«

»

Lucrari de investigare geotehnica in vederea consolidarii unui drum afectat de alunecari de teren

Share

chiriac - alunecari dn28b fig 1In urma precipitatiilor din perioada 2005 – 2011, pe DN 28B din judetul Botosani, la km 63+800 – 64+200 pe partea stanga a drumului, s-a dezvoltat o ampla alunecare de teren a versantului, pe o lungime de aproximativ 400 m, cu extindere catre corpul drumului. Cercetarea geotehnica a terenului a constat in realizarea a 4 foraje si 4 penetrari dinamice, cu scopul obtinerii datelor geotehnice, a elementelor geolo­gice si hidrogeologice, pentru a pune in evidenta factorii care au dus la instabilitatea versantului.

In baza profilului litologic si a caracteristicilor straturilor de pamant, s-a realizat analiza de stabilitate, identificandu-se doua suprafete potentiale de alunecare la adancimea de 5 – 6 m, respectiv 9 – 10 m. Pentru eliminarea cauzelor care favorizeaza instabilitatea versantului si asigurarea conditiilor normale de exploatare a drumului, s-au propus construirea unui zid de sprijin pe piloti forati de diametru mare, executia unor lucrari de drenare a apei subterane cu drenuri de adancime si amenajarea suprafetei versantului. 

Amplasamentul studiat este situat pe DN 28B la kilometrul 63+800 – km 64+200 stanga in ex­travilanul comunei Cristesti, judetul Botosani. Drumul National 28B asigura legatura intre judetul Botosani si judetul Iasi, respectiv intre orasul Targu Frumos si municipiul Botosani.

In cuprinsul articolului sunt puse in evidenta datele geotehnice folo­site in faza de proiectare a diver­selor constructii ce urmeaza sa fie edificate pe amplasament, cu res­pectarea conceptului de proiectare geotehnica, pentru a asigura stabilitatea, rezistenta si durabilitatea in timp a constructiilor [1].

Din punct de vedere geomorfologic zona amplasamentului se incadreaza in Podisul Moldovei, in extremitatea sudica a Campiei Moldovei. Privit in intregul sau, Podisul Moldovei se prezinta ca un ansamblu de platouri, dealuri si coline a caror suprafata coboara spre S-SE [2].

Perimetrul in care se situeaza amplasamentul se incadreaza in zona de extindere a climatului temperat continental propriu-zis, cu aspecte specifice culoarelor depresionare si dealurilor inalte din nord-vestul Podisului Moldovenesc, cu influente scandinavo-baltice. Temperatura medie multianuala este stabilita in jurul valorii de 9,2 °C, in luna cea mai calduroasa (iulie), cu o valoare medie multianuala de 21,2 °C, iar luna cea mai rece (ianuarie) cu temperatura medie de -4,1 °C, rezul­tand o amplitudine termica anuala de 25,2 °C. Numarul zilelor de vara este relativ redus – cca. 86 de zile cu temperaturi mai mari de 25 °C, iar al zilelor cu inghet, in medie, 126 pe an.

Din punct de vedere tehnic, raionarea climatica a teritoriului national incadreaza amplasamentul in urmatoarele zone:

  • presiunea de referinta a vantului, mediata pe 10 minute qref = 0,7 kPa, conform NP 082-04 [3];
  • valoarea caracteristica a incar­carii din zapada pe sol S0,k = 2,5 kN/m2, conform CR 1-1-3-2005 [4].

Adancimea maxima de inghet se considera la -1,10 m, de la cota terenului natural sau amenajat, conform STAS 6054-77.

Conform reglementarii tehnice din indicativul P100-1/2006 [5], zona­rea valorii de varf a acceleratiei terenului pentru proiectare, in judetul Botosani, pentru evenimente seismice avand intervalul mediu de recurenta IMR =100 ani, are urmatoarele valori:

  • Acceleratia terenului pentru proiectare: ag = 0,16 g
  • Perioada de control (colt) Tc a spectrului de raspuns reprezinta granita dintre zona de valori maxime in spectrul de acceleratii absolute si zona de valori maxime in spectrul de viteze relative. Pentru zona studiata perioada de colt are valoarea Tc = 0,70 sec.

CAUZELE PRODUCERII ALUNECARII SI SITUATIA DIN TEREN

Alunecarea de teren se desfa­soara pe o lungime de aproximativ 400 m, prima treapta de desprindere fiind la o distanta de 5 – 10 m fata de marginea partii carosabile. Pe unele zone, fata de desprindere prezinta inclinari de 90°, diferenta de nivel intre coronamentul alunecarii si prima terasa fiind cuprinsa intre 3,50 si 6,00 m (fig. 1).

Pe zona afectata de alunecare, drumul prezinta acostamente si santuri neimpermeabilizate, iar imbra­camintea partii carosabile din beton de ciment are fisuri si crapaturi.

Pe suprafata terenului din corpul alunecarii s-au identificat nume­roase fisuri si zone de baltire a apei pluviale cu vegetatie specifica (fig. 2).

Pe partea stanga a drumului este amplasata conducta de aductiune a apei potabile care serveste orasul Flamanzi.

Din cauza alunecarii de teren, conducta a ramas descoperita/suspendata pe o lungime de aproximativ 4,00 m (fig. 3). Ulterior, conducta a fost scoasa din uz, alimentarea reali­zandu-se printr-o noua conducta amplasata sub santul de pe partea stanga a drumului.

Evolutia vegetatiei de la supra­fata versantului indica faptul ca alunecarea de teren de pe amplasamentul analizat este mai veche, iar in ultima perioada cu precipitatii abundente, aceasta s-a reactivat.

Pentru o imagine mai clara a evolutiei alunecarii de teren se pre­zinta in figura 4 un ortofotoplan din anul 2008, peste care s-a suprapus ridicarea topografica actuala.

LUCRARI DE INVESTIGARE GEOTEHNICA A TERENULUI

In vederea prospectarii geoteh­nice a terenului, de-a lungul traseului drumului au fost efectuate cercetari de suprafata si de adancime, prin executia a doua foraje in sistem uscat, tubate, cu diametrul de 140 mm, notate cu F1 si F3, pe coronamentul alunecarii, pana la adancimea de 20,00 m si doua foraje mecanice netubate, cu diametrul de 60 – 36 mm, notate cu F2 si F4, in corpul alunecarii, pana la adancimea de 7,50 – 8,00 m.

Pe amplasament s-au realizat si patru incercari penetrometrice dina­mice, notate cu P1÷P4, pana la adan­­cimi cuprinse intre 15,00 m si 24,00 m.

Rezultatele penetrarii dinamice pe con s-au materializat prin diagrame de variatie a valorilor N10, precum si a rezistentei de penetrare, aceasta fiind definita ca rezistenta pe care o opune stratificatia intalnita la inaintarea conului, sub actiunea lucrului mecanic constant reprezentat de caderea berbecului.

Calcularea rezistentei la penetrare Rd (kPa), in functie de elementele constructive ale aparaturii utilizate se face cu formula [6]:

in care: G1greutatea berbecului (kN); G2greutatea tijelor, nicovalei, sistemului de ghidaj si a conului (kN); h – inaltimea de cadere a berbecului; A – aria sectiunii transversale a conului (m2); e – patrunderea conului sub o singura lovitura.

Incercarea trebuie efectuata la o distanta de minimum 2,0 m pentru a permite corelarea rezultatelor pene­trarii cu stratificatia pusa in evidenta de forajul geotehnic si cu rezultatele determinarilor de laborator pe probe prelevate din foraj. Diagrama pene­trarii astfel interpretata devine „diagrama etalon“ pentru intreaga investigatie geotehnica de pe acel amplasament, ei urmand sa i se raporteze si celelalte incercari de penetrare.

Rezultatele obtinute din forajele executate pe coronamentul aluneca­rii indica urmatoarea stratificatie:

  • (0,00 ÷ 0,40) m – sol vegetal;
  • (0,40 ÷ 4,55) m – argila galbena in stare vartoasa, cu plasticitate mare pana la foarte mare, saturata, cu compresibilitate medie la redusa, cu calcar diseminat si sub forma de papusi, de la – 3,00 m, cu intercalatii de nisip galben, cu zone de argila grasa; in intervalul 4,50 m – 4,55 m apare o argila prafoasa, consistenta spre moale, cu intercalatii de nisip galben si roscat; j = 8°, c = 65 kPa, M2-3 = 142,84 – 199,97 daN/cm2;
  • (4,55 ÷ 11,40) m – argila cu aspect general oliv, pe alocuri cu zone cenusii, vartoasa la tare, cu plasticitate mare la foarte mare, practic saturata, cu compresibilitate medie la redusa, cu filme si interca­latii de nisip cenusiu, roscat si galben; jargila = 5 – 15°, jfilme de nisip = 15 – 30°, cargila = 44 – 76 kPa, cfilme de nisip = 0 – 76 kPa, M2-3 = 142,83 – 227,27 daN/cm2;
  • (11,40 ÷ 11,50) m – nisip galben si roscat, in alternanta cu argila consistenta spre moale;
  • (11,50 ÷ 18,40) m – argila cu aspect general oliv, pe alocuri cu zone cenusii, vartoasa la tare,
    cu plasticitate mare la foarte mare, practic saturata, cu compresibilitate medie la redusa, cu filme si intercalatii de nisip cenusiu, roscat si galben; j = 2°, c = 33 kPa, M2-3 = 88,64 daN/cm2;
  • (18,40 ÷ 20,00) m – argila cenusiu-verzuie, tare, practic saturata, cu compresibilitate redusa,
    cu filme de nisip roscat si cenusiu.

Pe toata adancimea forajelor au fost intalnite doua niveluri freatice cu caracter ascensional: unul la (-4,50 ÷ -6,00) m fata de cota terenului na­tural, cu stabilizare la (-4,00 ÷ -5,00) m si unul la (-10,50 ÷ -11,00) m fata de cota terenului natural, cu stabilizare la (-8,00 ÷ -10,00) m.

Orizonturile acvifere intalnite mi­greaza in pamant prin straturile centimetrice de nisip, in cele doua zone caracteristice intalnite, asa cum se poate observa si in figura 6.

Prin analizarea diagramelor de variatie a numarului de lovituri pentru o patrundere de 10 cm a conului, se apreciaza starea de indesare si starea de consistenta a stratificatiei intalnite si se pune in evidenta rezistenta la penetrare dinamica (Rd) a stratului strabatut.

Rezultatele penetrarilor P1 – P4 se coreleaza cu stratificatia pusa in evidenta de forajele geotehnice F01 – F04 (conform amplasarii acestora pe planul de situatie), in vederea verificarii uniformitatii litologice.

Cele patru penetrari dinamice executate completeaza caracterizarea stratificatiei, indicand numarul de lovituri N10 si rezistenta la penetrare dinamica Rpd (kPa) pana la adancimi cuprinse intre 15,00 si 24,00 m.

Penetrarile P1 – P3 indica, prin va­loarea N10, o stratificatie uniforma cu valori cuprinse intre 2 si 10 lovituri/10 cm, pana la adancimea de 8 m; de la -8,00 m pana la -21,00 m N10 are valori cuprinse intre 12 si 72 lovituri/10 cm. Rezistenta Rd (kPa) atinge la adancimea de 20,00 m va­lori de peste 6.000 kPa.

Penetrarea dinamica numarul 4 (P4) a fost executata in imediata apropiere a conductei de aductiune a apei potabile care deserveste orasul Flamanzi.

Din rezultatele obtinute se poate observa numarul redus al loviturilor N10 pana la adancimea de 16,80 m, indicand un caracter plastic moale al terenului. De la aceasta adancime pana la -24,00 m valoarea N10 creste, ajun­gand la o valoare maxi­ma de 75 lovituri/10 cm.

Din analiza comparativa a diagramelor rezulta ca stratificatia este uniforma, fapt ce a eliminat necesitatea efectuarii unor foraje suplimentare.

Prelucrarea datelor N10 si Rd, in corelare cu natura stratificatiei si adancimea la care se gaseste conul de penetrare, a permis, prin transformari ale valorilor rezistentei dina­mice (Rd) in rezistenta statica pe con (Rp), obtinerea si verificarea anumitor parametri geotehnici, acordandu-se o atentie sporita, fiind vorba de pamanturi coezive.

ANALIZA DE STABILITATE A VERSANTULUI

Calculul de stabilitate locala si generala al versantului s-a efectuat cu ajutorul programului GEO5. Metoda de calcul folosita este „Bishop“ in mai multe ipoteze:

  1. versant aflat in stare naturala;
  2. versant aflat in stare naturala, incarcat cu sarcini transmise de un eventual seism;
  3. versant cu teren saturat in urma infiltratiilor apelor pluviale;
  4. versant cu teren saturat in urma infiltratiilor apelor pluviale, incarcat cu sarcini transmise de
    un eventual seism.

S-au identificat doua suprafete cu potential de alunecare, una la o adancime de 5,00 – 6,00 m si una la 9,00 – 10,00 m (fig. 8, 9).

Avand la dispozitie forajele reali­zate pe amplasament, s-a trasat un profil litologic transversal iar pe baza modelarii acestuia in programul de calcul si atribuirea caracteristicilor pentru fiecare strat, s-au determinat coeficientii minimi de siguranta la alunecare. S-au analizat un numar de 30 – 50 suprafete potentiale de alunecare circulare sau oarecare, locale sau generale. In tabelul 1 sunt evidentiate doar rezultatele ana­lizelor suprafetelor de alunecare cu coeficientii de siguranta cei mai mici.

Planurile de alunecare se pot forma si in lungul celor doua zone reprezentate de stratele si lentilele de nisip de la adancimea de 4,50 ÷ 4,55 m si 11,40 ÷ 11,50 m.

Profilul transversal s-a trasat pe linia de cea mai mare panta, in zona cea mai defavorabila.

Analizand tabelul 1 putem trage urmatoarele concluzii:

Ipoteza A: Coeficientul de stabilitate la alunecare in situatia versantului in stare naturala, in zona aferenta drumului DN 28B km 63+800 – 64+200, este egal cu 1,13 in cazul suprafetei nr. 1 de alune­care aflata la adancimea de cca. 5,00 – 6,00 m, respectiv 1,04 pentru suprafata de alunecare nr. 2. Normativele in vigoare considera un versant ca fiind stabil atunci cand coeficientul minim admis Fsadm este mai mare de 1,25. In aceasta situatie, stabilitatea versantului nu este asigurata.

Ipoteza B: Situatia stabilitatii versantului la alunecare, in zona afe­renta drumului DN 28B km 63+800 – 64+200 se modifica in mod specta­culos atunci cand in calcul intervine incarcarea transmisa de un eventual seism. Astfel, gradul de siguranta atinge o valoare subunitara, Fs = 0,75 respectiv 0,62, ceea ce indica faptul ca ver­santul este afectat de o alunecare activa.

Ipoteza C: In cazul in care au loc infiltratii ale apelor pluviale, situatia stabilitatii versantului la alunecare se modifica. Valoarea coeficientului de siguranta scade la cote subunitare, 0,96, respectiv 0,87. Acest lucru indica in mod clar faptul ca in cazul unui volum ridicat al infiltratiilor provenite din apa meteorica se vor produce ample alunecari ale versantului analizat. Orice micsorare a parametrilor rezistentei la forfecare (unghi de frecare si/sau coeziune), orice incarcare suplimentara a versantului, sau modificare in sens ne­gativ a actualelor pante, poate duce la agravarea situatiei.

Ipoteza D: Daca in cazul situatiei precedente s-ar lua in considerare si incarcarile transmise de un eventual seism, situatia ramane in continuare critica. Valoarea subunitara a factorului de stabilitate scade la 0,65, respectiv 0,51.

CONCLUZII SI RECOMANDARI

Prin analizarea situatiei din teren, in urma determinarilor caracteristicilor geotehnice si a calculelor de stabilitate efectuate, se pot trage urmatoarele concluzii:

  • Principala cauza a declansarii alunecarii de teren este cresterea umiditatii pamantului, ceea ce a condus la modificarea parametrilor rezistentei la forfecare, depasirea starii limita de rezistenta in anumite puncte din masiv, in straturile nisipoase strabatute de apa subte­rana, cu formarea de suprafete locale de cedare, care devin conti­nui, si astfel s-a declansat fenome­nul de instabilitate.
  • Straturile nisipoase din alcatuirea versantului, in contact cu apa, trec in stare de curgere din cauza procesului de antrenare hidrodina­mica. In figura 10 se poate observa prezenta filmelor de nisip.

Pierderile de apa din conducta de alimentare, impreuna cu infiltratiile apei in teren, din perioadele cu precipitatii abundente, au condus la agravarea situatiei existente.

  • Pentru stoparea fenomenului de alunecare si eliminarea cauzelor care au condus la degradarile existente si prevenirea continuarii alunecarii de teren cu punerea in pericol a traseului rutier existent in imediata apropiere, s-au propus lucrari de consolidare a versantului si realizarea de lucrari de captare si evacuare a apelor subterane.
  • Lucrarile de consolidare constau in executia unei structuri de sprijin formata din piloti forati din beton armat, de diametru mare, dispusi spatial, avand la partea superioara a pilotilor un zid de sprijin tot din beton armat cu rol de rigidizare a pilotilor si sprijinire a taluzului.
  • Pentru mentinerea la cote cat mai joase a colectarii si evacuarii apelor subterane si a apelor de infiltratie, se propune realizarea unor retele de drenuri de adancime pe toata lungimea afectata de alunecari si amenajarea suprafetei versantului prin lucrari specifice de retaluzare a pantelor cu inclinare mai mare de 10°. Se indica si vegetalizarea zonei prin lucrari de inierbare cu plante perene cu crestere rapida si cu radacini adanci, care au rolul de a consuma o mare parte din apa meteorica ce se infiltreaza in pamant.

BIBLIOGRAFIE

  1. SC PROEXROM SRL Iasi Studiu geotehnic nr. 414/14.06.2011 – Consolidare versant pe DN 28B km
    63+800 – 64+200;
  2. Grasu, C., Branzila, M., MiclauS, C., BoboS, L, Sarma­tianul din sistemul bazinelor de foreland ale Carpatilor Orientali, Ed. Tehnica, Bucuresti, 2002;
  3. NP 082-04 – Cod de proiectare. Bazele proiectarii si actiuni asupra constructiilor. Actiunea vantului;
  4. CR 1-1-3-2005 – Cod de pro­iectare. Evaluarea actiunii zapezii asupra constructiilor;
  5. P100-1/2006 – Cod de proiectare seismica – Partea l – Prevederi de proiectare pentru cladiri. 

Autori:
prof. univ. dr. ing. Nicolae Botu – Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi“ Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii si Fundatii
ing. Razvan Chirila,
ing. Dan Carastoian,
ing. Daniela Chirila – SC PROEXROM SRL Iasi 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 124 – aprilie 2016, pag. 48

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2016/04/01/lucrari-de-investigare-geotehnica-in-vederea-consolidarii-unui-drum-afectat-de-alunecari-de-teren/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.