NORMATIV PRIVIND PROIECTAREA GEOTEHNIC� A LUCR�RILOR DE EPUIZMENTE

Indicativ NP 134 - 2014

3

Pagina 2 / 58

CUPRINS

CAPITOLUL 1. OBIECT �I DOMENIU DE APLICARE 1.1. Generalit��i

1.1.1. Obiect 1.1.2. Domeniu de aplicare

1.2. Defini�ii 1.2.1. Epuizment 1.2.2. Drenaj

1.3. Termeni de referin�� 1.3.1. Model hidrogeologic 1.3.2. Acvifer

1.4. Lista de simboluri 1.5. Documente de referin��

1.5.1. Standarde 1.5.2. Reglement�ri tehnice

CAPITOLUL 2. PARAMETRII HIDROGEOLOGICI UTILIZA�I ÎN CALCULELE DE DIMENSIONARE A SISTEMELOR DE EPUIZMENTE 2.1 Parametrii hidrogeologici

2.1.1. Coeficient de permeabilitate k 2.1.2. Porozitate n 2.1.3. Coeficient de cedare Kc 2.1.4. Coeficient de re�inere Kr 2.1.5. Transmisivitate T 2.1.6. Gradient critic de antrenare hidrodinamic� icr 2.1.7. Absorb�ia de ap� q

2.2. Execu�ia forajelor de investiga�ii hidrogeologice. Instala�ii de foraj 2.3. Preg�tirea �i testarea forajelor de epuizment 2.4 Clasificarea forajelor hidrogeologice dup� gradul �i dup� modul de deschidere a stratului acvifer 2.5. Scheme �i formule uzuale pentru determinarea coeficientului de permeabilitate prin pompare din foraje

2.5.1. Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber 2.5.2. Foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber 2.5.3. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune 2.5.4. Foraj perfect în strat acvifer mixt 2.5.5. Foraj imperfect în strat acvifer sub presiune, infiltra�ii numai prin peretele forajului

2.6 Raza de influen�� a forajelor hidrogeologice 2.7 Metode expeditive pentru evaluarea permeabilit��ii in situ

2.7.1. Scheme de calcul propuse de Hvorslev 2.7.2. Metoda Lefranc

2.8 Determinarea coeficientului de permeabilitate în laborator 2.9 Calculul coeficientului mediu de permeabilitate în terenuri stratificate 2.10. Saltul de nivel în foraje

2.10.1. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune 2.10.2. Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber 2.10.3. Foraj imperfect dup� gradul �i dup� modul de deschidere. Pompare în regim permanent

4

Pagina 3 / 58

2.11. Viteza de admisie a apei în gaura de foraj �i debitul critic de epuizment 2.11.1. Rela�ia lui Sichardt 2.11.2. Rela�ia lui Truelsen

2.12. Denivelarea critic� a apei în forajul de epuizment 2.13. Evaluarea riscului de antrenare hidrodinamic� a nisipului 2.14. Formele de manifestare a procesului de antrenare hidrodinamic� a nisipurilor

2.14.1. Sufozie 2.14.2. Eroziune intern� 2.14.3. Afuiere 2.14.4. Ruperea hidraulic� �i refularea nisipului 2.14.5. Lichefiere

CAPITOLUL 3. PRINCIPII GENERALE DE PROIECTARE A UNUI SISTEM DE EPUIZMENTE 3.1. Alegerea metodei de epuizment în func�ie de granulozitatea �i permeabilitatea p�mântului din stratul acvifer 3.2. Descrierea metodelor de epuizment

3.2.1. Epuizment direct din excava�ii 3.2.2. Epuizment prin foraje amplasate pe conturul excava�iei 3.2.3. Epuizment cu instala�ii de filtre aciculare 3.2.4. Epuizment prin sifonare 3.2.5. Epuizment prin foraje autodesc�rc�toare, cu drenare descendent� sau ascendent� 3.2.6. Epuizment prin grupuri de foraje care lucreaz� în interferen��

CAPITOLUL 4. MONITORIZAREA LUCRRILOR DE EPUIZMENTE CAPITOLUL 5. DEZAFECTAREA ECHIPAMENTELOR DE EPUIZMENT CAPITOLUL 6. CONINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT 6.1. Memoriul tehnic 6.2. Breviar de calcul 6.3. Caiet de sarcini 6.4. Estimarea necesarului de utilaje �i materiale

Anexa A: EXEMPLU DE CALCUL PENTRU UN PROIECT DE EPUIZMENT A.1 Date de proiectareA.2 Rezolvare

5

(1) Prezentul normativ se aplic� la realizarea lucr�rilor de epuizment amplasate în masive dep�mânt.

(2) Normativul reprezint� o component� de baz� a proiect�rii geotehnice �i se aplic� înstrâns� corelare cu reglement�rile tehnice, în vigoare, din domeniu, precum �i cu standardelede proiectare SR EN 1997-1 �i SR EN 1997-2.

(3) Ca regul� general�, pentru fiecare amplasament se elaboreaz� proiectul de epuizment pebaza studiilor elaborate în conformitate cu prevederile din reglement�rile tehnice privinddocumenta�iile geotehnice pentru construc�ii, în vigoare.

(4) Un proiect de epuizment trebuie s� con�in� �i solu�ii de rezerv� care s� permit� aplicareaunor corec�ii sistemului de pompare chiar în timpul func�ion�rii acestuia (cre�tereadenivel�rilor de pompare, suplimentarea num�rului de foraje de epuizment �.a.) în cazul încare nu pot fi atin�i parametrii de exploatare calcula�i.

(5) Solu�iile tehnice adoptate pentru realizarea epuizmentelor trebuie s� satisfac� cerin�ele deeficacitate tehnic� �i eficien�� economic�, iar pentru situa�ii deosebite se vor utiliza model�rimatematice, simul�ri hidraulice �i altele de aceast� natur�.

(6) Normativul se adreseaz� investitorilor, proiectan�ilor, executan�ilor de lucr�ri,speciali�tilor cu activitate în domeniul construc�iilor atesta�i /autoriza�i în condi�iile legii,precum �i organismelor de verificare �i control (verificarea �i/sau expertizarea proiectelor,verificarea, controlul �i/sau expertizarea lucr�rilor).

1.2. Defini�ii În prezentul normativ se utilizeaz� urm�toarele defini�ii:

1.2.1 Epuizment (1) Prin epuizment se în�elege ansamblul lucr�rilor care se execut� în amplasamentulconstruc�iilor cu fundare direct�, sub nivelul pânzei freatice ori sub nivelul piezometric,pentru a face posibil� executarea în siguran�� a excava�iilor �i a elementelor de fundare.

(2) În cazul în care, sub cota de fundare, exist� un acvifer captiv, sub presiune, care pune înpericol stabilitatea vetrei gropii excavate, epuizmentul trebuie extins �i la acest acvifer pân�când subpresiunea pe vatr� scade sub sarcina geologic� diminuat� prin excavare.

(3) În func�ie de condi�iile hidrogeologice specifice amplasamentului, lucr�rile de epuizmentse pot realiza sub diverse forme:

- evacuarea direct� a apei din groapa excavat�;- filtre aciculare cu sau f�r� vacuum;- electroosmoz�;

6

CAPITOLUL 1. OBIECT �I DOMENIU DE APLICARE

1.1. Generalit��i 1.1.1. Obiect (1) Prezentul normativ define�te cerin�ele �i principiile privind proiectarea geotehnic� a lucr�rilor de epuizment �i con�ine prevederi referitoare la monitorizarea acestora.

1.1.2. Domeniu de aplicare

Pagina 5 / 58

- re�ele de foraje echipate cu filtre, pompe de aspira�ie sau pompe submersibile dediverse tipuri;- instala�ii de extragere �i evacuare a apei prin sifonare;- foraje autodesc�rc�toare cu evacuare descendent� sau ascendent� �.a.

(4) Durata necesar� de func�ionare a unui sistem de epuizment începe din faza premerg�toaredeschiderii excava�iilor �i se încheie dup� realizarea integral� a excava�iilor �i etan�areafunda�iei. În situa�ii speciale, epuizmentul se poate prelungi �i dup� finalizarea lucr�rilor defundare a construc�iilor.

(5) Dac� nu se impun m�suri speciale de men�inere a nivelurilor apelor subterane la cotecoborâte în perioada post-execu�ie, echipamentele de epuizment se dezafecteaz� �i nivelurileapelor subterane pot reveni la cotele ini�iale.

1.2.2 Drenaj (1) Drenajul reprezint� cea mai utilizat� metod� de captare �i evacuare gravita�ional� a apeisubterane. O form� special� de drenaj este drenajul între�inut prin sifonare. Metoda poate fiaplicat� atunci când în�l�imea maxim� de aspira�ie nu dep��e�te cca. 7.00 m.

(2) Drenajul liber descendent sau ascendent, prin foraje autodesc�rc�toare, reprezint� deasemenea o solu�ie frecvent utilizat�, dac� condi�iile hidrogeologice din amplasament suntfavorabile.

1.3. Termeni de referin�� În prezentul normativ se utilizeaz� urm�torii termeni de referin��:

1.3.1 Model hidrogeologic Acesta reprezint� forma de exprimare grafic�, bi sau tridimensional�, �i descriptiv�, din punct de vedere litofacial, structural �i parametric, a masivului de p�mânt în care se includ acviferele care interfereaz� cu lucr�rile de epuizment.

1.3.2 Acvifer Acviferul se refer� la volumul de p�mânt, de form� stratiform�, lenticular� sau masiv�, în care este cantonat� apa subteran�. Acviferul este delimitat, cel pu�in în baz�, de un strat impermeabil (culcu�).

Principalele tipuri de structuri acvifere sunt prezentate în figurile 1.1, 1.2 �i tabelul 1.1.

Fig.1.1: Schema clasific�rii straturilor acvifere

7

Pagina 6 / 58

Fig.1.2: Nivelul apei subterane în raport cu suprafa�a terenului

Tabelul 1.1: Tipuri de acvifere separate în func�ie de modul de închidere a structurii �i de nivelul apelor subterane

Tipul de acvifer Caracteristici

Acvifer freatic

Delimitat de strat impermeabil numai în culcu�. În partea superioar� acviferul este în leg�tur� direct� cu atmosfera

Cu nivel liber. Nivelul hidrostatic Nh este situat în interiorul stratului acvifer

Acvifer captiv

Delimitat de straturi impermeabile în culcu� �i în acoperi�

Sub presiune. Nivelul piezometric Np al apei subterane este situat în complexul de straturi deasupra acoperi�ului stratului acvifer

Cu nivel ascensional. Nivelul piezometric se afl� sub cota terenului. Cu nivel artezian. Nivelul piezometric se afl� deasupra cotei terenului.

1.4. Lista de simboluri În prezentul normativ se utilizeaz� urm�toarele simboluri: at - atmosfer� (bar) – unitate de m�sur� a presiuniiA - suprafa��; coeficient în rela�ia Allen-HazenC - coeficient de form�D - distan��Df - diametrul coloanei filtruluid - diametru, distan��d10 - diametrul granulelor din stratul de nisip, corespunz�tor con�inutului de 10%df - diametrul granulelor de nisip din coroana filtruluif - factorul filtruluiF - factor de form�Gf - grosimea coroanei filtranteH, h - în�l�imea coloanei de ap� într-un strat acvifer

Ha - în�l�imea coloanei de ap� în zona activ� a unui foraj într-un strat acvifer cunivel liber

8

Pagina 7 / 58

h0 - în�l�imea coloanei de ap� în forajhf - lungimea filtrului

�h - saltul de nivel (lungimea zonei de prelingere) în foraje executate în acvifere cunivel liber

i - gradient hidraulicicr - gradient hidraulic criticID - grad de îndesare a nisipuluik - coeficient de permeabilitateL, l - lungime (uzual); lungimea filtruluiM - grosimea unui strat acvifer captivMa - m�rimea zonei active în strat acvifer captiv, sub presiunen - porozitatea total�; num�r de ordinene - porozitatea efectiv�N - unitate de for�� (Newton)Nh - nivel hidrostaticNp - nivel piezometricNd - nivel dinamicp - presiuneq - debit specific; absorb�ie specific� de ap�Q - debit; absorb�ie de ap� (litri)R, R0 - raza de influen�� a unui foraj de pompareRp - rezisten�a de penetrare dinamic�ro - raza g�urii de forajr - distan�a de la axa unui foraj la un piezometru sau alt forajSr - gradul de umiditateS, S0, .. Sn - denivel�ri ale apei într-un foraj�S - saltul de nivel în foraje executate în acvifere sub presiune; varia�ie de nivel

între dou� denivel�riT - transmisivitate; timpTu - distan�a dintre nivelul dinamic din foraj �i culcu�ul stratului acvifert - temperatur� în scara Celsius; timp; adâncime de încastrare a unei palplan�eU, Un,Uf - grad de neuniformitate granulometric�u.L. - unitate Lugeon de absorb�ie a apei într-un foraj (1 uL � 1,5 10-5 cm/s)va - vitez� admisibil�V - volumVwc - volumul de ap� cedat�Vwr - volumul de ap� re�inut�x - distan�a de la axa forajului de turnare �i piezometru� - unghi de înclinare� - greutate specific�; greutate volumic��s - greutate specific� a scheletului mineral�w - greutate specific� a apei� - rezisten�a hidraulic� - raza echivalent� a unui grup de foraje - coeficient de form�� - corec�ia de temperatur�� - diametrul unui tub - unghi de frecare interioar�.

9

Pagina 8 / 58

1.5. Documente de referin��

Standarde Nr. crt. Indicativ Denumire

1. STAS 1913/5-85 Teren de fundare. Determinarea granulozit��ii 2. STAS 1913/6-76 Teren de fundare. Determinarea permeabilit��ii în laborator 3. STAS 1913/16-75 Teren de fundare. Determinarea gradientului hidraulic critic 4. SR EN 1536:2004 Execu�ia lucr�rilor speciale. Pilo�i fora�i 5. SR EN 1538:2002 Execu�ia lucr�rilor speciale. Pere�i mula�i

6. STAS 2745-90 Teren de fundare. Urm�rirea tas�rilor construc�iilor prin metode topografice

7. SR EN 1997-1:2004 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic�. Partea 1: Reguli generale

8. SR EN 1997-1:2004/AC:2009 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic�. Partea 1: Reguli generale

9. SR EN 1997-1:2004/NB–2007

Eurocod 7: Proiectarea geotehnic�. Partea 1: Reguli generale Anexa na�ional�

10. SR EN 1997-2:2007 Proiectarea geotehnic�. Partea 2: Investigarea �i încercarea terenului

11. SR EN 1997-2:2007/NB:2009

Proiectarea geotehnic�. Partea 2: Investigarea �i încercarea terenului. Anexa na�ional�

12. SR EN 1997-2:2007/AC:2010

Proiectarea geotehnic�. Partea 2: Investigarea �i încercarea terenului

13. SR EN 12063:2003 Execu�ia lucr�rilor geotehnice speciale. Pere�i din palplan�e

14. SR EN ISO 14688-1: 2004

Cercet�ri �i încerc�ri geotehnice. Identificarea �i clasificarea p�mânturilor. Partea 1: Identificare �i descriere

15. SR EN ISO 14688-1: 2004/AC:2006

Cercet�ri �i încerc�ri geotehnice. Identificarea �i clasificarea p�mânturilor. Partea 1: Identificare �i descriere

16. SR EN ISO 14688-2: 2005

Cercet�ri �i încerc�ri geotehnice. Identificarea �i clasificarea p�mânturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare

17. SR EN ISO 14688-2: 2005/C91:2007

Cercet�ri �i încerc�ri geotehnice. Identificarea �i clasificarea p�mânturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare

10

Pagina 9 / 58

(1) Permeabilitatea reprezint� proprietatea unui mediu poros de a fi traversat de c�tre un fluidsub influen�a unui gradient hidraulic �i se exprim� prin coeficientul de permeabilitate k.

(2) Pentru un mediu poros, coeficientul de permeabilitate reprezint� volumul V de ap� liber�care str�bate în intervalul de timp t� , dup� o direc�ie normal�, sec�iunea A, a curentului deap� sub un gradient hidraulic i:

���

���

�

TL

AitVk 1

(2.1)

Coeficientul de permeabilitate are dimensiunile unei viteze �i în mod curent se exprim� în cm/s, m/s sau în m/zi.

2.1.2 Porozitate n (1) Porozitatea total� se noteaz� cu simbolul n �i reprezint� raportul dintre volumul total Vp algolurilor �i volumul total al probei de p�mânt analizat. Porozitatea total� se exprim� înprocente din volumul total al probei de p�mânt:

� �%100VV

n p (2.2)

(2) Porozitatea remanent�, denumit� porozitate efectiv� (ne), reprezint� suma golurilor carecomunic� între ele �i prin care apa liber� poate circula, raportat� la volumul ini�ial V al probeide p�mânt:

� � nV

VVn pip

e �

%100 (2.3)

în care Vpi reprezint� volumul porilor închi�i.

2.1.3 Coeficient de cedare Kc Acest coeficient reprezint� raportul dintre volumul de ap� Vwc cedat� gravita�ional de c�tre un volum unitar V de p�mânt saturat, la o sc�dere unitar� a sarcinii hidraulice, �i volumul total al probei analizate:

� �%100V

VK wcc (2.4)

2.1.4 Coeficient de re�inere Kr Coeficientul de re�inere se define�te ca raportul dintre volumul de ap� Vwr re�inut� de scheletul mineral dup� drenarea liber� a apei �i volumul total V al p�mântului analizat:

� �%100V

VK wrr (2.5)

Pentru p�mânturile saturate (Sr=1) suma volumului de ap� cedat� gravita�ional �i volumul de ap� re�inut� de c�tre scheletul mineral este egal� cu volumul total al golurilor dintre granulele

CAPITOLUL 2. PARAMETRII HIDROGEOLOGICI UTILIZA�I ÎN CALCULELE DE DIMENSIONARE A SISTEMELOR DE EPUIZMENTE

2.1 Parametrii hidrogeologici

2.1.1 Permeabilitate k

11

Pagina 10 / 58

minerale care comunic� între ele. În cazul p�mânturilor saturate, suma coeficien�ilor de cedare �i de re�inere reprezint� coeficientul de porozitate total�:

� �%100 nV

VVKK wrwcrc

��

(2.6)

2.1.5 Transmisivitate T Acest parametru semnific� poten�ialul acviferului de a ceda sau înmagazina ap� �i se calculeaz� cu rela�ia:

� �zimMkT /2 (2.7)

în care k este coeficientul de permeabilitate iar M este grosimea stratului permeabil care cedeaz� sau înmagazineaz� ap�. Se m�soar� în m2/zi �i serve�te la estimarea debitelor ce pot fi pompate din forajele de epuizment, care traverseaz� stratul acvifer.

2.1.6 Gradient critic de antrenare hidrodinamic� icr (1) Gradientul hidraulic la care începe procesul de dislocare �i evacuare a particulelor fine dinp�mânturile granulare necoezive reprezint� gradientul critic de antrenare hidrodinamic� icr.Se determin� conform STAS 1913/16.

(2) Procesul de antrenare hidrodinamic� evolueaz� progresiv: începe cu sufozia �i continu� cueroziunea hidraulic�, pân� la pr�bu�irea structurii mediului permeabil (astfel cum suntdefinite la pct.2.14).

2.1.7 Absorb�ie de ap� q (1) Reprezint� m�sura permeabilit��ii �i se determin� prin injec�ii de ap� efectuate subpresiune, pe tronsoane din gaura forajului. Se calculeaz� cu rela�ia:

���

���

atmlitri

ptlQq

min(2.8)

(2) Unitatea de m�sur� a absorb�iei de ap�, q, este Lugeonul (u.L.).

(3) O unitate Lugeon (u.L.) reprezint� cantitatea de ap� Q=1 litru, absorbit pe un tronson culungimea 1l m din gaura forajului cu �= 50-70mm în timp de un minut sub presiunea deinjectare p= 10 at (100m coloan� de ap�).

(4) Unei unit��i Lugeon îi corespunde un coeficient de permeabilitate:� �scmk /105.1 5�� (2.9)

2.2. Execu�ia forajelor de investiga�ii hidrogeologice. Instala�ii de foraj (1) În practica de �antier se poate utiliza o gama larg� de instala�ii �i echipamente pentruexecutarea g�urilor de foraj, cu condi�ia ca acestea s� îndeplineasc� parametrii deperforman�� caracteristici acestor tipuri de lucr�ri.

(2) În figurile 2.1, 2.2 �i 2.3 se prezint� câteva exemple de instala�ii cu circuit hidraulic carese folosesc frecvent pentru executarea forajelor de epuizment.

12

Pagina 11 / 58

Fig. 2.1: Foraj cu circula�ie direct�, prin pompare Fig. 2.2: Foraj cu circula�ie invers�, prin aspira�ie

Fig. 2.3: Foraj cu circula�ie invers�, cu aer lift

(3) Pentru investiga�ii hidrogeologice, de regul�, se folose�te apa ca fluid de foraj, utilizândprocedeul cu tubare concomitent cu forarea pentru a men�ine stabilitatea nisipului purt�tor deap�. În practica de �antier, îns�, de cele mai multe ori forajele de pompare se execut� cu noroide foraj.

(4) Dup� executarea g�urii de foraj se introduce coloana de tubaj pân� în talpa acestuia �i seevacueaz� noroiul din interiorul coloanei prin sp�lare cu jet de ap�. În continuare, îninteriorul coloanei de tubaj se introduce coloana de filtre, prev�zut� cu centrori, �i pietri�ulm�rg�ritar pentru a realiza un filtru invers între stratul acvifer �i coloana filtrant�.

(5) În cazul în care programul de investiga�ii prevede testarea mai multor acvifere în acela�iforaj (figura 2.4), execu�ia forajului se va face începând de la suprafa��, cu diametrul cel maimare, pân� va fi traversat primul acvifer, dup� care gaura forat� va fi tubat� cu coloan�metalic�. Continuarea forajului se va face prin interiorul coloanei care închide primul acvifer,gaura forat� va fi tubat� pentru închiderea celui de al doilea strat acvifer �.a.m.d.

13

Pagina 12 / 58

2.3. Preg�tirea �i testarea forajelor de epuizment (1) Dac� programul de investiga�ii prevede testarea individual� a straturilor acvifere, estenecesar� închiderea fiec�rui strat cu coloan� plin�, conform figurii 2.4:

Fig. 2.4: Schema de tubare a unei g�uri de foraj. I, II, III straturi acvifere;

Np nivel piezometric

1

23

4

2

31

Fig. 2.5: Schema echip�rii unei g�uri de foraj cu coloan� filtru �i coroan� din material filtrant: 1 - coloan� filtru; 2 – coroan� din material filtrant; 3 – peretele g�urii de foraj; 4 - strat acvifer permeabil; 5 – strat impermeabil

(2) Testele de permeabilitate se efectueaz� ascendent, începând cu stratul de la baza g�urii deforaj. Se introduce coloana de pompare, prev�zut� cu filtre în dreptul stratului, care urmeaz�a fi testat, �i cu centrori pentru a fi coaxial� cu gaura forajului.

În jurul filtrului se realizeaz� o coroan� filtrant�, conform figurii 2.5, folosind criteriile de dimensionare a filtrelor prezentate în tabelul 2.1 (a se vedea �i Anexa A, care face parte integrant� din prezentul normativ).

(3) M�surarea denivel�rii apei în g�urile de foraj se realizeaz� cu dispozitive speciale,prev�zute cu cablu de lansare, care permit identificarea adâncimii nivelului apei din forajprintr-un semnal optic, acustic sau prin afi�aj digital.

14

Pagina 13 / 58

Tabelul 2.1: Criterii de dimensionare a filtrelor inverse pentru p�mânturi necoezive - exemplific�ri

Criteriu Condi�ii impuse Observa�ii

Terzaghi 15

15

85

15 54dd

dd ff � -

U.S. Bureau of Reclamation

1010

60 �dd

U ff

Pentru particulele de form� rotunjit�

4012581215

15

50

50 dd

sidd ff

Pentru particulele de form� col�uroas�

18630915

15

50

50 dd

sidd ff

Dac� Uf >10 se elimin� particulele mari din materialul folosit ca filtru pân� când este îndeplinit� condi�ia impus�: particulele din materialul filtrant cu d<0,074 mm s� nu dep��easc� 5%

Swek – Davidenkoff 2520

50

50

15

15 dd

sidd ff -

Sichardt 5450

50 �dd f -

Bertram 685

15 dd f -

Karpoff 10550

50 �dd f -

Standardul german DIN 4943

959010

60 ;5; dddddUf

dd

cc

f �

- dc este diametrul de calcul al particulelorcare constituie stratul care se protejeaz�;- dac� U>5 se corecteaz� curbagranulometric� prin eliminarea frac�iunilor mari pân� când U�5; - f reprezint� factorul filtrului, care esteegal cu 4 pentru foraje �i 8…10 pentru altetipuri de filtre

(4) Pentru efectuarea probei de permeabilitate se extrage coloana de tubaj pe în�l�imeacorespunz�toare stratului acvifer care va fi testat. Conform programului de testare, serealizeaz� prima treapt� de denivelare �i se pompeaz� apa pân� când curgerea intr� în regimsta�ionar �i apa pompat� este limpede. În mod asem�n�tor, se continu� testarea aceluia�i stratla urm�toarele dou� sau mai multe trepte de denivelare, conform programului prestabilit.

(5) Pentru pomparea apei din foraje pot fi utilizate pompe de aspira�ie (figura 2.6), pompesubmersibile ac�ionate electric, precum �i pompe cu aer-lift (figura 2.7).

15

Pagina 14 / 58

Fig. 2.6: Schema pomp�rii experimentale executat� cu pompa de aspira�ie amplasat� la suprafa��: 1 – sorb; 2 – conducta de admisie; 3 – pompa; 4 – vas pentru m�surarea debitului

Fig. 2.7: Pomp� cu aer lift: 1 – compresor de aer (p=5-6 at); 2 – conduct� de aer; 3 – sorb; 4 - coloan� de pompare prin care circula emulsie de aer cu ap�; 5 – dezaerator; 6- conduct� de ap�; 7 – vas pentru m�surarea debitului pompat

(6) Dup� testarea primului strat, coloana filtrant� se obtureaz� prin cimentare la nivelulstratului pompat, se retrage coloana de tubare care etan�eaz� urm�torul strat �i, în continuare,se procedeaz� asem�n�tor ca la primul strat (figura 2.8). Testarea selectiv� a straturiloracvifere se poate realiza �i în sistem descendent, executând câte un foraj pentru fiecare stratce urmeaz� a fi testat. Din punct de vedere tehnic, acest procedeu permite ob�inerea unorrezultate foarte bune dar necesit� cheltuieli mai mari �i durat� mai mare de timp pentruexecu�ie �i testare.

16

Pagina 15 / 58

Fig. 2.8: Succesiunea de testare a straturilor acvifere: a – testarea stratului I; b – testarea stratului II; c – testarea stratului III

1,2 – coloane de tubaj; 3 – coloana filtrant�; 4 – filtru din pietri� m�rg�ritar; 5 – conducta de refulare a apei pompate; 6 – dop din argil� sau ciment

2.4. Clasificarea forajelor hidrogeologice dup� gradul �i dup� modul de deschidere a stratului acvifer Clasificarea dup� gradul �i dup� modul de deschidere a stratului acvifer, precum �i schemele de execu�ie �i de echipare a forajelor hidrogeologice sunt prezentate în figura 2.9.

Dup� gradul de deschidere

Perfect Imperfect

Dup� modul de deschidere

Perfect Imperfect Perfect Imperfect

Scheme de execu�ie �i de echipare a forajelor

Observa�ii F�r� coloan� de filtru. Pere�ii g�urii de foraj sunt stabili.

Coloan� de filtru pe toat� grosimea sau numai pe o parte din grosimea stratului permeabil interceptat de gaura de foraj.

F�r� coloan� de filtru. Pere�ii g�urii de foraj sunt stabili.

Coloan� de filtru pe toat� grosimea sau numai pe parte din grosimea stratului permeabil interceptat de gaura de foraj.

Fig. 2.9: Clasificarea forajelor dup� gradul �i dup� modul de deschidere a stratului acvifer. Scheme de execu�ie �i de echipare a forajelor

17

Pagina 16 / 58

Fig. 2.10: Foraj singular

a. Foraj singular

� � � �SHSrRQ

hHrRQ

k�

�

2

lnln0

20

20

��(2.10)

Fig. 2.11: Grup de pompare cu unul sau dou� piezometre

b. Cu un singur piezometru

� �� �11

0

1

2

ln

SSHSSrrQ

k���

�

(2.11)

� �� �11

0111

2ln)2(ln)2(

lnSSHSS

rSHSrSHSR

������

(2.12)

c. Cu dou� piezometre

� �� �2121

1

2

2

ln

SSHSSrrQ

k���

�

(2.13)

� �� �2121

122211

2ln)2(ln)2(ln

SSHSSrSHSrSHSR

������

(2.14)

2.5.2 Foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber

Fig. 2.12: Definirea zonei active a unui foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber

(1) În cazul forajului imperfect apare no�iunea de zon� activ� care se define�te ca fiindadâncimea Ha, sub nivelul hidrostatic, pân� la care se resimte influen�a denivel�rii apei îngaura forajului.

18

2.5. Scheme �i formule uzuale pentru determinarea coeficientului de permeabilitate prin pompare din foraje

2.5.1 Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber

Pagina 17 / 58

(2) În func�ie de grosimea acviferului, adâncimea zonei active poate fi mai mare decâtgrosimea acestuia sau mai mic�.

a) Pentru Ha>H coeficientul de permeabilitate se calculeaz� cu formula luiForchheimer:

� � 4 00022

0

)(25.0)(

log73.0

SHhSH

SHrhSHH

rRQ

k

a

a

aa �

���

���

(2.15)

b) Pentru Ha<H coeficientul de permeabilitate se determin� cu aceea�i formul�, încare H se înlocuie�te cu Ha.

În rela�ia de mai sus se poate considera r0=0 daca r0�h0 �i aportul de debit prin fundul g�urii de foraj poate fi neglijat în raport cu debitul care intr� prin pere�ii laterali.

Grosimea zonei active Ha se poate calcula prin încerc�ri succesive cu rela�ia:

4 000 )(25.0121

SHhSH

SHrh

SH

a

a

a

a

���

��

�

(2.16)

sau din tabelul 2.2.

Tabelul 2.2: Determinarea zonei active Ha=f(S,h0)

ShS�0

0,2 0,3 0,5 0,8 1,0

ShH a

�01,30 1,60 1,70 1,85 2,00

2.5.3 Foraj perfect în strat acvifer sub presiune

Fig. 2.13: Foraj perfect în strat acvifer sub presiune

a. Foraj singular

MSrRQ

k 0

log366.0

(2.17)

19

Pagina 18 / 58

Fig. 2.14: Grup de pompare cu unul sau dou� piezometre

b. Cu un singur piezometru

� �1

1

log366.0

SSMrR

Qk

� (2.18)

� �1

011 logloglog

SSrSrS

R��

(2.19)

c. Cu dou� piezometre

� �21

1

2log366.0

SSMrrQ

k�

(2.20)

� �21

1221 logloglogSS

rSrSR��

(2.21)

2.5.4 Foraj perfect în strat acvifer mixt

Fig. 2.15: Foraj singular în strat acvifer mixt

a. Foraj singular

� �220

2

ln

ohMHMrRQ

k��

�

(2.22)

2.5.5 Foraj imperfect în strat acvifer sub presiune, infiltra�ii numai prin peretele forajului

Fig. 2.16: Foraj singular cu filtru înecat (l<0,3M)

a. Pentru l<0,3M

0

32.1log336.0r

llS

Qk (2.23)

20

Pagina 19 / 58

Fig. 2.17: Foraj singular cu filtru înecat (pentru l>0,3M)

b. Pentru l>0,3M

��

���

����

�

����

��

RMA

rM

lM

MSQk 4log4log2

2336.0

0

(2.24)

Factorul ���

���

MlfA se determin� grafic din figura 2.18.

Fig. 2.18: Grafic pentru determinarea factorului A

2.6. Raza de influen�� a forajelor hidrogeologice (1) Raza de influen�� se determin� prin pomp�ri experimentale folosind grupuri de foraje încare sunt incluse �i forajele piezometrice. De cele mai multe ori, îns�, pentru pomp�riexperimentale se folose�te un singur foraj. În acest caz pentru determinarea razei de influen��se utilizeaz� formule empirice stabilite printr-un num�r mare de determin�ri experimentale.

(2) Formulele empirice mai des utilizate în calculele hidrogeologice pentru determinarearazei de influen�� sunt redate în tabelul 2.3.

Tabelul 2.3: Formule uzuale pentru calculul razei de influen�� R[m]

Formula Unitatea de m�sur� pentru k Domeniu de aplicabilitate

kHSR 575 m/s Foraje executate în straturi acvifere cu nivel liber

kHSR 2 m/zi

kSR 3000 m/s Foraje executate în straturi acvifere sub presiune

kSR 2.10 m/zi

kHSR 2� � m/zi Strat acvifer cu nivel liber Sisteme de drenare de form� circular�, cu raza

� kSR 2.10� � m/zi Strat acvifer sub presiune

Nota�ii: H – în�l�imea apei în foraj; S – denivelare; k – coeficientul de permeabilitate; � – raza cercului pe care sunt amplasate forajele dintr-un grup care lucreaz� în interferen��.

21

Pagina 20 / 58

2.7. Metode expeditive pentru evaluarea permeabilit��ii in situ

2.7.1 Scheme de calcul propuse de Hvorslev a. Turnare cu nivel variabil, sub nivelul hidrostatic al acviferului (figura 2.19).

Fig. 2.19: Turnarea cu nivel variabil, sub nivelul hidrostatic

Fig. 2.20: Graficul de varia�ie în timp a vitezei de denivelare

2

1

12

ln)( H

HttF

Ak�

(2.25)

b. Turnare cu nivel constant, sub nivelul hidrostatic al acviferului (figura 2.21).

eFHqk

(2.26)

Fig. 2.21: Turnare cu nivel constant, sub nivelul hidrostatic

22

Pagina 21 / 58

În rela�iile (2.25) �i (2.26) A este aria sec�iunii coloanei de ap� din foraj (pentru foraj înclinat sec�iunea este o elips�); q - cantitatea de ap� care se infiltreaz� în stratul permeabil în intervalul de timp t2 - t1; F-factor ce depinde de condi�iile din zona p�trunderii apei din gaura forajului în stratul permeabil. Factorul F, pentru diverse scheme de foraj, se calculeaz� conform rela�iilor date în tabelul 2.4.

Tabelul 2.4. Scheme �i formule pentru calculul factorului F

Schema forajului Condi�ii Factorul F

A r0

Foraj cu coloan� de tubaj pân� la baz�. Roc� granular� sau stâncoas� cu permeabilitate uniform�

05,5 rF

B

Foraj cu coloan� de tubaj pân� la limita dintre permeabil �i impermeabil

04rF

C

Extinderea forajului pe o lungime L sub cap�tul coloanei de tubaj

���

����

���

20

2

0 41

2ln

2

rL

rL

LF �

D

Foraj extins pe lungimea L sub coloana de tubaj în roca granular� sau stâncoas�, stratificat�, cu permeabilitate orizontal� �i vertical�

0

ln

2

rmLLF �

vh kkm / �i 08rL �

E

Foraj care p�trunde pe adâncimea L sub coloana de tubaj care este încastrat� în stratul impermeabil superior �

��

����

���

20

2

0

1ln

2

rL

rL

LF �

F

Foraj cu coloan� de tubaj pân� la limita dintre permeabil �i impermeabil, cu partea inferioar� a coloanei umplut� cu nisip din stratul permeabil

0

0

41

4

rL

rF

��

G

Foraj cu coloan� de tubaj în stratul permeabil umplut� la partea inferioar� cu nisip din stratul permeabil 0

0

2111

5.5

rL

rF

��

23

Pagina 22 / 58

H

Foraj executat în strat omogen cu cavitate sferic� la baz�

04 rF �

2.7.2 Metoda Lefranc (1) Aceast� metod� se recomand� pentru evaluarea permeabilit��ii nisipurilor �i pietri�urilorcu permeabilitate � �scmk /10 2�� .

(2) Schema echipamentului de încercare prin procedeul Lefranc este redat� în figura 2.22. Îninteriorul unei coloane metalice de tubaj (1), din material u�or, cu diametrul de 50 mm,prev�zut� la baz� cu un �iu (2), se introduce o pr�jin� (3) care are la cap�t un trepan (4)prev�zut cu orificii (5) pentru circula�ia apei. Din hab� (6), cu ajutorul pompei (7), sepompeaz� ap� prin interiorul pr�jinii. Jetul de ap� care iese prin orificiile trepanului disloc�materialul de pe fundul g�urii permi�ând, prin ap�sare �i rotire u�oar�, înfigerea coloanei detubaj. Adâncimea g�urii s�pate sub �iul coloanei se recomand� s� fie de 50 cm. Apa care estepompat� prin interiorul pr�jinii iese prin spa�iul inelar dintre pr�jin� �i coloan� �i deverseaz�liber în hab�. Cantitatea de ap� absorbit� în stratul permeabil este egal� cu consumul din hab�,care reprezint� diferen�a dintre volumul de ap� injectat �i volumul de ap� reîntors la suprafa��.

(3) Cunoscând cantitatea de ap� absorbit� în strat, dimensiunile cavit��ii de sub �iul coloanei�i presiunea coloanei de ap� la nivelul stratului permeabil se poate evalua permeabilitateastratului pe care îl traverseaz� gaura forajului. Procedeul permite întocmirea unui graficcontinuu de varia�ie a pierderilor de ap� cu adâncimea, putându-se pune bine în eviden��straturile cu permeabilit��i diferite.

(4) Coeficientul de permeabilitate la nivelul unui strat se determin� cu rela�ia:

� �ChQsmk / (2.27)

în care: � �smQ /3 este debitul de ap� absorbit în strat; � �mh - presiunea apei în coloan�calculat� la nivelul apei subterane, exprimat� în metri coloan� de ap�; � �mC - un coeficient de form� care se calculeaz� în func�ie de forma �i dimensiunile d �i l ale cavit��ii de sub �iul coloanei de foraj.

24

Pagina 23 / 58

Fig. 2.22: Schema de m�surare a permeabilit��ii prin procedeul Lefranc: 1-coloana de tubaj; 2-�iu; 3-pr�jin�;4-trepan; 5-orificiu; 6-hab�; 7-pomp�

Fig. 2.23: Domeniul presiunilor, exprimate în metri coloan� de ap�, recomandate pentru m�sur�torile efectuate prin procedeul Lefranc

(5) Când cavitatea se asimileaz� cu o sfer�, valoarea coeficientului C se ia dC �2 �i rela�ia(2.27) devine:

dhQk�2

(2.28)

În cazul în care cavitatea se apreciaz� c� are o form� cilindric� cu lungimea l �i diametrul d, cu condi�ia ca 2/ �dl , valoarea coeficientului C se va lua astfel:

1C pentru 2/ dl 4C pentru 5.2/ dl 5C pentru 3/ dl

Presiunile recomandate pentru m�sur�tori prin procedeul Lefranc sunt func�ie de permeabilitatea terenului. Ca ordin de m�rime, presiunile care se recomand� s� fie folosite sunt redate în graficul din figura 2.23, fiind cuprinse între dreptele 1-1 �i 2-2.

În mod obi�nuit procedeul Lefranc se aplic� comod pân� la adâncimi de 25-30m, îns� adâncimile investigate pot ajunge la 60-70m �i chiar mai mult.

25

Pagina 24 / 58

2.8. Determinarea coeficientului de permeabilitate în laborator (1) Determinarea permeabilit��ii în laborator se face în conformitate cu prevederile STAS1913/6.

(2) O evaluare calitativ� a permeabilit��ii poate fi f�cut� �i pe baza curbei granulometrice anisipului (STAS 1913/5 �i SR EN ISO 14688-2), folosind rela�ia Allen-Hazen:

210dACk � (2.29)

care este valabil� pentru mmd 31.0 10 �� �i 510

60 �dd , în care A este o m�rime func�ie de

unit��ile de m�sur� în care se exprim� coeficientul de permeabilitate. Pentru k exprimat în m/zi, A=1.

În rela�ia (2.29), C este un coeficient care exprim� gradul de impurificare a nisipului cu frac�iune argiloas�. Are valori de ordinul a 1000-700 pentru nisip curat �i 700-500 pentru nisip cu argil�; d10 este diametrul efectiv al granulelor, în mm; � – corec�ia de temperatur� care se determin� cu rela�ia Ct003.070.0 �� .

(3) Înlocuind expresia corec�iei în rela�ia (2.29) se ob�ine:

)03.070.0( 0210 CtdACk � (2.30)

(4) Pentru varia�ia coeficientului de permeabilitate în limitele 1-8m/zi, rela�ia (2.28) conducela erori în plus de cca. 30 - 40%.

(5) Într-un caz simplificat, când se dispune numai de curba granulozit��ii nisipului, evaluareaordinului de m�rime al permeabilit��ii se poate face cu rela�ia:

� � 210/ dscmk (2.31)

în care 10d reprezint� diametrul în mm al granulelor corespunz�tor con�inutului de 10% (diametrul efectiv).

2.9. Calculul coeficientului mediu de permeabilitate în terenuri stratificate (1) În cazul terenurilor stratificate, alc�tuite din alternan�e de p�mânturi cu permeabilit��idiferite, dac� se cunoa�te coeficientul de permeabilitate ki al fiec�rui strat, atunci coeficientulmediu de permeabilitate mok al întregului complex pe direc�ia stratifica�iei se determin� curela�ia:

i

n

i

ii

n

imo

h

hkk

1

1

�

�

(2.32)

iar coeficientul mediu mvk , pe direc�ie perpendicular� pe stratifica�ie cu rela�ia:

i

in

i

i

n

imv

khh

k

1

1

�

� (2.33)

26

Pagina 25 / 58

(2) Coeficientul de permeabilitate mediu al întregului complex se calculeaz� cu rela�ia:

mvmom kkk (2.34)

Ordinul de m�rime al coeficientului de permeabilitate pentru unele tipuri de p�mânturi este dat în tabelul 2.5.

Tabelul 2.5: Valori orientative ale coeficientului de permeabilitate pentru unele p�mânturi

Tipul de p�mânt

Coeficientul de permeabilitate k[cm/s] Tipul de p�mânt Coeficientul de

permeabilitate k[cm/s]

Argil� 710��Pietri� cu matrice argiloas� pr�foas�

35 1010 �� �Praf fin �i mijlociu

57 1010 �� �Pietri� cu matrice

nisipoas� 24 1010 �� �

Praf mare 35 1010 �� � Pietri� cu nisip 12 1010 �� �

Nisip Fin 24 1010 �� � Bolov�ni� cu matrice

argiloas� nisipoas� 24 1010 �� �Mijlociu 23 1010 �� �

Mare 12 1010 �� � Bolov�ni� cu pietri� 110��

2.10. Saltul de nivel în foraje (1) Prin coborârea nivelului apei în gaura forajului, care intercepteaz� un strat acvifer,curgerea apei din strat în gaura forajului întâmpin� o rezisten�� care se materializeaz� subforma unei pierderi de sarcin� hidraulic� cunoscut� sub numele de salt de nivel piezometric,�S, în cazul acviferelor sub presiune, �i zon� de izvorâre sau în�l�ime de prelingere, �h, încazul acviferelor cu nivel liber.

(2) Rezisten�a hidraulic� total�, �0, reprezint� suma a dou� componente:�1 – rezisten�a hidraulic� datorat� imperfec�iunii forajului dup� gradul de deschidere; �2 – rezisten�a hidraulic� datorat� imperfec�iunii dup� modul de deschidere, care

reprezint� un cumul de rezisten�e datorate imperfec�iunilor filtrului, coroanei filtrante din jurul filtrului, contamin�rii stratului acvifer din zona adiacent� filtrului cu noroi de foraj, colmat�rii cu particule fine depuse în procesul de sufozie �.a.

(3) Evaluarea saltului de nivel este important� deoarece, f�r� luarea în considerare a acestuiparametru, se pot face erori de calcul privind coeficientul de permeabilitate al acviferului,debitul de pompare �i cotele de denivelare a apei subterane ce trebuie realizate conformproiectului de epuizment.

Pentru evaluarea saltului de nivel pot fi utilizate diverse scheme �i formule de calcul, astfel:

27

Pagina 26 / 58

2.10.1. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune

Fig. 2.24: Saltul de nivel în cazul forajului perfect executat în strat acvifer sub presiune

a. Rezisten�a hidraulic� a forajului

���

����

��

��

�

� 0

1

1

00 loglog3,2

rr

rr

SSSS n

n

n

nn

n (2.35)

b. Saltul de nivel (piezometric)

n

n

nn

rr

SSS1

10

log3,2 �

����

(2.36)

În rela�iile (2.35) �i (2.36), n reprezint� num�rul piezometrului.

2.10.2. Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber Pentru straturi acvifere cu nivel liber, saltul de nivel �h, cunoscut �i sub numele de zon� de izvorâre sau de prelingere, se poate calcula cu formula (3.13), nota�iile corespunzând figurii 2.25.

Fig. 2.25: Zona de prelingere �h în cazul forajului perfect dup� gradul de deschidere executat în strat acvifer cu nivel liber

020

0

)51.0/

log73.0( hhkQ

rkQh ���� (2.37)

2.10.3. Foraj imperfect dup� gradul �i dup� modul de deschidere. Pompare în regim permanent (1) În cazul forajelor imperfecte dup� gradul de deschidere figura 2.26 rezisten�a hidraulic�total� se determin� în func�ie de: pozi�ia filtrului în raport cu patul �i acoperi�ul stratuluiacvifer, conform tabelului 2.6; raportul dintre grosimea stratului acvifer �i razaforajului 0/ rM ; de raportul dintre lungimea filtrului �i grosimea stratului Ml / (figura 2.27).

28

Pagina 27 / 58

Fig. 2.26: Foraj imperfect dup� gradul de deschidere

Tabelul 2.6: M�rimea zonei oarbe C a coloanei filtrante în func�ie de pozi�ia filtrului în stratul acvifer

Caracteristicile stratului acvifer Pozi�ia filtrului

Cu nivel liber În interiorul stratului 000 lHC ��

Adiacent patului impermeabil 000 lHC �

Sub presiune Adiacent acoperi�ului impermeabil 0C În interiorul stratului lMC ���0Adiacent patului impermeabil lMC �

a. Filtru adiacent patului sau acoperi�ului stratului acviferDac� pomparea se execut� în regim permanent �i filtrul este adiacent patului sau acoperi�ului stratului acvifer sub presiune, rezisten�a hidraulic� total� se determin� din tabelul 2.7.

Pentru stratul acvifer cu nivel liber, determinarea rezisten�ei hidraulice totale se face tot pe baza tabelului 2.7, înlocuind 2/2/ 0000 SllsiSHM �� , în care nota�iile corespund figurii 2.25.

b. Filtrul în interiorul stratului acviferCând filtrul este situat în interiorul stratului acvifer sub presiune, rezisten�a hidraulic� total� se determin� din graficele prezentate în figura 2.27 �i din datele din tabelul 2.7. Pentru straturi acvifere cu nivel liber se folosesc acelea�i grafice utilizând

.2/,,2/ 001000 SCCsillSHM ��

Pentru calculul coeficientului de permeabilitate în func�ie de caracteristicile forajului �i ale stratului acvifer se folosesc rela�iile din tabelul 2.8.

29

Pagina 28 / 58

M/r0=

M/r0=M/r0=

Fig. 2.27: Grafice pentru determinarea rezisten�ei hidraulice totale, �0, pentru cazul când filtrul este situat în interiorul stratului acvifer sub presiune

Tabelul 2.7: Valorile rezisten�ei hidraulice totale, �0, în cazul unui strat acvifer sub presiune în care filtrul este adiacent patului sau acoperi�ului stratului

0/ rM0,5 1 3 10 30 100 500 1000 2000

Ml /0,05 0,00212 0,0675 1,150 6,300 17,750 39,95 63,00 74,50 84,50 0,1 0,00195 0,0610 1,020 5,200 12,250 21,75 35,10 40,90 46,75 0,3 0,0148 0,0454 0,645 2,395 4,600 7,25 10,90 12,45 14,10 0,5 0,00085 0,0247 0,328 1,130 2,105 3,25 4,82 5,50 6,20 0,7 0,00027 0,0084 0,119 0,440 0,845 1,34 2,01 2,29 2,59 0,9 0,0002 0,0008 0,026 0,064 0,151 0,27 0,43 0,51 0,58 1,0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tabelul 2.8: Formule pentru calculul coeficientului de permeabilitate

Stratul acvifer Formula Observa�ii

Cu nivel liber � �0

0

2

ln0

SHSrRQ

k�

���

����

��

�

Foraj singular

� �� �2121

211

2

2

ln

SSHSSrrQ

k���

���

����

���

�

Foraj cu dou� piezometre

Sub presiune 0

0

2

ln0

MSrRQ

k�

���

����

��

Foraj singular

� �21

21

2

2

ln1

SSMrrQ

k�

���

����

���

�

Foraj cu dou� piezometre

30

Pagina 29 / 58

� �smkva /15

(2.38)

(2) Din practica hidrogeologic� s-a constat c� rela�ia (2.38) conduce la valori prea mari alevitezei admisibile. Se recomand� ca pentru viteza admisibil� s� se foloseasc� rela�ia:

� �smkkva /6030

� (2.39)

(3) Debitul maxim ce poate fi extras dintr-un foraj este:

� �smvhrQ af /2 30max � (2.40)

în care fh reprezint� lungimea filtrului prin care apa p�trunde în gaura forajului.

2.11.2. Rela�ia lui Truelsen (1) Aceast� rela�ie �ine seama de granulozitatea nisipului din stratul acvifer. inând seama dediametrul eficace 10d al nisipului din stratul acvifer, viteza admisibil� se determin� cu rela�ia lui Truelsen, astfel:

� �smd

va /280

10 (2.41)

în care 10d se ia în mm.

(2) Debitul maxim ce poate fi extras din foraj, se determin� cu rela�ia:

� �smdhrQ f /280

2 3100max � (2.42)

fh fiind lungimea coloanei filtrante prin care apa p�trunde în gaura forajului.

2.12. Denivelarea critic� a apei în forajul de epuizment (1) Din motive de pruden��, pentru a nu exista riscul ini�ierii proceselor de antrenarehidrodinamic� a nisipului din stratul acvifer, în practica de �antier se recomand� cadenivelarea maxim� în timpul pomp�rii s� nu dep��easc� jum�tate din în�l�imea coloanei deap� din foraj:

2/HScr (2.43)

În tabelul 2.8, r1 �i r2 reprezint� distan�ele de la forajul central la piezometre, iar �1 �i �2 sunt rezisten�ele hidraulice calculate între forajul F0 �i un piezometru pn sau dintre dou� piezometre (pn – pn+1)

(2) Un exemplu de calcul al în�l�imii de izvorâre (prelingere) este dat în Anexa A, care face parte integrant� din prezentul normativ.

2.11. Viteza de admisie a apei în gaura de foraj �i debitul critic de epuizment

2.11.1 Rela�ia lui Sichardt (1) Pentru evaluarea ordinului de m�rime al vitezei admisibile cu care apa intr� în gaura forajului, f�r� a influen�a negativ starea fizic� a stratului acvifer �i a filtrului invers din jurul g�urii, se poate aplica rela�ia lui Sichardt:

31

Pagina 30 / 58

Coeficientul de neuniformitate

Gra

dien

tul h

idra

ulic

i

Fig. 2.28: Determinarea gradientului critic în func�ie de coeficientul de neuniformitate al nisipurilor

(2) Gradientul critic de antrenare hidrodinamic� se determin� în laborator conform STAS1913/16. Atât pentru gradientul critic determinat din diagrama Istomina, cât �i pentru vitezacritic� de antrenare hidrodinamic� se ia un coeficient de siguran�� C=1,5 - 2.

(3) Pentru diminuarea riscului de antrenare hidrodinamic� a nisipului din stratul acvifer,pompele submersibile folosite la epuizment se pozeaz� la cel pu�in 1,00m deasupra limiteisuperioare a stratului de nisip sau în zona filtrului, în dreptul unui segment de coloan� oarb�cu lungime de minim 1,50m (v. figura A-2 din Anexa A, care este parte integrant� dinprezentul normativ).

2.14. Formele de manifestare a procesului de antrenare hidrodinamic� a nisipurilor În func�ie de viteza de curgere a apei prin mediul poros, care este condi�ionat� de m�rimea coeficientului de permeabilitate �i de gradientul hidraulic, antrenarea hidrodinamic� a particulelor solide se poate manifesta sub form� de sufozie, eroziune, afuiere, rupere hidraulic� �i lichefiere.

2.14.1. Sufozie Fenomenul de sufozie se manifest� prin dislocarea �i transportul particulelor fine prin spa�iile intergranulare, f�r� ca structura de rezisten�� a p�mântului s� fie deranjat�. În domeniul de desf��urare a fenomenului de sufozie permeabilitatea p�mântului cre�te. Peste o anumit� limit� de producere a sufoziei, structura p�mântului cedeaz� prin pr�bu�ire. P�mânturile cele mai vulnerabile la sufozie sunt nisipurile afânate, cu un grad mare de neuniformitate.

2.14.2. Eroziune intern� (1) În unele situa�ii, �i în special la contactul construc�iilor cu terenul nisipos, prin ac�iuneeroziv�, curen�ii subterani pot produce goluri cu dimensiuni variabile. Aceste goluri suntfoarte periculoase pentru stabilitatea construc�iilor, necesitând m�suri imediate de stopare afenomenului prin injec�ii cu suspensii solide sau produse chimice, reducerea gradientului decurgere a apei subterane �.a.

32

2.13. Evaluarea riscului de antrenare hidrodinamic� a nisipului (1) Pentru evaluarea gradientului hidraulic de antrenare hidrodinamic� a nisipului, în func�ie de coeficientul de neuniformitate, se poate utiliza diagrama Istomina (figura 2.28).

Pagina 31 / 58

(2) Eroziunea se produce regresiv, începând de la suprafe�ele libere c�tre interiorul masivuluide p�mânt, curentul de ap� antrenând în mi�care frac�iuni granulometrice din ce în ce maimari, în func�ie de viteza de curgere. În jurul golurilor create prin eroziune se realizeaz� unfiltru invers care, uneori, poate contribui, într-o oarecare m�sur�, la refacerea stabilit��iip�mântului.

(3) Fiec�rui tip de p�mânt îi corespunde o vitez� critic� de eroziune �i antrenarehidrodinamic�. Aceast� vitez� depinde, pe de o parte, de dimensiunile granulelor din care estealc�tuit p�mântul respectiv, iar pe de alt� parte de for�ele de coeziune care �in legate între eleparticulele minerale. Viteza critic� de eroziune scade odat� cu reducerea dimensiuniigranulelor minerale, dar la un moment dat, sc�zând în continuare dimensiunile granulelor,încep s� ac�ioneze din ce în ce mai mult for�ele de coeziune, ceea ce necesit� o vitez� decurgere mai mare pentru a se produce eroziunea.

2.14.3. Afuiere Afuierea reprezint� un proces de eroziune hidrodinamic� a p�mânturilor necoezive (nisip �i pietri�) generat de curgerea apelor de suprafa�� sau a curen�ilor subterani concentra�i la contractul cu elementele unei construc�ii.

2.14.4. Ruperea hidraulic� �i refularea nisipului (1) Fenomenul se produce în cazul unor terenuri stratificate atunci când deasupra acviferuluicaptiv, sub presiune, sarcina geologic� devine mai mic� decât presiunea acviferului

(2) Dac� presiunea acviferului dep��e�te sarcina geologic�, straturile de deasupra acestuiaîncep s� se deformeze prin încovoiere, apar fisuri �i cr�p�turi în bolt� �i în final pot ceda prinrupere rapid�. Concomitent cu ruperea acestui pachet de straturi, nisipul din stratul acvifersubiacent poate s� treac� brusc în stare de fluidizare �i s� refuleze în groapa de excavare subforma unei mase fluide de nisip cu ap�.

(3) Refularea nisipului este un fenomen care se produce foarte rapid. Dac� nu se anticipeaz��i nu se iau m�surile necesare, refularea nisipului poate surprinde utilajele �i personalulmuncitor care lucreaz� în gropi de excavare, galerii, canale �.a. Aten�ie deosebit� trebuieacordat� �i forajelor care traverseaz� straturi de nisip afânat, deoarece denivelarea apei îngaura de foraj sub o anumit� cot� poate crea gradien�i hidraulici capabili s� declan�ezerefularea nisipului în gaura forajului �i colmatarea par�ial� a forajului respectiv.

2.14.5. Lichefiere (1) Lichefierea reprezint� fenomenul de pierdere a capacit��ii portante a nisipurilorsubmersate când acestea sunt supuse la ac�iuni dinamice ciclice provocate de cutremure,explozii puternice, utilaje care produc vibra�ii, trafic feroviar �i auto intens �.a. �i se datoreaz�cre�terii presiunii apei din pori, reducerii frec�rii dintre granulele minerale �i fluidizareanisipului.

(2) Evaluarea poten�ialului de trecere a nisipului în stare de lichefiere se poate face conformreglement�rilor tehnice specifice, în vigoare, privind p�mânturile necoezive, lichefiabile.

33

Pagina 32 / 58

(1) Metodologiile de lucru adoptate la realizarea excava�iilor în prezen�a apei subteranedepind de o serie de factori între care se men�ioneaz� dimensiunile construc�iilor, adâncimeade fundare a acestora, natura terenului de fundare �.a.

(2) În prezent echipamentele tehnice �i tehnologiile de lucru folosite în mod curent pe�antierele de construc�ii permit realizarea funda�iilor directe la adâncimi mari, în condi�iigeologice �i hidrogeologice dintre cele mai dificile.

(3) Cu titlu informativ în figura 3.1 se prezint� variante orientative de alegere a solu�iilor decoborâre a nivelului apei subterane în func�ie de granulozitatea �i permeabilitateap�mânturilor în care urmeaz� s� fie realizate funda�iile (SR EN 14688-1 �i SR EN 14688-2).

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100

d (mm)

Fig. 3.1: Grafic orientativ pentru alegerea solu�iilor de coborâre a nivelului apei subterane în func�ie de granulozitatea �i permeabilitatea p�mânturilor

Simbolurile din figura 3.1 au urm�toarele semnifica�ii:

A: Drenaj impracticabil. Posibil� evacuarea prin pompare direct� a apei colectat� în s�p�tura deschis�

B: Electroosmoz�, eventual filtre aciculare cu vacuum C: Filtre aciculare D: Pompare din foraje echipate cu filtre

34

CAPITOLUL 3. PRINCIPII GENERALE DE PROIECTARE A UNUI SISTEM DE EPUIZMENTE

3.1. Alegerea metodei de epuizment în func�ie de granulozitatea �i permeabilitatea p�mântului din stratul acvifer La elaborarea proiectelor de epuizment vor fi respectate exigen�ele din reglement�rile tehnice referitoare la cerin�ele de proiectare, execu�ie �i monitorizare a excava�iilor adânci în zone urbane, în vigoare, precum �i cele din standardele SR EN 1997-1 �i SR EN 1997-2.

Pagina 33 / 58

E: Solu�ii combinate, precum: - Pomparea apei din foraje echipate cu filtre;- Executarea excava�iilor direct sub ap�, cu dragline, graifere, instala�ii de dragare, etc.;- Evacuarea apei din incinte etan�e cu pere�i verticali, realizate din palplan�e (SR EN

12063), pilo�i fora�i (SR EN 1536), pere�i mula�i (SR EN 1538) sau ecrane de injec�ii (ase vedea reglement�rile tehnice specifice, în vigoare, privind tratarea rocii de funda�ie aconstruc�iilor hidrotehnice prin inject�ri în foraje de drenaj);

- Drenaj descendent prin foraje autodesc�rc�toare, dac� exist� un strat inferior care s�poat� prelua debitul de scurgere gravita�ional� a apei din incint�.

3.2. Descrierea metodelor de epuizment

3.2.1. Epuizment direct din excava�ii a. Excava�ii cu taluzuri nesprijinite

(1) Excava�iile cu taluzuri nesprijinite (figura 3.2) se pot executa, de regul�, pentru gropi defundare cu adâncime relativ mic� sub nivelul apei subterane. Condi�iile în care se aplic� acestsistem de epuizment sunt determinate, pe de o parte, de limitarea afluxului de ap� în groapade excavare, pentru a nu îngreuna desf��urarea s�p�turilor, iar pe de alt� parte de asigurareaunor gradien�i de curgere la ie�irea apei din taluzuri mai mici decât gradientul critic deantrenare hidrodinamic� a particulelor solide care intr� în constitu�ia p�mântului respectiv.

(2) La stabilirea tehnologiilor de execu�ie în acest sistem de excavare este necesar�verificarea stabilit��ii taluzurilor, cu luarea în considerare a influen�ei curbei de exfiltra�ie aapei din masivul de p�mânt c�tre s�p�tur�.

(3) Metoda de epuizment direct din groapa de excava�ie cu taluzuri nesprijinite poate fiaplicat� numai în cazul în care stabilitatea taluzurilor libere poate fi asigurat� pe toat� duratade desf��urare a epuizmentului.

Fig. 3.2: Coborârea nivelului apei subterane prin epuizment direct din s�p�tur�

(4) Pentru evaluarea ordinului de m�rime al afluxului de ap� în groapa de excavare printaluzuri �i prin fundul s�p�turii se poate utiliza formula:

qAoramQ ]/[ 3 (3.1)

în care: q [m3/or�·m2] este un debit specific ale c�rui valori, în func�ie de granulozitatea nisipurilor, sunt redate în tabelul 3.1, iar A [m2] este suprafa�a gropii de excavare, prin care se produce exfiltra�ia.

35

Pagina 34 / 58

Tabelul 3.1: Valori orientative pentru q în func�ie de granulozitatea nisipului

Tipul de p�mânt Valoarea debitului specific q [m3/or�·m2]

Nisip fin 0,10 - 0,20 Nisip mijlociu 0,20 - 0,50 Nisip mare 0,50 - 2,00

(5) La executarea gropilor de excavare în p�mânturi coezive, pu�in permeabile, esteobligatorie investigarea straturilor acvifere de sub fundul gropii pentru a lua m�surilenecesare în cazul unor subpresiuni, care, dac� dep��esc sarcina geologic�, ar putea conduce laruperea vetrei excava�iei.

(6) Când excavarea gropilor cu taluzuri nesprijinite se face în p�mânturi necoezive, de tipulnisipurilor grosiere �i pietri�urilor, unghiul � al taluzului provizoriu se poate evalua cu rela�ia:

!" tgtg 2/1 (3.2)în care ! este unghiul de frecare intern� al materialului necoeziv, în stare uscat�.

b. Excava�ii executate în incinte etan�e cu pere�i verticali

(1) În cazul p�mânturilor necoezive, precum �i al p�mânturilor slab coezive, de tipulprafurilor �i nisipurilor pr�foase, excava�iile sub nivelul apei subterane se execut� obligatoriusub protec�ia unor sprijiniri.

(2) Cele mai uzuale metode de protec�ie a excava�iilor care se execut� sub nivelul apeisubterane sunt reprezentate prin ecrane verticale din pere�i mula�i, pilo�i secan�i sau ecranedin palplan�e de diverse tipuri.

(3) Elementele de sprijinire au dublu rol: ca elemente de rezisten�� capabile s� preiaîmpingerea p�mântului pentru a putea executa s�p�turile cu taluzuri verticale �i ca elementede etan�are pentru reducerea afluxului de ap� c�tre s�p�tur�.

(4) Dimensionarea sistemelor de sprijinire depinde de m�rimea sarcinilor pe care acesteatrebuie s� le preia din împingerea p�mântului, de necesitatea de a asigura reducerea afluxuluide ap� în excava�ii pân� la o limit� acceptabil� �i de coborârea gradientului hidraulic subvaloarea gradientului critic la care se poate declan�a antrenarea hidrodinamic�.

(5) Sprijinirile pot s� str�bat� în întregime stratul permeabil �i s� se încastreze în stratulimpermeabil (figura 3.3a) sau pot s� str�bat� stratul permeabil numai pe o anumit� adâncimedac� acesta are grosime mare (figura 3.3b).

Fig. 3.3: Excava�ii executate sub protec�ia ecranelor de etan�are �i sprijinire: a- ecranul este încastrat în roc� impermeabil� (ecran perfect); b-ecranul se opre�te în stratul

permeabil (ecran imperfect)

36

Pagina 35 / 58

(6) În primul caz, dac� elementele de sprijinire sunt bine încastrate în stratul impermeabil,epuizmentul din interiorul excava�iei trebuie f�cut numai pentru volumul rezidual de ap�liber� care satureaz� porii p�mântului de sub nivelul ini�ial al apei subterane �i pentrueventualele exfiltra�ii care se mai produc prin zone de imperfec�iune a ecranului (rosturiledintre panourile pere�ilor mula�i, printre pilo�ii secan�i sau palplan�e �.a.).

(7) În cel de-al doilea caz, epuizmentul trebuie s� asigure evacuarea atât a volumului rezidualde ap� din incint�, cât �i afluxul de ap� care se produce prin �i pe sub ecran.

(8) Adâncimea de încastrare a elementelor de sprijin se determin� astfel încât s� fiesatisf�cute dou� condi�ii:

a) s� fie preluat� în întregime împingerea p�mântuluib) s� fie eliminat riscul de antrenare hidrodinamic� a nisipului din fundul s�p�turii.

(9) Conform schemei din figura 3.4, la o denivelare h lungimea minim� a liniei de curent este:thl 2� (3.3)

�i corespunde gradientului hidraulic maxim:

thhi

2max �

(3.4)

(10) Dac� icr este gradientul critic la care nisipul începe s� fie antrenat, pentru a nu se producefenomenul de antrenare este necesar ca imax < icr. Dac� se are în vedere �i un coeficient desiguran�� C, condi�ia de asigurare a stabilit��ii nisipului la fenomenul de antrenare se poatescrie sub forma:

Cii crmax (3.5)

Fig. 3.4: Adâncimea de încastrare a ecranului sub fundul gropii pentru a evita antrenarea hidrodinamic�

inând seama de rela�ia (3.4) prin care se stabile�te gradientul critic de antrenare hidrodinamic� corespunz�tor unui curent ascendent, pentru valorile obi�nuite ale caracteristicilor fizice ale p�mânturilor: n=40% �i #s=26.5kN/m3, prin egalarea rela�iilor (3.4). �i (3.5), aproximând icr=1, rezult� adâncimea minim� de încastrare a elementului de sprijin �i etan�are sub fundul excava�iei:

)1(2

� Cht (3.5)

În mod obi�nuit se ia în considerare un coeficient de siguran�� C=2 �i rela�ia (3.6) devine: � �mht 2/ (3.6)

37

Pagina 36 / 58

��

��

thh�

Hth �

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95

0,00 1,02 0,80 0,67 0,58 0,50 0,42 0,38 0,31 0,24 0,20 0,25 1,08 0,84 0,70 0,60 0,52 0,45 0,39 0,32 0,25 0,21 0,50 1,12 0,89 0,74 0,64 0,56 0,48 0,41 0,34 0,27 0,22 0,75 1,20 0,95 0,81 0,70 0,61 0,53 0,46 0,39 0,3 0,23 1,00 1,39 1,13 0,98 0,88 0,78 0,70 0,61 0,52 0,42 0,36

c. Excava�ii executate cu taluzuri libere, sub protec�ia ecranelor de etan�are(1) În cazul unor funda�ii adânci care trebuie s� se execute sub nivelul apei subterane, înorizonturi acvifere puternic permeabile, excava�iile se execut� sub protec�ia unor ecraneetan�e care, de regul�, se duc pân� la primul strat impermeabil situat sub cota de fundare(figura 3.5). Deoarece în acest caz ecranele au rolul de a asigura numai etan�area terenuluipermeabil, de regul�, acestea se execut� din noroi autoînt�ritor.

(2) Distan�a d de la limita s�p�turii pân� la ecranul de etan�are se stabile�te pe baz� de calculede stabilitate a taluzurilor. Distan�a d trebuie s� fie suficient de mare ca în cazul produceriiunor alunec�ri ale taluzurilor s� nu fie afectat ecranul.

Fig. 3.5: Amplasarea ecranului de etan�are fa�� de taluzul excava�iei: a-sec�iune; b-vedere în plan; 1-ecran de etan�are; 2-pomp� de epuizment

38

Pentru calculul afluxului de ap� în groapa de excavare se poate utiliza formula:

Q[m3 /ora]� qkhL (3.7)

în care q� f � h � t ; h � este un debit specific adimensional dat în tabelul 3.2; k[m / ora] -H h � tcoeficientul de permeabilitate, h [m] – denivelarea �i L [m] – lungimea peretelui de sprijin.

Tabelul 3.2: Valorile debitului specific adimensional q=f(H,h,t)

Pagina 37 / 58

(3) Dac� ecranul este bine executat, volumul de ap� Vw ce trebuie evacuat prin pomparedirect� se poate evalua cu rela�ia:

VnmV ew 1001][ 3 (3.8)

în care ne este porozitatea efectiv� a p�mântului din incint�, pân� la cota de excavare, iar V [m3] volumul de p�mânt din incint�, situat între nivelul apei subterane �i fundul s�p�turii.

(4) În cazul în care nu se poate asigura o etan�are perfect� a incintei, datorit� varia�ieilitologice a orizontului acvifer, în interiorul incintei de ecrane se pot executa �i foraje deepuizment sau se pot folosi filtre aciculare (figura 3.6).

(5) Dup� executarea ecranului de etan�are, excavarea terenului se poate face concomitent cuevacuarea apei remanente din volumul de p�mânt cuprins în spa�iul din interiorul incintei deecrane, cu condi�ia ca denivelarea apei subterane s� aib� un avans fa�� de cota excava�iei, deminimum 1,50 - 2,00 m.

Fig. 3.6: Scheme de lucru în cazul în care ecranul de etan�are este imperfect: a-cu foraje de epuizment; b-cu filtre aciculare

3.2.2. Epuizment prin foraje amplasate pe conturul excava�iei (1) Acest procedeu de coborâre a nivelului apei subterane este foarte des folosit la executareaexcava�iilor �i const� din realizarea forajelor de epuizment amplasate pe conturul excava�iei�i pomparea simultan� a acestora.

(2) Proiectarea unui sistem de denivelare a apei subterane prin foraje de epuizment trebuie s�stabileasc� num�rul de foraje necesare �i distan�a optim� dintre acestea astfel încât, prinpompare simultan�, s� se poat� realiza coborârea apei subterane pân� la cote stabilite înprealabil.

3.2.3. Epuizment cu instala�ii de filtre aciculare (1) Procedeul de depresionare a straturilor acvifere cu ajutorul filtrelor aciculare se aplic� lap�mânturile slab coezive, de tipul prafurilor nisipoase �i nisipurilor fine pr�foase, cupermeabilitate relativ sc�zut�, susceptibile de antrenare hidrodinamic�.

39

Pagina 38 / 58

Fig. 3.7: Schem� de principiu pentru un cap�t de înfigere a unui filtru acicular: a-în timpul înfigerii; b-în timpul depresion�rii stratului acvifer

(2) În principiu, metoda de depresionare cu filtre aciculare const� în introducerea în teren,prin ap�sare, batere, vibrare sau sp�lare cu jet de ap� sub presiune, a unor �evi cu diametrul de2-3” (ø=5÷7.5cm), prev�zute la cap�tul inferior cu un tub filtrant de 1-2m lungime, din �eav�de o�el perforat� �i înf��urat� cu o sit� din sârm� inoxidabil�. Tubul filtrant are la parteainferioar� un �iu de forma unui pivot care favorizeaz� înfigerea filtrului în p�mânt.

(3) În cazul folosirii jetului de ap� pentru înfigerea filtrului, pivotul de la partea inferioar� atubului filtrant este prev�zut cu o supap� care permite trecerea apei într-un singur sens,conform figurii 3.7.

(4) Înfigerea filtrului prin ap�sare, batere sau vibrare are dezavantajul c� p�mântul din jurulfiltrului se îndeas�, ceea ce are drept consecin�� reducerea porozit��ii �i, implicit, reducereapermeabilit��ii.

(5) Introducerea filtrului prin jet de ap� sub presiune prezint� o serie de avantaje tehnice carefac ca acest sistem s� fie preferat. Modul de introducere a filtrelor prin jet de ap� sub presiuneeste ilustrat în figura 3.8.

40

Pagina 39 / 58

Fig. 3.8: Succesiunea fazelor de înfigere a filtrelor aciculare cu jet de ap� sub presiune: 1-filtru acicular; 2-furtun; 3-filtru invers; 4-dop de argil�

(6) Jetul de ap� introdus sub presiune de la 5-6 at pân� la maxim 8-10at, disloc� materialul �iprovoac� antrenarea acestuia c�tre suprafa�a terenului, prin exteriorul �evii. În func�ie deviteza curentului ascendent sunt transportate cu prioritate particulele fine creându-se în jurul�evii, pe o raz� de 15-25cm, un filtru invers. Pe m�sura disloc�rii �i antren�rii materialului dec�tre jetul de ap�, filtrul acicular p�trunde în teren sub greutatea proprie, fiind dirijat �imanevrat de c�tre un muncitor.

(7) Denivelarea apei în filtrul acicular se poate face prin aspira�ie de la suprafa�� cu ajutorulpompelor.

(8) Dac� permeabilitatea terenului este mic�, cum este în cazul prafurilor nisipoase �inisipurilor fine pr�foase, la suprafa�a terenului, în jurul �evii filtrului, pe o adâncime de 1.0-1.5m, se realizeaz� prin batere un dop de argil� (figura 3.8). Filtrul se conecteaz� la o pomp�de vacuum care creeaz� o diferen�� de presiune între stratul acvifer �i interiorul filtruluiacicular de pân� la 0.7-0.8at, favorizând trecerea for�at� a apei din strat în instala�ia de filtre.

Fig. 3.9: Dispunerea electrozilor în cazul dren�rii electroosmotice

41

Pagina 40 / 58

(9) În cazul p�mânturilor fine nisipoase, pr�foase, cu un procent mai ridicat de particule fineargiloase, p�mânturi care cedeaz� mai greu apa, aplicarea vacuumului poate fi înso�it� dedrenarea electroosmotic�.

(10) Drenarea electroosmotic� se bazeaz� pe crearea unei diferen�e de poten�ial între doielectrozi metalici introdu�i în teren, dintre care unul, catodul, îl constituie �eava filtruluiacicular, conectat� la polul negativ al unei surse de curent continuu de 30-60 vol�i, aceastaputând fi un convertizor de sudur� electric� sau un grup electrogen iar cel�lalt, anodul, oborn� sau �eava metalic� conectat� la polul pozitiv al unei surse de curent (figura 3.9).

Fig. 3.10: Schema de amplasare a filtrelor acciculare pe conturul excava�iei

(11) Prin crearea unei diferen�e de poten�ial între cei doi electrozi, apa din porii p�mântului,împreun� cu cationii metalici se deplaseaz� c�tre catod, adic� spre filtrele aciculare, m�rindeficacitatea acestora.

(12) Adâncimea de introducere a filtrelor aciculare este de ordinul a 5-9m iar denivel�rilemaxime ce se ob�in la peretele filtrului sunt de ordinul a 3-5m.

(13) Pentru coborârea nivelului apei subterane se folosesc baterii de filtre aciculare dispusepe conturul excava�iei, conform schemei din figura 3.10.

(14) Distan�a dintre filtrele aciculare se stabile�te în func�ie de permeabilitatea terenului �i caordin de m�rime, este de 1.0 - 1.5m.

(15) În cazul în care filtrele aciculare vacuumate sunt înso�ite de instala�ia electroosmotic�,barele metalice, care constituie anozii, se introduc în teren dup� un aliniament paralel cufiltrele aciculare (figura 3.11) �i se amplaseaz� c�tre taluzul excava�iei astfel încât curgereaapei s� se fac� dinspre taluz c�tre interiorul masivului de p�mânt contribuind în felul acesta lam�rirea stabilit��ii taluzului.

42

Pagina 41 / 58

Fig. 3.11: Schema de amplasare a filtrelor aciculare (catozi) �i a barelor metalice (anozi) pe conturul unei excava�ii

(16) Dac� este necesar� coborârea nivelului apei subterane la adâncimi mai mari de 4-5 m,filtrele aciculare se dispun în trepte, conform figura 3.12.- se sap� în uscat prima berm�, la partea superioar� a excava�iei, pân� în apropierea niveluluiapei subterane;- se amplaseaz� primul grup de filtre aciculare pe berma creat�;- se deniveleaz� apa �i se continu� excavarea terenului, creându-se o nou� berm�, pe care seamplaseaz� al doilea grup de filtre aciculare, care lucreaz� concomitent cu primul grup;- dac� este necesar se creeaz� o a treia berm� �i se amplaseaz� un nou grup de filtre aciculare�.a.m.d. pân� ce nivelul apei subterane poate fi coborât sub cota final� de excavare.

Fig. 3.12: Schema de amplasare a filtrelor aciculare dispuse în trepte

3.2.4. Epuizment prin sifonare (1) În cazul unor gropi de excavare de dimensiuni mari, dac� este necesar ca nivelul coborâtal apei subterane s� fie men�inut pe o perioad� de timp îndelungat�, se poate aplica un sistemde drenaj conform schemei din figura 3.13.

43

Pagina 42 / 58

Fig. 3.13: Schema de coborâre a nivelului apei subterane prin sifonare: 1-foraj de depresionare; 2-colector închis etan�; 3-pâlnie de amorsare; 4-vane;

5-pu� cu fundul �i pere�ii etan�i; 6-pomp� submersibil�; 7 - supap�

(2) Procedeul const� în executarea pe conturul incintei care urmeaz� a fi excavat� a unorg�uri de foraj echipate cu tuburi PVC (�=70÷100mm). Tuburile respective sunt prev�zute labaz� cu supape care permit circula�ia apei numai într-un sens, din acvifer c�tre tuburile devacuum.

(3) Forajele astfel executate se racordeaz� la o conduct� colector închis� etan�, care coboar�cu un cap�t într-un pu� de pompare cu fundul �i pere�ii etan�i, a c�rui adâncime permitecoborârea nivelului apei sub cota la care se preconizeaz� denivelarea apei în fiecare foraj.

(4) Dac� morfologia terenului permite fixarea cap�tului liber al conductei colectoare sub cotala care se dore�te coborârea nivelului apei subterane �i evacuarea liber� a apei refulate,executarea pu�ului colector �i utilizarea pompei submersibile de evacuare a apei colectat� numai sunt necesare.

(5) Punerea în func�iune a sistemului de drenaj se face prin etan�area întregului sistem,umplerea acestuia cu ap�, printr-un punct de alimentare situat la cota cea mai ridicat�,prev�zut cu o pâlnie �i o van� de închidere �i pomparea apei din pu�ul colector.

(6) Prin deschiderea vanei (4) de pe conducta colector, montat� la intrarea acesteia în pu�ul depompare, în conducta colector se creeaz� vacuum care provoac� absorb�ia apei din foraje �ievacuarea acesteia, prin sifonare c�tre pu�ul de pompare. Curgerea apei din foraje c�tre pu�ulde pompare înceteaz� când nivelul apei din pu� se situeaz� la cota nivelului apei în stratulacvifer. Coborând nivelul apei în pu�ul de pompare, sub nivelul apei din strat, sistemul dedrenaj reintr� în func�iune. Reglarea denivel�rii apei în foraje se face prin varia�ia niveluluide pompare în pu�ul colector. Denivelarea posibil� a apei subterane prin sifonare este demaximum 6-7 m.

3.2.5. Epuizment prin foraje autodesc�rc�toare, cu drenare descendent� sau ascendent� (1) Drenajul prin autodesc�rcare poate fi descendent, când stratul colector se afl� la cot�inferioar� acviferului (figura 3.14), sau ascendent, când stratul acvifer se afl� sub presiune �ipoate deversa liber, artezian (figura 3.15).

44

Pagina 43 / 58

Fig. 3.14: Schema de depresionare a unui acvifer freatic, prin foraje autodesc�rc�toare, într-un acvifer captiv, cu nivel liber

Fig. 3.15: Schema de reducere a subpresiunilor prin foraje autodesc�rc�toare ascendente: 1-pomp� de epuizment, 2-foraj autodesc�rc�tor

(3) Drenajul ascendent, prin foraje autodesc�rc�toare, se aplic� în cazul gropilor de fundarecu fundul s�p�turii situat în straturi de p�mânt impermeabil sub care se g�sesc orizonturiacvifere sub presiune (figura 3.15). Acest tip de drenaj se execut� cu scopul reduceriisubpresiunii pe care o exercit� acviferul captiv, sub presiune, situat sub groapa de excavare.

(4) În astfel de situa�ii, pe m�sur� ce excava�iile se adâncesc, grosimea orizontuluiimpermeabil de la baza excava�iei se reduce treptat �i la un moment dat poate ap�reapericolul ca subpresiunea care ac�ioneaz� asupra stratului impermeabil s� produc� rupereaacestuia. Aceast� situa�ie poate s� apar� când:

10

�hhw

##

(3.9)

în care #w este greutatea specific� a apei iar # este greutatea volumic� a p�mântului de deasupra orizontului acvifer (figura 3.15).

(5) Pentru a îndep�rta acest pericol este necesar ca raportul exprimat prin rela�ia (3.10) s� fieîn permanen�� subunitar. Acest lucru se poate realiza u�or prin coborârea niveluluipiezometric al apei din orizontul acvifer captiv aflat subpresiune cu ajutorul unor foraje

(2) Drenajul descendent, prin foraje autodesc�rc�toare se aplic� pentru evacuarea gravita�ional� a apei dintr-un strat acvifer superior sau direct din groapa de fundare, într-un strat acvifer inferior în care nivelul hidrostatic sau piezometric este inferior celui din stratul superior. Drenajul gravita�ional va înceta când nivelurile apei din cele dou� acvifere se egaleaz�.

45

Pagina 44 / 58

r1-2

Fig. 3.16: Foraje hidrogeologice care lucreaz� în interferen��

(2) În cazul în care forajele lucreaz� în interferen�� suprafa�a depresionat� a acviferului,corespunz�toare grupului de foraje, va c�p�ta o form� mai complicat�. Cunoa�terea ecua�iilorcare definesc aceast� suprafa�� este foarte important� pentru proiectarea sistemelor decoborâre a nivelului apei subterane pentru executarea funda�iilor construc�iilor.

a. Foraje perfecte în strat acvifer cu nivel liber(1) Considerând curgerea apei în regim permanent, pentru determinarea cotei nivelului apeisubterane într-un punct M din zona de influen�� a grupului de foraje luat în considera�ie(figura 3.17) se aplic� rela�ia:

)]log(1[log73.0 21022

nrrrn

Rk

QHh ��� (3.11)

în care termenii au urm�toarele semnifica�ii: h în�l�imea apei subterane în punctul M, în timpul pomp�rii în regim sta�ionar; H în�l�imea apei subterane în punctul M, în condi�ii naturale; Q0 debitul de epuizment însumat al tuturor forajelor din sistem; R raza de influen�� a grupului de foraje care alc�tuiesc sistemul de epuizment; r1..rn distan�a de la fiecare foraj de epuizment la punctul de calcul M; n num�rul forajelor de epuizment; k coeficientul de permeabilitate; C centrul de greutate al grupului de foraje de epuizment (figura 3.17).

46

autodesc�rc�toare care deverseaz� liber în groapa de fundare (figura 3.15). Apa deversat� liber din foraje este captat� pe conducte sau rigole deschise într-un bazin de unde este pompat� în afara gropii de fundare.

3.2.6. Epuizment prin grupuri de foraje care lucreaz� în interferen�� (1) Dac� dou� sau mai multe foraje hidrogeologice sunt exploatate simultan �i distan�a dintre ele este mai mic� decât suma razelor de influen�� ale acestora, forajele respective intr� în interferen��, influen�ându-se reciproc (figura 3.16).

Pagina 45 / 58

Fig. 3.17: Schema amplas�rii punctului M pentru calculul în�l�imii h

(2) La limita zonei de influen�� a grupului de foraje r=R �i h=H.

(3) În cazul amplas�rii forajelor pe un contur circular cu raza (figura 3.18), astfel încâtdistan�a de la fiecare foraj la centrul grupului s� fie:

� nrrr �21 (3.12)

în centrul conturului h=hc �i ecua�ia (3.11) devine:

�R

kQHhc log73.0 022 � (3.13)

(4) Când forajele sunt dispuse pe un contur de form� dreptunghiular�, de lungime L �i l��imeB (figura 3.19), raza echivalent� a grupului de foraje se poate evalua cu rela�ia:

4][ BLm �$� (3.14)

în care $ este un coeficient a c�rui m�rime depinde de raportul B/L �i se determin� din tabelul 3.3.

Tabelul 3.3: Valoarea coeficientului

B/L 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6-1,00 1,00 1,08 1,12 1,14 1,16 1,17 1,18

47

Pagina 46 / 58

Fig. 3.18: Distribu�ia forajelor de pompare pe contur circular

- Fig. 3.19: Distribu�ia forajelor de pompare pe

contur dreptunghiular

(5) Dac� forajele au o dispozi�ie oarecare, centrul grupului se admite a fi situat în centrul degreutate al acestuia (figura 3.20). Calculul razei echivalente � a grupului de foraje dispuseneuniform se poate face �i cu rela�ia:

AAm 565.0/][ �� (3.15)

în care A este suprafa�a conturului delimitat de forajele de pompare, sau cu rela�ia:

nnrrr �21� (3.16)

(6) Raza de influen�� R a grupului de foraje se poate evalua pe baza rela�iilor din tabelul 2.3,în care S [m] este denivelarea calculat� în centrul C al grupului; H [m] este în�l�imeacoloanei de ap� în stratul acvifer �i k este coeficientul de permeabilitate al acviferului.

(7) Când grupul de foraje se afl� în apropierea unui râu, la distan�a d de acesta, în locul razeide influen�� R a grupului, se ia în considerare distan�a d.

Fig. 3.20: Echivalarea efectului grupului de foraje cu efectul unui foraj echivalent cu raza �i raza de influen�� R. Pentru cazul general, punctul C este situat în centrul de greutate al grupului

48

Pagina 47 / 58

)]log(1[log73.0 210

nrrrn

RMk

QHh ��

� (3.17)

(2) Aceast� ecua�ie corespunde suprafe�ei de denivelare creat� de foraje perfecte din care seextrag debite egale.

(3) Dac� forajele sunt dispuse pe un contur circular de raz� � în�l�imea coloanei de ap� încentrul conturului este dat� de expresia:

�R

MkQHhc log73.0 0

� (3.18)

(4) Pentru straturi acvifere mixte (figura 2.15) rela�iile de calcul sunt asem�n�toare celorcorespunz�toare stratului acvifer sub presiune.

(5) Aplicarea metodologiei privind calculul sistemului de epuizment printr-un grup de forajecare intr� în interferen�� este prezentat în Anexa A, care face parte integrant� din prezentulnormativ.

(6) Pentru sisteme de epuizment de dimensiuni mari, aferente unor amplasamente dificile înceea ce prive�te complexitatea acviferelor �i prezen�a unor elemente de construc�ii subterane(funda�ii adânci, tuneluri �i sta�ii de metrou, re�ele de canalizare, sisteme de drenare a apeisubterane �.a.) este recomandabil ca evaluarea parametrilor hidrogeologici pentrudimensionarea �i verificarea eficacit��ii lucr�rilor de epuizment s� se realizeze �iexperimental, prin grupuri de pompare care s� includ� piezometre pentru observa�ii pe durataexperimentului.

(7) În func�ie de complexitatea sistemului de epuizment, proiectantul trebuie s� aib� preg�titesolu�ii de rezerv� ce pot fi aplicate în cazul în care sistemul de epuizment nu r�spundesatisf�c�tor condi�iilor reale din teren. Între astfel de solu�ii de rezerv� se men�ioneaz�cre�terea debitului de pompare, prin m�rirea denivel�rii în limite admisibile sau prinsuplimentarea num�rului de foraje de epuizment.

(8) În situa�ii speciale, ca de exemplu executarea funda�iilor în sistemul ”de sus în jos” (top-down) de multe ori suplimentarea forajelor de epuizment în interiorul incintei nu mai esteposibil�. În astfel de situa�ii, poate fi necesar� suplimentarea num�rului forajelor deepuizment amplasate în afara limitelor incintei, pe propriet��i care nu apar�in beneficiaruluiconstruc�iei. Pentru astfel de situa�ii proiectul trebuie s� con�in� solu�ii suplimentare care potfi aplicate în caz de nevoie.

b. Foraje perfecte în strat acvifer sub presiune(1) Pornind de la ecua�ia corespunz�toare forajului perfect executat în strat acvifer sub presiune �i urmând acela�i ra�ionament, ca �i în cazul acviferului cu nivel liber, se ajunge la ecua�ia suprafe�ei de depresiune sub forma:

49

Pagina 48 / 58

CAPITOLUL 4. MONITORIZAREA LUCR�RILOR DE EPUIZMENTE

(1) Proiectul de epuizment reprezint� una dintre componentele proiectului general de execu�ie�i monitorizare a excava�iilor �i, în consecin��, trebuie corelat cu prevederilor reglement�rilortehnice privind celelalte componente ale proiectului general.

(2) Monitorizarea, care se refer� strict la lucr�rile de epuizment, prive�te doi parametri:a) varia�ia nivelului apei subterane în perioada de epuizment �i reflectarea acesteia în

stabilitatea general� a terenului din amplasamentul construit pentru care se efectueaz� epuizmentul, cât �i a zonelor adiacente acestuia în care se resimte influen�a epuizmentului (posibile tas�ri prin subsiden��, eventuale apari�ii de antren�ri hidrodinamice ale p�mânturilor necoezive, concentrarea subpresiunilor pe anumite elemente ale gropilor de excava�ie care ar putea provoca ruperi hidraulice, reful�ri de nisip �.a.);

b) evolu�ia fenomenelor de antrenare hidrodinamic� a particulelor fine din orizonturileacvifere, sub form� de sufozii sau eroziuni hidrodinamice.

(3) Monitorizarea varia�iei nivelului apei subterane se realizeaz� prin m�sur�tori sistematiceale nivelului apei în foraje piezometrice. Dou� exemple de foraj piezometric sunt redate înfigura 4.1.

Fig. 4.1: Piezometre deschise. a- piezometru montat într-o gaur� de foraj; b-piezometru înfipt prin presare

(4) Monitorizarea piezometric� se face în mod obligatoriu pe perioada efectu�riiepuizmentului iar, din motive obiective, se poate prelungi �i în perioada post epuizment.

(5) Rezultatele m�sur�torilor piezometrice pot fi valorificate sub form� de h�r�i diferite: cuhidroizofreate, hidroizohipse, hidroizopieze, evaluarea gradien�ilor hidraulici, direc�ii dedistribu�ie a curen�ilor subterani, etc.

50

Pagina 49 / 58

- Lucr�rile de excava�ii �i elementele de rezisten�� �i etan�are ale structurii funda�iei sunt într-un stadiu suficient de avansat pentru a fi eliminat orice risc privind instabilitatea prin flotaresau de oricare alt� natur� a construc�iei, în condi�iile în care nivelul apei subterane va revenila cotele ini�iale (prevederile din reglement�rile tehnice referitoare la cerin�ele de proiectare,execu�ie �i monitorizare a excava�iilor adânci în zone urbane, în vigoare, precum �i cele dinstandardele SR EN 1997-1 �i SR EN 1997-2);

- Sistemul de monitorizare general� privind înregistrarea deforma�iilor terenului �iconstruc�iilor adiacente din zona de influen�� a lucr�rilor de epuizment va fi în stare defunc�ionare (STAS 2745; reglement�rile tehnice în vigoare privind determinarea deplas�riiconstruc�iilor datorate deforma�iilor terenului de fundare);

- Coloanele filtru, neperforate, de deasupra radierului funda�iei precum �i tuburilepiezometrice vor fi prelungite pân� la cel pu�in 1,00m deasupra cotei naturale a nivelului apeisubterane, pentru a preveni posibilitatea devers�rii apei în subsolurile cl�dirii în cazul opririipomp�rii.

(2) Scoaterea din func�iune a sistemului de epuizment se va face prin oprirea e�alonat� apompelor, dup� un program prestabilit, astfel încât s� se poat� asigura o ridicare uniform� anivelului apei subterane, cu o vitez� de ordinul a cel mult 1,00m / 24 ore.

(3) Pe parcursul revenirii nivelului apei subterane la cotele ini�iale, monitorizarea va fi atentefectuat� �i va consta din observa�ii efectuate în spa�iile din subsolurile cl�dirii cu privire laexisten�a unor posibile exfiltra�ii din pere�ii funda�iei, hidroizola�ii defecte, etan��riineficiente la str�pungerea pere�ilor de rezisten�� de c�tre conducte, elemente de canalizare,cabluri �.a. În cazul în care se vor constata astfel de fenomene, sistemul de epuizment se varepune în func�iune pân� la remedierea viciilor constatate. Concomitent cu dezafectareasistemului de epuizment se vor efectua m�sur�tori de deforma�ii ale radierului din subsolulcl�dirii �i ale pere�ilor verticali, precum �i în zonele din exterior, adiacente construc�iei(STAS 2745; reglement�rile tehnice în vigoare privind determinarea deplas�rii construc�iilordatorate deforma�iilor terenului de fundare).

(4) Dac� se vor constat� tendin�e de flotare sau împingeri orizontale care pot generadeforma�ii peste limitele admisibile se vor face evalu�ri privind securitatea construc�iei înexploatare �i, dac� va fi cazul, se vor adopta m�suri suplimentare de sprijinire, lestare,ancorare, etc.

(5) Dezafectarea propriu-zis� a sistemului de epuizment va începe dup� oprirea tuturorpompelor �i validarea eficien�ei lucr�rilor de etan�are prin concluziile Raportului demonitorizare întocmit pe baza observa�iilor vizuale, înregistr�rilor aparatelor de m�sur� �icontrol, m�sur�torilor de niveluri în piezometre, prelucrarea �i interpretarea datelor, �i vaconsta din:

- întreruperea curentului �i dezafectarea instala�iilor electrice de alimentare cu curent apompelor submersibile;

CAPITOLUL 5. DEZAFECTAREA ECHIPAMENTELOR DE EPUIZMENT

(1) Dezafectarea unui sistem de epuizment poate începe numai dup� îndeplinirea unor condi�ii obligatorii:

51

Pagina 50 / 58

- extragerea pompelor submersibile, a �evilor de extrac�ie, cabluri, etc. din coloanele de filtre;

- demontarea re�elei de conducte de refulare a apei din forajele de epuizment �i evacuare c�treemisari;

- obturarea prin cimentare a coloanelor de filtre în zona în care acestea str�pung radierul de labaza funda�iei;

- t�ierea coloanelor cimentate de deasupra radierului �i îndep�rtarea acestora.

(6) Pe toat� perioada de dezafectare a echipamentelor de epuizment, sistemul de monitorizarese va afla în func�iune �i va fi men�inut atât timp cât va fi necesar.

52

Pagina 51 / 58

CAPITOLUL 6. CONINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT

(1) Con�inutul proiectului de epuizment va fi stabilit de c�tre proiectant în func�ie decondi�iile geologice, geotehnice �i hidrogeologice ale amplasamentului, de particularit��ileconstruc�iilor pentru care se elaboreaz� proiectul, precum �i ale construc�iilor din zona deinfluen�� a lucr�rilor de epuizment.

(2) Proiectul de epuizment va fi corelat cu prevederile din reglement�rile tehnice referitoarela cerin�ele de proiectare, execu�ie �i monitorizare a excava�iilor adânci în zone urbane,învigoare, precum �i cu cele din standardele SR EN 1997-1 �i SR EN 1997-2.

(3) Cu titlu informativ, proiectul de epuizment va avea urm�torul con�inut:

6.1. Memoriul tehnic: - Date generale despre amplasamentul construc�iei;- Obiectul lucr�rilor de epuizment;- Condi�iile geologice din amplasament;- Modelul hidrogeologic al amplasamentului cu extindere pân� la limita de influen�� aconstruc�iei �i a lucr�rilor de epuizment la depresionarea maxim�;- Parametrii hidrogeologici ai acviferelor din zonele de influen�� a epuizmentului;- Proiectarea lucr�rilor de epuizment.

6.2. Breviar de calcul - Date generale;- Schema sistemului de epuizment;- Parametrii hidrogeologici de calcul;- Calculele de dimensionare a sistemului de epuizment (debitul grupului de foraje deepuizment, debitul necesar pentru un singur foraj, denivelarea în punctele de controlstabilite în prealabil, viteza admis� de intrare a apei în foraj, debitul de pompare maximadmis pentru un foraj, debitul maxim pentru întregul grup de foraje, denivelareamaxim� în centrul grupului pentru o denivelare impus�);- Calculul debitului de ap� evacuat prin epuizment corelat cu debitul ce poate fi preluatde emisar.

6.3. Caiet de sarcini (1) Date generale(2) Executarea lucr�rilor

- Amplasarea �i echiparea piezometrelor din sistemul de monitorizare a evolu�ieinivelului apei subterane pe toat� perioada de func�ionare a sistemului de epuizment;- Execu�ia, echiparea �i preg�tirea forajelor pentru pompare;- Condi�iile de exigen�� privind programul de pompare;- Solu�ii de evacuare c�tre emisari a apei extrase prin pompare, eventuale posibilit��i devalorificare a apei;- Urm�rirea derul�rii pomp�rii cu privire special� asupra fenomenelor de antrenarehidrodinamic� a nisipului din straturile acvifere;- Durata de func�ionare a sistemului de epuizment;- Sistemul de monitorizare înainte, în timpul �i dup� epuizment;- M�suri de asigurare a continuit��ii pomp�rii în situa�ii de for�� major� (întrerupereacurentului electric, avarierea unor componente ale echipamentelor din sistem �.a.);

53

Pagina 52 / 58

- M�suri care se impun în cazul producerii unui seism pentru protejarea sistemului deepuizment �i securitatea personalului de execu�ie, a lucr�rilor în curs de execu�ie �i avecin�t��ilor;- Oprirea pomp�rii �i dezafectarea forajelor de epuizment;- M�suri de securitate �i protec�ie a muncii.

6.4. Estimarea necesarului de utilaje �i materiale

6.5. Borderou de plan�e (urmat de setul complet de plan�e de prezentare general� �i detalii de execu�ie corespunz�toare fazei de proiectare).

6.6. Lista reglement�rilor tehnice (coduri, normative, ghiduri, instruc�iuni �.a.) �i standardelor în vigoare utilizate la întocmirea proiectului.

54

Pagina 53 / 58

(1) Pentru execu�ia excava�iilor de fundare a unui nod hidrotehnic, conform schemei dinfigura A-1, este necesar� coborârea nivelului apei subterane la minimum un metru sub cota dafundare. S� se dimensioneze proiectul de epuizment prin amplasarea de foraje de pompare peconturul excava�iei care s� asigure coborârea nivelului apei la cotele impuse.

(2) Elementele hidrogeologice ale acviferului sunt: stratul acvifer cu nivel liber; coeficientulde permeabilitate k=35m/zi; granulozitatea nisipului din stratul acvifer prezentat� în figura A-3.

(3) Forajele de depresionare sunt perfecte dup� gradul de deschidere, au diametrul coloaneiperforate a filtrului Df=250mm �i adâncimea de 42m, iar raza de influen�� a unui foraj,determinat� experimental pentru o denivelare S=12m, este R=840m.

În figura A-2 se prezint� schema de echipare �i exploatare a unui foraj din sistemul de epuizment.

Fig.A-1: Schem� pentru dimensionarea unui proiect de epuizment prin amplasarea de foraje pe conturul excava�iei: a - vedere în plan; b - sec�iune

Anexa A

EXEMPLU DE CALCUL PENTRU UN PROIECT DE EPUIZMENT

A.1 Date de proiectare

55

Pagina 54 / 58

Fig. A-2 Schema de echipare �i exploatare a unui foraj din sistemul de epuizment

56

Pagina 55 / 58

nisipului din stratul acvifer 55,710

60 �ddUn iar coeficientul de permeabilitate estimat pe

baza rela�iei Hazen, este: � � � � zimscmmmdscmk /56,34/04.02.0/ 2210

Deoarece 5�nU , se corecteaz� curba granulometric� eliminând frac�iunile mari pân� se îndepline�te condi�ia ca 5 nU . Se elimin�, de exemplu, frac�iunile mai mari de 2mm �i se recalculeaz� curba granulometric� (1). Ceea ce în curba real�, pentru dimensiunea de 2mm corespunde la 72%, în curba recalculat� corespunde la 100%. Pentru trasarea curbei recalculate, procentele corespunz�toare fiec�rei frac�iuni din curba real� se înmul�esc cu raportul 100/72=1,39. Pentru prima curb� recalculat� (1) a rezultat 56,5 �nU .

;76.4105.05.0;6.5

16.09.0;5.7

2.05.1

210

601

nnn UUddU

Rela�ia Hazen: � � � � zimscmmmdscmk /56,34/04.02.0/ 2210

Fig.A-3: Curbele granulometrice recalculate dup� eliminarea frac�iunilor mai mari de 2mm �i, respectiv, 1mm.

Se traseaz� o nou� curb� (2) eliminând frac�iunile mai mari de 1mm. În curba real� la dimensiunea de 1mm corespunde 45%. Pentru trasarea celei de a doua curbe granulometrice, procentele corespunz�toare fiec�rei frac�iuni din curba real� se înmul�esc cu 100/45=2,22. Pentru cea de a doua curb� recalculat�, rezult� 576,4 �nU .

A.2 Rezolvare

Se stabile�te în primul rând schema de echipare �i de exploatare a unui foraj. Diametrul coloanei filtrante impus de dimensiunile pompei submersibile, care va fi folosit� la pompare, este Df=250mm.

a) Dimensionarea filtrului invers din jurul coloanei filtranteExemplificativ, se vor folosi rela�iile din tabelul 2.1.

Din curba granulometric� prezentat� în figura A-3, rezult� coeficientul de neuniformitate al

57

Pagina 56 / 58

Folosind cea de a doua curb� recalculat� pentru care este îndeplinit� condi�ia 5 nU , se determin� diametrul de calcul dc, rezultând d90=0,85mm �i d95=0,95. Se ia în considera�ie valoarea dc=0,95mm.

Tabelul A-1: Grosimea stratului filtrant în func�ie de granulozitatea filtrului

Frac�iunile granulometrice ale filtrului df [mm] Grosimea stratului filtrant Gf [mm]

0,75 … 4 60 4 … 12 70

12 … 35 80

Conform rela�iei fdd

c

f (tabelul 2.1), pentru materialul care se folose�te la filtrul din jurul

coloanei perforate diametrul granulelor este:

mmdd cf 8,395,044 iar grosimea filtrului invers, conform tabelului A-1, este Gf=60mm. Rezult� c� diametrul minim al g�urii de foraj trebuie s� fie egal cu diametrul coloanei perforate la care se adaug� grosimea filtrului invers:

mmGDD ff 3706022502 ��

b) Determinarea vitezei de admisie a apei în foraj �i a debitului maxim admisDup� formula lui Sichardt reconsiderat� (2.39), viteza de admisie a apei în foraj este:

smkva /1071,630

8640035

304�

Debitul maxim al unui foraj se determin� pentru o denivelare HS 5,0max . Pentru exemplul de fa�� se admite S=12m, ceea ce corespunde la o în�l�ime a apei în foraj h=23m (figura A-1) �i se ob�ine:

zimslsmvDhvAQ afa /56,1546/9,17/101791071,623370,014,3 3344max ���

Debitul Q de exploatare al unui foraj trebuie s� fie mai mic sau cel mult egal cu debitul maxim admisibil.

c) Calculul debitului grupului de foraje

Pentru a satisface condi�iile impuse: mhsiQQ c 24max în centrul conturului, debitul total al grupului de foraje se determin� prin încerc�ri succesive.

Pentru determinarea în�l�imii apei în centrul grupului de foraje se folose�te rela�ia (3.13) pus� sub forma:

e

totalc r

Rk

QHh 022 log73,0�

în care, conform rela�iei (3.14) �i figurii A-1, raza echivalent� a grupului de foraje este:

58

Pagina 57 / 58

$$$ 754

1201804

�

�

BLre m

Conform tabelului 3.3 pentru B/L=0,67, rezult� =1,18 �i 5,8818,175 er m

iar raza de influen�� a grupului (tabelul 2.3) este: mrRR e 5,9285,888400 ��

Debitul total al grupului va fi: zimnnQQtotal /56,1546 3

max

d) Determinare num�rului n de foraje

Admi�ând c� maxQQ , se poate scrie� � zim

rRhHkQnQ

e

ctotal /209,30481

5,885,928log73,0

243535

log73,0

)( 322

0

22

max �

�

din care rezult�

forajeQQn total 207,19

56,1546209,30481

max

�

e) Determinarea distan�ei dintre forajePerimetrul conturului pe care sunt amplasate forajele, conform figurii A-1, este:

mP 60012021802 � Distan�a dintre foraje va fi:

mnPd 30

20600

f) Verificarea în�l�imii apei în forajele de pe conturul excava�ieiSe verific�, de exemplu, nivelul apei în forajul F19 (figura A-4) cu rela�ia (3.13):

,022

19 log73,0e

total

rR

kQHh �

Fig. A-4: Schem� pentru calculul nivelului apei subterane într-un foraj de pe conturul excava�iei

59

Pagina 58 / 58

în care re’ se determin� din rela�ia:

ne rrrr 2019219119'

��� �

care, prin logaritmare, devine:

� � � �20192191192019219119' logloglog1log1log ������ �� rrr

nrrr

nre ��

Înlocuind valoarea lui n �i distan�ele de la forajul 19 la celelalte foraje de pe contur, conform figurii A-4, rezult� mre 70' , iar în�l�imea apei în foraj este:

mh 61,22255,51170

5,928log35

209,3048173,035 2219 �

fa�� de 23m cât corespunde la denivelarea S=12m luat� în considerare.

g) Determinarea în�l�imii de izvorâre a apei într-un forajFolosind rela�ia (2.37):

020

0

51,0/

log73,0 hhkQ

rkQh ���

��

����

���

�i introducând valorile determinate mai sus pentru parametrii de calcul, se ob�ine:

mh 152,023152093,23232335

56,154651,0185,035

56,1546

log73,0 2 ���

����

�

�

����

�

�

��

60