PĂMÂNTURI SENSIBILE LA UMEZIRE (PSU)

Pământurile sensibile la umezire prezinta deformatii suplimentare mari atunci când umiditatea lor creste. Aceste deformatii mari se pot produce si numai sub efectul greutătii proprii, adică numai sub sarcină geologică.

Mărimea deformatiilor și durata în care au loc depind de natura stratului sensibil, de grosimea acestuia, de mărimea încărcării la nivelul tălpii fundațiilor, de dimensiunile si forma fundației, de gradul de umezire al pământului, etc.

Această deformație suplimentară, datorată umezirii, este neuniformă, fiind mai mare acolo unde umezirea este mai intensă sau încărcarea este mai mare.

În cazul inundării, tasarea suplimentară se produce în mod brusc, cu caracter de prăbușire. (aprox. Zeci de cm)

Din categoria pământurilor sensibile la umezire (PSU), fac parte loessurile si pământurile loessoide, numite și pământuri macroporice.

Loessurile sunt pământuri prăfoase de culoare galben-deschis (uneori cenusie spre brună) si se definesc, în general, ca pământuri macroporice sensibile la umezire, cu porozitate mare n = 40-60% si grad de umiditate Sr< 0,8 , constituite din praf (P), ca fractiune predominantă (P>60%), din argilă (A<30%) si din nisip (N) cu fractiuni de carbonat de calciu.

Pământurile loessoide - diferă de loessuri prin continutul mai mare de nisip sau argilă. Fractiunea predominantă praf (P) este sub 60% (P>60%).

Loessurile si pământurile loessoide se împart în două grupe:

- grupa A: pământuri care prezintă tasări suplimentare Img < 5 cm; - grupa B: pământuri care prezintă tasări suplimentare Img ≥ 5 cm;

Suprafete întinse din tara noastră acoperite cu pământuri sensibile la umezire se întâlnesc în Câmpia Română, Dobrogea, Podisul Moldovei, în lungul râurilor Siret, Prut si afluenti. Pe suprafete restrânse apar în Banat si Crisana.

DOMENIU DE APLICARE

Prevederile normativului se aplică pentru fundarea pe terenuri alcătuite din pământuri sensibile la umezire pentru următoarele tipuri de structuri (constructii): civile si social-culturale, industriale, agrozootehnice, hidrotehnice edilitare, lucrări de artă, drumuri si căi ferate.

IDENTIFICAREA SI CARACTERIZAREA PAMANTURILOR SENSIBILE LA UMEZIRE

În cazul pământurilor sensibile la umezire (PSU) se efectueaza studii geotehnice la fel ca pentru alte pamanturi, in vederea stabilirii tipului litologic si a caracteristicilor fizico – mecanice, precum si incercari special de laborator si teren in vederea eviden-tierii sensibilitatii la umezire. Prin procedeele cunoscute se preleveaza probe de pamant tulburate si netulburate, fie din sondaje deschise, fie din foraje cu diametru mare , de peste 1000 mm.

Clasificarea pamanturilor sensibile la umezire pe baza compozitiei granulometrice.

Clasificarea depozitelor loessoide după Ip

Evidentierea sensibilitatii la umezire poate fi facuta atat prin metode indirecte (care presupun cunoasterea unor indici de structura), cat si prin metode directe de labo-rator sau de teren.

Metoda indirecta foloseste indici geotehnici de structura cu care se determina in-dicele de sensibilitate I.

I = In care: e = indicele porilor pentru pamantul cu structura si umiditate naturala; = indicele porilor corespunzator umiditatii egale cu limita de curgere a pa-mantului, determinat cu formula:

Unde: = limita de curgere a pamantului; = densitatea scheletului mineral al pamantului; = densitatea apei.Pamanturile sensibile la umezire au < 0,80.

Indicele de plasticitate [%]

<10 10…14 14… 22 >22

Indicele I 0,10 0,17 0,24 0,30Valorile indicelui I pentru caracterizarea sensibilitatiila umezire a depozitelor loessoide

Sensibilitatea la umezire se poate stabili pe cale indirecta, reprezentand pe o diagrama valorile e (indicele porilor pamantului in stare naturala) si (indicele porilor corespunzator umiditatii la limita de curgere a pamantului, ).

Portiunea hasurata a diafgramei reprezinta domeniul pamanturilor sensibile la umezire.

Practica de laborator a evidentiat ca valorile indicelui porilor , corespunzator limitei de curgere, pot fi afectate de erori, de aceea metoda indirecta trebuie completata cu o metoda directa de identificare a pamanturilor sensibile la umezire.

Dintre metodele directe folosite in mod curent se mentioneaza: incercarea edometrica pe probe inundate si incercari de proba cu placa pe terenul cu umiditate naturala si pe terenul inundat.

Metoda de laborator folosita in mod curent in tara noastra consta in supunerea unei probe netulburate, in edometru, la o incarcare in trepte, pana la valoarea de 300 kPa (3 daN/cm2) inclusiv. Dupa stabilizarea deformatiilor la aceasta treapta de incarcare, se procedeaza la inundarea probei, fara a mari incarcarea aplicata. Se constata o deformatie brusca, suplimentara, a probei, care se evidentiaza in curba de compresiune – tasare, printr-un salt notat cu im3, reprezentand tasarea specifica prin umezire la presiunea de 300 kPa. Dupa cum rezulta si din diagrama, valoarea lui im3 este egala cu diferenta intre tasarea specifica a probei cu umiditate naturala, sub aceeasi presiune de 300 kPa. Se considera ca pamantul analizat este sensibil la umezire atunci cand im3 > 2%.

In conditii de teren, la incercarea la incercarea cu placa, pe teren cu umiditate naturala si inundat, incarcarea se aplica in trepte de 25… 50 kPa, ultima treapta de incar-care fiind de minim 300 kPa. Suprafata placii trebuie sa fie de cel putin 1 m 2. Incercarile se fac in gropi special amenajate, pe fundul carora se astern un strat de pietris margaritar cu grosime de 3… 5 cm si inundarea acestora cu apa. Operatia de inundare trebuie in-ceputa cu 15 zile inaintea incarcarii si mentinerea unui nivel de apa de 10… 15 cm dea-supra fundului gropii, spre a se asigura saturarea pamantului.

Pamantul este sensibil daca sunt indeplinite simultan conditiile:

η = ; S = unde: este tasarea pamantului inundat, iar este tasarea pamantului

cu umiditate naturala, supusa unei presiuni de 300 kPa.Daca η > 5 si S > 3 cm, atunci pamantul analizat se incadreaza in cate-

goria pamanturilor sensibile la umezire.

Aprecierea sensibilitatii la umezire a pamanturilor In vederea estimarii tasarilor probabile prin umezire , in cazul PSU, este

necesara determinarea urmatorilor indici geotehnici specifici: tasarea speci-fica la umezire Imp si rezistenta structural p0.

Tasarea specifica la umezire Imp se determina pe baza incercarii edomet-rice efectuata pe probe cu structura netulburata, prelevate din stratul de pa-mant. Se executa incercarile si se traseaza doua curbe de compresiune – tasare, curba 1 corespunzand probei cu umiditate naturala, iar curba 2 probei inundate.

Curbele de compresiune – tasare pentru PSU: 1 – pe probe netulburate, 2 – pe probe saturate.

Tasarea specifica la umezire Imp se determina cu relatia:Imp = εpi – εpn

In care: εpi – tasarea specifica a probei inundate, pentru presiunea:pi = σgzi + σz

εpn – tasarea specifica a probei cu umiditatea naturala, corespun-zatoare presiunii:

pn = σgzn + σz

σgzi, σgzn – presiuni verticale la adancimea z din sarcina geologica in stare inundata si respective naturala

σz – presiunea vertical la talpa fundatiei, la adancimea z, sau la un nivel de adancime z.

Tasarea se calculeaza : s = m * [cm]

Rezistenta structural p0 repreyinta presiunea minima la care se produce tasarea suplimantara a pamantului in conditiile saturarii. Rezistenta structural p0 (sau presiune initiala) se poate determina prin mai multe procedee:

- Incercari de laborator in edometru, in acest caz, rezistenta structural p0 reprezinta presiunea la care tasarea specifica la umezire este egala cu I %

- Incercari de proba cu placa pe terenul natural inundat in prealabil; in acest caz p0 reprezinta presiunea care corespunde punctului de modi-ficare brusca a pantei diagramei de incarcare – tasare

- Realizarea unor incinte experimentale de inundare, pentru a provoca umezirea stratului de pamant sensibil la umezire pe intreaga sa grosime; in aceasta situatie p0 este data de presiunea geologica core-spunzatoare adancimii la care se constata producerea unor tasari sub efectul greutatii proprii a pamantului, datorita umezirii acestuia.

PARTICULARITATI ALE FUNDARII CONSTRUCTIILOR PE LOESS

Dificultatile legate de fundarea pe loess decurg, in principal, din urmatoarele car-acteristici ale acestuia:

- Capacitatea mare de deformare datorita porozitatii mari, astfel ca, la incarcari de 2 – 3 daN/cm2 se produc tasari mari ale constructiei;

- Continutul predominant (> 60 – 70 %) de particule din fractiunea praf si coez-iunea acestora care cedeaza in prezenta apei, producandu-se surparea structurii pamantului; loessul umezit se comprima si devine capabil de deformatii plas-tic mari, sub volum constant;

- Tasari mari ale straturilor groase de loess sub actiunea sarcinii geologice.

Pentru limitarea marimii tasarilor suplimentare prin umezire si a efectului aces-tora asupra constructiilor, se adopta masuri care se pot grupa astfel:

- Masuri referitoare la terenul de fundare in vederea inlaturarii sensibilitatii la umezire;

- Masuri care se refera la amplasarea in teren, forma si alcatuirea constructiei;- Masuri de limitare a pierderilor din retelele hidroedilitare si tehnologice.

INLATURAREA SENSIBILITATII LA UMEZIRE

Pentru inlaturarea sensibilitatii la umezire a pamantului pe intreaga grosime sau numai pe o parte a grosimii zonei deformabile superioare, se pot utilize urmatoarele metode:

- Compactare de suprafata cu mailul greu si supergreu;- Perne de loess compactat sau material granulare;- Imbunatatirea de adancime cu coloane din pamant realizate prin batere;- Imbunatatire cu ploturi din material granulare;- Imbunatatirea prin stantarea gropilor de fundare;- Imbunatatirea prin explozii de adancime;- Preumezire simpla sau preumezire cu explozii.

Atat in cazul folosirii coloanelor de pamant, cat si in cazul preumezirii, imbunatatirea de adancime se completeaza prin aplicarea unui procedeu de imbunatatire de suprafata (baterea cu maiul greu sau cu perna de loess com-pactat)

STRAPUNGEREA STRATULUI SENSIBIL LA UMEZIRE

Prin strapungerea stratului sensibil la umezire se urmareste transmiterea incarcarilor la un strat nesensibil la umezire si interpunerea intre talpa fun-datiei si acest strat, a unui masiv desensibilizat.

In acest scop se pot utiliza:- Coloane din pamant silicatizat;- Coloane de pamant ars;- Nuclee de beton cu adaos de cenusa;- Coltari stantati;- Piloti de indesare, piloti forati, barete;

- Silicalizarea sau electrosilicalizarea. Tratarea chimica(silicatizarea, electrosilicatizarea) sau termica sunt pro-cedee costisitoare si, in consecinta, se pot utilize doar in cazuri speciale. Coltarii stantati si nucleele din beton cu adios de cenusa, pot fi utilizati in cazul unor grosimi reduse(8 – 10 m) ale stratului de strapuns si sub fundatii care transmit incarcari moderate. Pilotii de indesare, pilotii forati si baretele se utilizeaza numai in cazul unor constructii importante, cand nu se poate realiza imbunatatirea printr-unul din procedeele de suprafata sau de adancime sic and grosimile pachetelor de loess sunt mari.