 70% din grosimea pachetului de loess, dispuse ntro reea rectangular cu distana interax de 3 ... 5 m, pe toat suprafaa de consolidat.Forajele dren vor servi i ca foraje de explozie fiind echipate cu evi metalice cu diametrul de 150 mm (figura 3.8) avnd lungimea cu cca 1,0 m mai mare dect a forajelor.n prma faz forajele dren vor servi pentru umezirea terenului, apoi n evi se introduce ncrctura de material exploziv.

3.2.3.2. - Compactarea de adncime a pmnturilor argiloase-prfoase de consisten redusPrincipala metod de mbuntire folosit la aceste pmnturi este cea a realizrii unor coloane de material granular (nisip, balast sau piatr spart). Realizarea acestor coloane n pmntul de consisten redus conduce la mrirea capacitii portante a terenului consolidat prin: - drenarea apei din pmnt;- ndesarea pmntului dintre coloane;- rigiditatea coloanei propriuzise.3.2.3.2.a - Coloane de balast sau de pmntColoanele de balast se pot clasifica dup modul de execuie prin: batere, vibropresare, vibroflorare, forare. Executarea colonelor de balast prin batereSe utilizeaz soneta Franki care poate realiza colone cu lungime de pn la 13m. Balastul trebuie s aib umiditate mare, s nu conin incluziuni organice, iar mrimea granulelor s fie de max. 60mm.ncercrile terenului consolidat sunt:- ncercri de penetrare dinamic n colone i ntre coloane- ncercri de penetrri statice ntre coloane- ncercri prin ncrcare cu placaExecutarea coloanelor de balast prin vibropresareSe utilizeaz instalaia AVP, care poate realiza coloane n lungimi pn la 9m, prin simpl sau dubl vibropresare.Executarea colonelor de balast prin vibroflotareSe utilizeaz utilaje de tip Keller, care poate realiza colone cu adncimi pn la 25m.Dac procedeul de aplicare n terenuri necoezive ( nisipuri de diferite consistene ) se obine o vibrondesare prin creterea capacitii portante la 3-4 daN/cm2 i o uniformizare a ndesrii terenului.Dac procedeul se aplic n terenuri slb coezive ( argile, prafuri ) se obine o vibronlocuire la care materialul de adaos difuzeaz n masa terenului rezultnd coloane cu diametrul cu ct mai mare, cu ct consistena terenului este mai mic.3.2.3.3. - Compactarea de adncime a pmnturilor nisipoase afnatePmnturile nisipoase afnate reprezint ocategorie de pmnt ce nu poate fi folosit ca teren de fundare datorit deformaiilor mari ce se produc sub sarcini exterioare. Pentru mbuntirea comportrii lui sub ncrcri acest tip de pmnt trebuie adus ntro stare ndesat. Realizarea ndesrii se face prin folosirea efectului vibrrii ntreinute i dirijate asupra pmntului. Sub efectul vibraiilor, pmnturile nisipoase sunt lichefiate pe o anumit zon, reducnduse forele de frecare dintre particule i provocnd reaezarea pariculelor obinndu-se o structur ndesat. Combinarea efectului vibrrii cu aciunea unui jet de ap mrete efectul de ndesare al pmntului, realiznd coloane de nisip ndesat.Procedeul se aplic prin vibrondesare sau vibronlocuire. n ultimul caz adugndu-se o cantitate de pmnt necoeziv de adaos pentru realizarea ndesrii.Dintre metodele cel mai des folosite n Romnia se evideniaz vibroflotaia i vibrondesarea.Vibroflotaia const n introducerea n teren a unui vibrator de form cilindric acionat electric sau hidraulic, concomitent cu un jet de ap sub presiune. Sub aciunea combinat a jetului de ap i a vibraiilor se realizeaz ndesarea nisipului. Pentru completare i compactare se adaug baladst sau piatr spart realizndu-se coloane de balast cu diametrul de cca 1,0 m.Acest procedeu se aplic pentru: vibrondesarea pmnturilor necoezive, cu un coninut de maxim 15% particule fine (sub 0,06 mm). Se produce o cretere a ndesrii terenului (volumul materialului de aport ajungnd la 7 25%), creterea capacitii portante, creterea modulului de deformaie liniar, etc) vibronlocuirea pmnturilor coezive. Creterea capacitii portante se realizeaz prin nlocuirea terenului slab, de consisten sczut, cu material de adaos.Spre deosebire de drenurile verticale, coloanele de balast realizate prin vibroflotaie contribuie la consolidarea terenurilor att prin efectul de dren ct i prin compactarea global datorat rezistenelor mai ridicate ale coloanelor, care ndeplinesc urmtoarele funcii [105]:- sporesc capacitatea portant a masivului de pmnt consolidat prin concentrarea ncrcrilor pe coloane;- sporesc rezistena la forfecare a pmntului consolidat;- conduc la creterea coeziunii pmntului argilos datorit consolidrii radiale i a drenrii apei.Vibroneparea este una din metodele eficiente de ndesare a nisipurilor afnate saturate de grosime relativ mic (max 6,0m).Metoda utilizeaz o carcas metalic alctuit dintr-o tij cilindric vertical lung de 6 ... 8 m ce are dispuse lateral la intervale egale bare orizontale aezate n cruce. La partea superioar este fixat o plac prin intermediul creia se fixeaz un vibrator.Creterea gradului de ndesare prin vibronepare este n medie de 20 ... 25%.Procedeul const n consolidarea terenurilor nisipoase prin transmiterea de vibraii dispersate spaial pe toat grosimea stratului, obinndu-se astfel creteri ale gradului de ndesare datorit reaezrii particulelor.Se recomand la terenuri slabe de fundare de grosime mic, cnd nivelul apei subterane este ridicat i terenurile sunt formate din nisipuri naturale fine sau umpluturi de nisip cu ndesare slab care nu pot prelua sarcini din fundaii.Datorit vibraiilor care se fac ntr-un volum de pmnt i nu la suprafa ca n celelalte procedee, se produce o bun compactare a straturilor de nisip ( mai ales cd este saturat cu ap), platforma devine o zon cu rezistene mecanice sporite, stabil, unde se poate funda direct i n foarte bune condiii.Pe poriunile de teren la care rezult din ncercri o compactare sub cea prevzut n proiect, se aplic o vibronepare suplimentar, realizndu-se n acest mod o dubl vibronepare.

3.3. - CONSOLIDAREA PMNTURILOR PRIN METODE DE MODIFICARE A STRUCTURII 3.3.1. METODE CHIMICE Metodele chimice se bazeaz pe mbuntirea calitativ a pmntului, prin interaciunea chimic i fizic a unor substane cu particulele solide din teren, precum i cu apa din complexul de absorie. Aceast aciune se realizeaz fie prin injectarea n porii pmntului a unor substane care gelific i se ntresc n timp fie prin obinerea unor reacii chimice ntre materialele introduse i particulele de pmnt sau ntre substanele introduse i srurile aflate n interiorul masivului de pmnt.Aceast interaciune produce o mrire a forelor interioare de legtur i conduce la o micorare a permeabilitii datorit umplerii golurilor ntre particule. Metodele folosite sunt: cimentarea, argilizarea, silicatizarea, bituminizarea.3.3.1.1.- Cimentarea. Const n injectarea sub presiune a unei suspensii de ciment cu un grad de diluare din ce n ce mai sczut, care ndeprteaz apa din pori. Se folosete n terenuri nisipoase, pietriuri cu granulaie ct mai uniform, la roci tari fisurate, pentru prevenirea circulaiei apei sau la roci dezagregate, precum i la consolidarea fundaiilor existente, la remedierea defectelor constatate la construcii subterane, la lucrri de subzidire, avnd ns cmpul cel mai larg de aplicare la executarea unor ecrane impermeabile la construcii hidrotehnice n vederea mpiedicrii infiltraiilor sub baraje sau prin versanii bazinului [5] .Se mai aplic i la colmatarea i nchiderea de fisuri i canale la elementele de beton greit executate.Domeniul de aplicare a acestei metode este condiionat de compoziia granulometric a materialului consolidat, permeabilitatea, porozitatea, viteza curenilor de ap, etc.Condiiile de granulometrie pentru realizarea injectrii se exprim prin raportul dintre diametrul celor mai mici particule ale materialului de injectat D i al celei mai mari particule ale suspensiei de ciment d : 10 D/d 20. Pentru ca cimentarea s poat fi realizat trebuie respectat condiia.D90% ciment 1/5 d10% teren (4.9)Condiia arat c pentru ca cimentarea s aib efectul scontat majoritatea granulelor de ciment trebuie s aib diametrul cel mult egal cu dimensiunile golurilor dintre particulile solide ale pmntului.Tehnica injectrii const n executarea unor guri de foraj cu diametrul de 35 65 mm sau chiar pn la 80-100 mm i apoi injectarea sub presiune, prin intermediul unor tuburi metalice prevzute la partea inferioar cu orificii, a unui lapte sau mortar de ciment. Suspensia de ciment se injecteaz cu o presiune de 2-5 atm.Modul de execuie a injectrii este legat de natura rocii, de gradul i forma fisurilor.Se utilizeaz trei metodede execuie: injectarea descendent, injectare ascendent, injectare total.Metoda descendent mparte ntreaga adncime de injectare n zone care corespund unei roci de o anumit permeabilitate, dar nu mai mult de 5m. Avantajul pricipal al acestei metode este c cimentarea zonelor inferioare se execut dup terminarea lucrrilor de cimentizare din zonele superioare, putndu-se astfel aplica presiuni mai mari la injecie i totodat varia adncimea de cimentare n funcie de condiiile locale. Are ns dezavantajul c produce ntreruperi n procesul de forare i injectare.n metoda ascendent forajele se execut de la nceput pn la cota final din proiect, iar injectarea se face tot pe zone, ns de jos n sus.Aceast metod permite o folosire mi raional a utilajului i o naintare mai rapid a lucrrilor de cimentare, evitnd totodatvforarea repetat pe acelai amplasament. Are dezavantajul c zonele superioare nu prezint sigutan la presiunea de injectare, prin fisurile naturale existente la suprafa lichidul de injecie revrsndu-se afar, n loc s se rspndeasc pe orizontal n masa rocii.Metoda de injectare total se realizeaz prin executarea forajelor pn la cota final stabilit prin proiect i cimentarea o dat pe toat nlimea forajului. Se ntrebuineaz numai pentru ecrane de adncime redus unde roca are o fisurare puin pronunat.Pentru crearea unei impermeabiliti superficiale a unor straturi de pmnt stabilizat se mai folosete cimentarea de suprafa care este indicat la cptuiorea exterioar a pereilor de la rezervoarele ngropate de beton armat, a pereilor canalelor de irigaii.3.3.1.2 - ArgilizareaFolosete aceleai principii ca i cimentarea, adic injectarea unor suspensii de argil coloidal cu o compoziie granulometric mai mic dect lrgimea fisurilor sau a porilor din material..Metoda se utilizeaz n vederea obinerii unei impermeabiliti antregului masiv sau a unor perdele etane de protecie sub construcie.3.3.1.3. SilicatizareaAceast metod const n introducerea n porii pmntului a silicatului de sodiu, Na2OsiO2, care prin contactul cu alt soluie introdus, clorura de calciu, acid fosforic etc, d natere unui gel silicic, bioxid de siliciu, care leag particulele de pmnt.Procedeul folosete dou variante i anume: silicatizarea cu dou soluii i silicatizarea cu o soluie.Silicatizarea cu dou soluii se aplic pentru consolidarea i impermeabilizarea artificial a nisipurilor fine, a pmnturilor cu granule mai mari (nisipuri mijlocii i mari), pietriuri, deasupra sau sub nivelul apei subterane.Soluia de silicat de sodiu se introduce n teren prin injectarea acesteia cu ajutorul unor tuburi perforate la partea inferioar. Soluia de clorur de calciu se introduce n timpul ridicrii injectoarelor. Aceasta va ntlni particulele de pmnt nvelite n silicatul de sodiu, producndu-se reacia chimic ntre cele dou soluii. Prin aceasta se produce o cimentare a particulelor prin intermediul gelului de acid silicic hidratat.Silicatizarea cu o singur soluie este folosit la pmnturile bogate n sruri de calciu i la care electrolitul se gsete n pmnt. Este cazul pmnturilor loessoide.3.3.1.4. BituminizareaEste o metod n care permeabilizarea se asigur prin umplerea porilor sau a fisurilor cu bitum sau, n unele cazuri, se produce o ntrire a ntregii mase de pmnt datorit aderenei filmelor de bitum la suprafaa particulelor solide.Bitumul este sensibil la aciunea agenilor agresivi pe care i conin pmntul sau apele subterane i de aceea se folosete n cazurile n care cimentarea nu d rezultate : n terenurile cu agresivitate mare sau unde viteza curentului de ap subteran este mare, iar injecia cu ciment poate fi splat nainte de ntrire.Bituminizarea se execut prin dou metode:- bituminizarea cu bitum cald- bituminizarea cu emulsii de bitum rece3.3.1.5. Injectarea cu suspensii stabile ciment argil (bentonit) Injectarea cu suspensii stabile ciment argil au fost folosite n Romnia nc din perioada 1976-1978 odat cu construcia metroului din Bucureti.Caracteristicile definitorii pentru suspensiile stabile autontritoare pe baz de ciment-argil sunt:- capacitatea de a se menine n suspensie timp ndelungat cu o decantare foarte redus;- transformarea ntregului volum al suspensiei n piatr prin ntrire;- posibilitatea dirijrii caracteristicilor, att nainte de ntrire ct i dup ntrire prin dozajul principalilor componeni (ciment, argil) i a unor adaosuri, cu un spectru foarte larg de influienare a comportrii suspensiei. Una dintre posibilile substane de adaos este silicatul de sodiu.Injectarea noroiului autontritor n teren are drept scop unul din urmtoarele obiective:- umplerea unor goluri n teren;- cimentarea i reducerea permeabilitii rocilor fisurate, nisipurilor grosiere i pietriurilor (cu permeabiliti de minim 10-2 - 10-4 cm/s) sau umpluturilor, prin mbibarea lor cu noroi autontritor sau prin clacarea pmnturilor mai puin permeabile.Injectarea n forajeFuncie de natura i starea rocii, amplasament, natura stratului acoperitor, scopul injectrii, nivelul apei subterane, etc. Se utilizeaz dou tehnologii de injectare, i anume:- tehnologia ascendent sau prin retragere (figura 4.8.a) care presupune execuia prealabil a forajului pe ntreaga lungime a acestuia i injectarea pe rnd, prin retragere, a unor tronsoane de foraj, numite pai de injectare, n general limitai ntre 0,33 m i 1,5 m, pentru a permite controlul injectrii.

Figura 3.8.- Tehnologii de injectare specifice rocilor [5]:a. injectare ascendentab. injectare descendenta1. conducta cu NA;2. manometru;3. teava de injectare;4. obturator;5. injectie in curs;6. zona injectata;Zona inferioar este blocat la primul tronson de talpa forajului, iar la urmtoarele de fluidul injectat anterior. Aceast tehnologie are avantajul de a permite separarea execuiei forajelor de procesul de injectare dar prezint inconvenientul c nu este aplicabil pe zonele unde se produc prbuiri ale pereilor gurii sau n cazul rocilor puternic fisurate, care permit crearea unei circulaii de ocolire prin teren a fluidului de injectare.- tehnologia descendent sau prin avansare (figura 3.8.b ) care presupune forarea primului tronson de injectare, injectarea acestuia, reforarea primului tronson i forarea celui de al doilea tronson urmat de injectarea acestuia i repetarea operaiilor n adncime. Aceast tehnologie are dezavantajul economic al imobilizrii instalaiei de foraj n timpul injectriii face necesar reforarea zonelor injectate anterior, mrind lungimea forajelor. Are avantajul c asigur un acoperi protector pentru zonele nou injectate permind realizarea unei caliti superioare a lucrrii crend posibilitatea utilizrii unor presiuni de injectare mai mari.Injectarea prin lnci.Cea mai simpl tehnologie de injectare n pmnturi este injectarea prin utilizarea injectorilor tip lance ( figura 3.9. ). Se folosete pentru adncimi de maximum 10-15m, datorit dificultilor de introducere i n special de extragere a injectorului. Injectarea poate fi realizat fie prin introducerea treptat a injectorului, fie prin retragerea treptat a acestuia deci printr-o tehnologie descendent sau una ascendent.

Figura 3.9. -Injectarea cu injector metalic tip lance [5]:a. descendent; b. ascendent1. conducta cu NA;2. manometru;3. berbec de batere;4. lance de batere;5. teava perforata;5'. cap pierdut;6. zona injectata;7. zona in curs de injectare.

Avantajul acestui procedeu este acela c injectarea se poate executa imediat dup introducerea injectorului n teren iar dezavantajul principal l constituie faptul c fluidul beneficiaz de calea preferenial de curgere spre exterior, pe lng peretele injectorului. Drept urmare acest procedeu poate fi utilizat pentru debite i presiuni de injectare mici.- Injectarea simultan cu execuia forajului. (figura 3.10 )Acest procedeu permite injectarea pmnturilor fr a se limita adncimea de tratare. Pomparea fluidului de injectare se face prin intermediul garniturii de foraj, fie nlocuind din cnd n cnd noroiul de foraj cu fluidul de injectare, fie fornd sub protecia suspensiei de injectare. n timpol injectrii forajul trebuie nchis etan pentru a permite creterea presiunii.- Injectarea prin tuburi cu manete. ( figura 3.11.)O tratare a pmnturilor stratificate s-a realizat dup realizarea procedeului de injectare cu tuburi cu manete. Procedeul permite injectarea n ordinea dorit a oricrei zone de-a lungul forajului precum i reluarea injectrii prin acelai foraj. n cazul terenurilor stratificate permite injectarea cu prioritate a zonelor cu teren mai grosier, cu permeabilitate mare, iar ulterior injectarea zonelor cu permeabiliti mai mici.

Figura 3.10 -Injectare simultana cu executia forajului [5]1. conducta cu NA;2. manometru;3. presetupa;4. burlan de protectie;5. conducta de sterp;6. coloana de foraj;7. zona injectata;8. zona in curs de injectare.

Echiparea forajului cu tub cu manete se execut n gaura de foraj protejat cu noroi sau cu un burlan de protecie provizoriu. Tubul cu manete propriu-zis este format dintr-o eav de PVC cu diametrul de 30-60 mm, avnd cte 4-8 perforaii de cca. 3 mm diametru. Aceste perforaii sunt acoperite cu un inel de cauciuc numit manet. Injectarea n tuburile cu manet se execut cu ajutorul unui obturator dublu, cel mai des utilizat fiind obturatorul autoblocant de cauciuc tip clopot. Prin creterea presiunii manetele din cauciuc se lrgesc i este permis ptrunderea fluidului de injectare n teren.

Figura 3.11.-Injectare prin tub cu mansete cu ajutorul obturatorului dublu autoblocant cu garnituri tip clopot [5]a. tub cu mansete instalat in teren1. foraj de instalare d=9-12cm;2. teaca din NA;3. tub cu mansete perforat d= 4-6 cm;4. mansete de cauciuc 2-3 buc./m 1 tub;5. obturator dublu ancorat ( se introduce in tubul cu mansete pentru injectare);b. obturator dublu autoblocant;1. tub central perforat d= 1-2 cm;2. garnituri clopot de cauciuc (2-3 buc. la fiecare clopot);l= lungimea de obturare 1/3 -1/5 m;c. faza injectarii:1. foraj de instalare d=9-12cm;2. teaca din NA;3. tub cu mansete perforat d= 4-6 cm;4. mansete de cauciuc 2-3 buc./m 1 tub;5. obturator dublu ancorat ( se introduce in tubul cu mansete pentru injectare);6. garnitura clopot deschisa de presiunea fluidului de injectie si lipita de tubul cu mansete;7. manseta deschisa de presiune de injectie;8. teaca perforata;9. fluidul de injectie patruns in teren.- Injectarea prin tub broat. ( figura 3.12. )La acest procedeu echiparea forajului se realizeaz la fel ca la procedeul tubului cu manete ns n locul acestuia se prevede un tub din material plastic. Injectarea se execut concomitent cu liuitea evii de material plastic pe dou generatoare, liuire realizat cu un aparat de broat ataat la captul garniturii prin care se realizeaz injectarea.

Figura 3.12 - Injectare prin foraje echipate cu tuburi brosate [5]1. conducta cu NA;2. manometru;3. presetupa;4. tub PVC;5. garnitura de injectie;6. teaca plastica de etansare;7. cutit de brosare;8. injectie in curs;9. zona injectata.

- Injectarea cu packer gomflabil i cu packer tip clopot. (figura 3.13 i 3.14.)n terenurile stabile (uscate) se poate realiza injectarea prin packere gonflabile fixate pe pereii gurii de foraj. Se foreaz terenul pn la cota necesar, se introduce n coloana de injectare un pocker gonflabil care se fixeaz prin injectare de aer sau ap i se injecteaz sub acesta cu presiuni moderate la fel ca la injectorii tip lance. Pockerul gonflabil poate fi nlocuit i cu dou garnituri de etanare tip clopot.

Figura 3.13 - Injectare cu pacher gonflabil [5]1. conducta cu NA;2. manometru;3. teava pentru injectia apei sau aerului;4. robinet pentru apa sau aer;5.coloana de injectie;6. pacher gonflabil;7. injectie in curs;8. zona injectata.

Figura 3.14 - Injectare cu garnituri de etansare tip clopot [5]1. conducta cu NA;2. manometru;3. teava pentru injectia apei sau aerului;4. robinet pentru apa sau aer;5.coloana de injectie;6. pacher gonflabil;7. injectie in curs;8. zona injectata.

3.3.1.6. Tehnici de injectare a pmnturilor tip Jet Grouting Jet Grouting este un termen general folosit de specialiti pentru a descrie diferite tehnici de modificare a proprietilor pmnturilor sau imbunatatirea acestora. Aceste metode constau n general n injectarea n pmnt a unor fluide sau liani cu presiune i viteze mari. Lianii frmieaz i penetreaz structura pmntului amestecndu se cu particulele de pmnt i formand o masa omogen , care n final se solidific. Aceast modificare/mbuntire a pmntului joac un rol important n domeniul stabilitii fundaiilor , n particular n tratamentul stratului de pmnt de sub fundaiile cldirilor existente sau noi, n impermeabilizarea n profunzime a pmnturilor cu umiditate ridicat , n construcia tunelurilor i n atenuarea tasrii terenurilor slabe de fundare

Tehnici de intarire a pmntului1.Infiltrarea - Mortarul este injectat n pmnt cu presiune joas i umple golurile far a modifica semnificativ structura i volumul zonei . Pentru aceast tehnic se poate folosi o larg varietate de liani, alegerea fiind dictat n principal de permeabilitatea pmntului. Pentru pmnturi cu permeabilitatea mai mare de 1x10-6 cm/sec se folosesc amestecuri de ap cu ciment. Pentru pmnturi cu permeabilitatea mai sczut (pn la 1x10-6 cm/sec) se folosesc mortare mai scumpe pe baz de rini. Pentru pmnturi cu permeabilitatea mai mic de 1x10-6 n mod normal nu se poate aplica aceasta tehnic. 2.Compactarea - Se injecteaz n pmnt un mortar cu viscozitate foarte mare .Acesta acioneaz radial , efectul putand fi asimilat aciunii unor pistoane hidraulice , dislocnd particulele de pmnt. In felul acesta se poate controla densitatea dorit a pmntului. 3.Clacajul - Mortarul este injectat n pmnt cu presiune ridicat printrun tub prevzut cu o supap special. Pmntul este hidrofracturat i fisurile rezultate se ncarc cu mortar rezultand un pmnt cu densitate mare. 4.Injectia de mortar - Pmntul este complet frmiat i amestecat n profunzime cu liant , rezultand un amestec omogen care n final se ntreste. Aceast tehnic este aplicabil indiferent de tipul pmntului, de permeabilitatea sau distribuia granulometric a acestuia.Teoretic se pot mbunati aproape toate tipurile de pmnt: de la argile moi pn la nisipuri i pietriuri. De asemenea se poate injecta orice tip de liant, n practic folosinduse amestecul de apciment. In cazul impermeabilizrilor se folosesc amestecuri ap ciment bentonit. In prezent se folosesc trei tipuri de injectie: a.) monofluid : fragmentarea i amestecarea pmntului sunt realizate prin injectarea unui singur fluid , liantul. Se folosete o pomp de mare presiune pentru dirijarea liantului prin coloana de foraj ctre un set de duze situate puin deasupra sapei de foraj. Jetul de fluid iese prin duze cu vitez i energie foarte mari , farmind pmntul din jurul coloanei de foraj i amestecndul cu liantul. Rezult o coloan de pmnt stabilizat ce poate atinge diametre de 400 1200 mm.Echipamente necesare1. Pomp fluid (70 Mpa 300 l/min); 2. Un utilaj de foraj specializat prevzut cu o coloan de foraj cu duze pentru injecie de mortar i un sistem de control al extragerii coloanei de foraj n corelare cu desfurarea injeciei de mortar; 3. Un echipament de producere a liantului cu capacitate suficient pentru a asigura arjele necesare n timpul injeciei.Se foreaz pan la adancimea prevazut prin metode rotative sau rotativ percusive cu circulaie de fluid de foraj (ap, aer comprimat, bentonit sau chiar liant). Cnd se atinge adncimea maxim, se intrerupe circulaia fluidului de foraj i se pompeaz liant prin coloana de foraj cu presiuni de 20 60 Mpa. Liantul este injectat n pmnt prin duzele situate pe coloana de foraj deasupra sapei. In acelai timp coloana de foraj se roteste (10 30 rpm) i se extrage (20 50 cm/min).b.)bifluid : metoda intermediar, dezvoltat pentru a extinde domeniul de aplicabilitate a metodei monofluid.Metoda Bifluid - Este o metod ce combin cele dou metode descrise pan acum. Se bazeaz pe principiile metodei monofluid, dar pentru mrirea razei de aciune a jetului de liant se injecteaz suplimentar, concentric cu acesta, un jet de aer comprimat sau ap. Se pot obine astfel creteri ale diametrului coloanei de pmnt stabilizat de pan la 50 60 mm. Echipamentele folosite sunt aceleai ca la metoda monofluid, plus coloana de foraj cu dou ci i un compresor de aer.c.) trifluid (Kajima) Fragmentarea i amestecarea pmntului sunt realizate prin injectarea de aer i ap; n acest fel o parte din particulele mai fine de pmnt sunt substituite; cele trei fluide : ap , aer i liant sunt injectate separat prin duze speciale. Dislocarea pmntului din jurul coloanei de foraj se face cu ajutorul unui jet de ap , ajutat de un jet de aer comprimat concentric la exteriorul jetului de apa . Cele dou fluide sunt pompate printr o duza comuna.Aerul comprimat marete raza de influen a jetului de ap i ridic la suprafa, prin spatiul inelar dintre coloana de foraj i gaur , apa n exces i particulele mici de pmnt. In acelai timp , printro duz situat sub duza ap/aer , se pompeaz liant cu o presiune de circa 5 Mpa. Rezult astfel o coloana de pmnt stabilizat ce poate atinge diametre de peste 2000 mm.Echipamente necesare- Pompa ap/aer (70 Mpa 300 l/min);- Pomp liant (7 Mpa 120 l/min); - Coloana de foraj cu trei ci coaxiale , sapa de foraj , adaptor sap de foraj , ieire cu adaptor pentru duza de ciment , ieire cu adaptor pentru duza coaxial de mare presiune ap/aer , prjina de foraj i adaptor cu trei ci pentru capul rotativ al utilajului de forat;- Un utilaj de foraj specialixat prevzut cu un sistem precis de control al extragerii coloanei de foraj n corelare cu desfasurarea injeciei de mortar;- Un echipament eficient de producere a liantului cu capacitate suficient pentru a asigura arjele necesare n timpu injectiei.- Un rezervor de apa. Se foreaz pan la adncimea prevazut prin metode rotative sau rotativ percusive cu circulaie de fluid de foraj (se folosete calea de liant). Cnd se atinge adncimea prevazut , se injecteaz ap i aer prin duza corespunzatoare simultan cu rotirea coloanei de foraj. Jetul ap/aer ncepe s disloce pmntul din jurul coloanei de foraj , particulele mici de pmnt fiind expulzate ctre suprafa .Odat cu inceperea injeciei de mortar se extrage treptat coloana de foraj.Diferena fundamental dintre cele dou metode (monofluid i trifluid) const in diametrul coloanei de pmnt stabilizat i prin urmare n volumul de pmnt tratat/gaur . Metoda trifluid este avantajoas acolo unde pmnturile sunt dificil de forat , deoarece sunt necesare mai puine guri pentru acelai volum de pmnt stabilizat. Pe de alt parte, metoda este mai complex i necesit echipamente suplimentare. De asemenea, volumul de pmnt dislocat este mai mare , ceea ce implic costuri suplimentare i poteniale probleme cnd se foreaz n pmnturi slab permeabile. Metoda monofluid este mai versatil i poate fi folosit la orice nclinaie , de aceea are o larg aplicaie n consolidarea structurilor dj existente i la tuneluri unde spaiul de lucru este restricionat.Timpul de finalizare este considerabil mai scurt i costurile mai mici. Este o metod mai curat i mai puin zgomotoas dect metoda trifluid.3.4. METODE ELECTRICE I ELECTROCHIMICEMetodele se bazeaz pe efectele create de trecerea unui curent electric continuu prin masa de pmnt cu ajutorul unor electrozi.La trecerea curentului electric se disting dou fenomene:- Electroosmoza n care apa este orientat spre catod i poate fi ndeprtat producnd astfel scderea nivelului apei n pmnt.- Electroforeza , n care particulele solide, din cauza mrimii i structurii lor interne, migrez spre anod, ceea ce duce la o schimbare a structurii pmntului i totodat la o deshidratare a lui, deci la o consolidare prin mrirea consistenei lui.Datorit fenomenului de electroosmoz se pot executa spturi sub nivelul apei n pmnturi care nu pot fi uscate prin alte metode.Schimbri n structura pmntului se produc i datorit fenomenului de electroliz care ia natere la nivelul nveliului de ap din jurul particulelor solide. Aceasta coduce la formarea de argile deshidratate n jurul anodului cu caracteristici mecanice favorabile i rezistene la acinea apei.Un exemplu practic este ntrirea pmntului din jurul piloilor prin tratare cu curent electric, piloii fiind mbrcai ntr-o tabl subire de aluminiu i joac rolul de anod.Metodele electrochimice folosesc fenomenul de electroosmoz pentru introducerea soluiilor n porii pmnturilor nisipoase sau argiloase, prin electrozii formai din tuburi perforate.Prin anozi se introduc n mod succesiv cele dou soluii: silicatul de sodiu i clorura de calciu folosite la procedeul silicatizrii. Electroosmoza, prin procedeul de deshidratare, ajut la ntrirea gelului care ncepe s se formeze odat cu introducerea celei de a doua soluii.Aceste metode sunt relativ simple, folosesc aparate obinuite, aplicarea lor nu prezint dificulti nsemnate, sunt ieftine i dau rezultate bune n cazul nisipurilor fine sau la argile turboase, unde sa observat o mbuntire considerabil.Se aplic n general la combaterea alunecrilor de teren, la executarea perdelelor protectoare de la construciile hidrotehnice unde natura terenului nu permite ntrebuinarea metodelor obinuite.3.5. TRATAREA TERMIC A PMNTURILOR ( clincherizarea ) Arderea sau tratarea termic a terenului se utilizeaz la loessuri, prin nclzirea pn la 600- 800 C, temperatur la care acestea se pietrific i se desensibilizeaz total fa de aciunea apei. Aceste temperaturi elimin din pmnt nu numai apa liber sau adsorbit, dar i pe cea de constituie inclus n reeua cristalin a minereurilor argiloase.n general, tratarea termic a terenului este un procedeu neeconomic i mare consumator de combustibil n raport cu efectele de consolidare pe care le produce.Se prezint totui 3 modaliti de utilizare a metodei, n toate tratarea pornind de la executarea unor foraje netubate. Astfel:1).Sursa de nclzire o constituie o serpentin prin care circul agentul termic meninut la temperatura prescris ntr-un cuptor exterior. Propagarea cldurii se face prin difuzie, la care se adaug i curenii de aer cald care se formeaz n mod natural din cauza diferenei de temperatur.2).Arderea se produce direct n foraj cu ajutorul unui injector care asigur i oxigenul necesar att arderii, ct i crerii unei suprapresiuni pentru intensificarea transmiterii cldurii prin convecie. Procesul de nclzire se poate intensifica prin maontarea n paralel cu injectorul de combustibil a unui injector de aer comprimat, care produce o suprapresiune n foraj.3).Arderea se produce tot direct n foraj, dar pe o farfurie, pe care se las s cad prin picurare combustibilul. Pentru intensificarea tirajului necesar arderii, a mbuntirii procesului de propagare n masa pmntului a cldurii produse, precum i a evacurii mai uoare a vaporilor de ap ce se degaj din pmnt, se execut un al doilea foraj alturat care are legtur subteran cu forajul de ardere.Toate cele 3 modaliti artate au avantaje i dezavantaje unele fa de altele, prezentnd i dezavantajul comun al consumului mare de combustibil i al nclzirii neuniforme pe nlimea forajului de ardere, care determin o consolidare diferit a straturilor din masivul de pmnt.

3.6. EXEMPLEProblema 3.1.Un radier avnd dimensiunile 8,80x5,00m2 transmite o presiune de 2daN/cm2 . n amplasament stratificaia este alctuita n suprafa dintr-un strat vegetal i o umplutura n grosime de 0,50m dup care urmeaz un pmnt loessoid n grosime de 8,0m sensibil la umezire grupa B.Porozitatea medie a acestui pmnt loessoid este de 48% umiditatea de 12% i limita inferioar de plasticitate 14%. Pentru reducerea sensibilitii la umezire se prevede realizarea unei mbuntiri a proprietilor acestui pmnt prin compactare de adncime folosind coloane de pmnt executate cu ajutorul sonetei percutante tip Galai(Instalaia O.P.L.20). Se preconizeaz ca porozitatea medie final s fie de 43%.Coloanele de pmnt realizate prin aceast metoda de mbuntire au un diametru de 42cm.Distana dintre axele acestor coloane realizate prin dispunerea lor n plan dup unghiuri echilaterale se calculeaz cu relaia

d - diametrul coloaneinm - porozitatea medie finaln - porozitatea medie iniialS-a adoptat distana de 1,25m ntre axele verticale ale coloanelor.Coloanele se dispun pe mai multe rnduri, distana dintre rnduri fiind

S-a adoptat distanta de 1,10m.Schema de calcul pentru determinarea distantei dintre coloane se arata n figura 3.10.

Fig. 3.10 Distana dintre coloaneDispunerea coloanelor n plan orizontal i vertical este artat n figura 3.11.

Pentru determinarea dimensiunii zonei de garda se adopta condiia ca limea ei s nu fie mai mic dect 0,35b, b fiind limea radierului i s fie cel puin egala cu 1,5m. De asemenea limea ei nu va fi mai mic de 1/3 din grosimea pachetului sensibil la umezire, msurata de la nivelul tlpii radierului.n cazul nostru limea zonei de gard avnd n vedere i zona de influen a coloanelor din irurile marginale este de 2,40m, respectndu-se astfel toate condiiile artate.

Cantitatea de pmnt exprimata n greutate necesara pentru umplerea gurii pe metru din lungimea ei se adopta de cca 0,06m3 . Umiditatea optim de compactare w opt =s-a luat de 16%.Cantitatea de pmnt pe metru de coloan se calculeaz cu relaia: n care K este un coeficient care se ia pentru loessuri argiloase egal cu 1,1 seciunea coloanei greutatea volumic a pmntului compactat Deoarece la realizarea coloanelor se produce n suprafa o refulare a terenului natural dup ce s-a efectuat decaparea stratului vegetal i de umplutur pe o adncime de 0,50m se efectueaz o compactare de suprafa cu maiul greu. Adncimea pe care se obine aceast compactare trebuie s fie egala cu 3d respectiv 1,26m grosime, grosime care este realizabil prin compactarea cu maiul greu.Problema 3.2. Este necesar s se execute o umplutura de pmnt n grosime de 7,50m pe un strat de argil moale compresibil saturat cu apa n grosime de 7,6m. Dup consumarea procesului de consolidare tensiunea efectiv medie n aceast argil va creste de la 86kPa la 204kPa.Argila compresibil se caracterizeaz prin coeficieni de consolidare egali pe vertical i orizontal avnd valoarea de 0,0699mm2 /s. Coeficientul de compresibilitate de volum a acestei argile pentru intervalul de presiuni menionat este de 0,00023 m2/kN. Argila are o limita de curgere wL de 60% i o limit de plasticitate egala cu 20%. Durata de construcie a acestei umpluturi este de 4 luni, iar tasarea admis care s mai aib loc dup aceasta data este de 25 mm la intervalul de timp de un an de la nceperea realizrii ei.Deoarece timpul de consolidare a acestei umpluturi va fi foarte ndelungat trebuie gsita o soluie pentru accelerarea lui n cazul n care consolidarea are loc numai dup o singura direcie timpul de consolidare ar rezulta pe baza urmtorului calcul pentru un procent de consolidare egal cu 90%.Gradul de consolidare pe vertical pe o singur direcie este egal cu: n care: este factorul timp al consolidrii egal cu: n care: este coeficientul de consolidare n direcia vertical;d este lungimea traseului de filtraie vertical care se ia, avnd n vedere filtraia pe o singur direcie.n cazul concret analizat valoarea factorului timp al consolidrii este: i De unde Pentru accelerarea procesului de consolidare se prevede executarea unor coloane de balast avnd diametrul de 380mm, aezate la o distanta de 2,15m ntr-un caroiaj de forma ptrata. O alta soluie ar fi aezarea lor ntr-o reea de triunghiuri echilaterale. (fig. 3.12 i 3.13.)

Fig. 3.12 Reea ptrat Fig. 3.13 Reea triunghiular

Raza efectiv pe care are loc drenarea pe orizontala se poate calcula cu relaia:de unde n cazul nostru: Raportul s-a luat 6,4Pentru direcia radial, factorul timp al consolidrii va fi egal cu: respectiv respectiv Gradul de consolidare total avnd n vedere efectul atat al filtratiei verticale cat i al celei radiale va fi: n paralel cu accelerarea procesului de consolidare se va obine i o ndesare a acestei argile care are porozitatea iniial egal cu 45%.La distana de 2,15m ntre coloanele de balast avnd diametrul de 380mm se va obine o porozitate medie final de:

Umiditatea argilei dinaintea mbuntirii terenului a fost: respectiv 30%

Prin ndesarea argilei i eliminarea apei prin coloanele de balast umiditatea se va reduce argil rmnnd saturat. respectiv 28%

Indicele de consistenta nainte de mbuntire a fost: Dup mbuntire indicele de consisten este: Tasarea final a acestui pmnt argilos este de: Gradul de consolidare asigur o tasare de:

Rmne ca n timp s se mai produc o tasare de:

Tabel 3.5 Gradul de consolidare pentru filtraie verticalTvUTv2U3Tv4U5Tv6U7

0,00100,037510,01000,112840,10000,356821,00000,93126

0,00150,044580,01500,138200,15000,436951,50000,97998

0,00200,050900,02000,159580,20000,504092,00000,99417

0,00250,056650,02500,178410,25000,562232,50000,99830

0,00300,061930,03000,195440,30000,613243,00000,99951

0,00350,066820,03500,211100,35000,658193,50000,99986

0,00400,071400,04000,225680,40000,697884,00000,99996

0,00450,075710,04500,239370,45000,732954,50000,99999

0,00500,079800,05000,252310,50000,763955,00001,00000

0,00550,083690,05500,264630,55000,791355,50001,00000

0,00600,087410,06000,274600,60000,815566,00001,00000

0,00650,090970,06500,287680,65000,836976,50001,00000

0,00700,094410,07000,298540,70000,855897,00001,00000

0,00750,097720,07500,309020,75000,872627,50001,00000

0,00800,100930,08000,313150,80000,887408,00001,00000

0,00850,104030,08500,328980,85000,900478,50001,00000

0,00900,107050,09000,338510,90000,912029,00001,00000

0,00950,109980,09500,347790,95000,922239,50001,00000

Gradul de consolidare pentru filtraie radial Tab.3.6.UcrFactorul timp Tr

5101520253040506080100

000000000000

50000000,0190,0200,0210,0230,025

100,0120,0210,0260,0320,0390,0420,0440,0480,051

150,0190,0320,0400,0500,0600,0640,0680,0740,079

200,0260,0440,0550,0620,0690,0920,0880,0920,1010,107

250,0340,0570,0710,0810,0890,1060,1140,1200,1310,139

300,0420,7000,0880,1010,1100,1180,1310,1410,1490,1620,172

350,0500,8500,1060,1330,1430,1580,1700,1800,1960,260

400,0600,1010,1250,1580,1700,1980,2020,2140,2320,246

450,0700,1180,1470,1850,1980,2200,2360,2500,2910,291

500,0910,1370,1700,2100,2300,2550,2740,2900,3150,334

550,0940,1570,1970,2400,2650,2940,3160,3340,3630,365

600,1070,1800,2260,2830,3040,3370,3620,3830,4160,441

650,1230,2070,2500,3250,3480,3860,4150,4390,4770,506

700,1370,2310,2890,3300,3620,3890,4310,4630,4900,5320,564

750,1620,2730,3420,3910,4290,4600,5100,5480,4790,6290,668

800,1880,3170,3970,4530,4980,5340,5920,6360,6730,7300,775

850,2220,3730,4670,5340,5870,6290,6970,7500,7930,8610,914

900,2700,4550,5670,6490,7640,8470,9110,9631,0461,110

950,3510,5900,7380,8440,9941,1021,1851,3601,444

990,5390,9071,1351,2901,4231,5281,6931,8212,200

100

Fig. 3.13 Accelerarea consolidrii terenului de fundare cu piloi de balast

Problema cu perna

Cartea galbena

11