«

»

Criterii de evaluare a susceptibilitatii la lichefiere a pamanturilor coezive

Share

Principiul comportarii tensiune – deformatie sta la baza criteriilor de evaluare a susceptibilitatii la lichefiere pentru pamanturi prafoase si argile. Acesta reprezinta o cale optima de alegere a procedurilor utilizate pentru estimarea deformatiilor potentiale si a pierderilor de rezistenta din timpul cutremurelor. In­cercarile sub actiuni monoton crescatoare si ciclice ale probelor nesaturate de pamant prafos sau argile au aratat ca acestea sunt intr-o comportare de tranzitie, pentru un interval mic al indicilor de plasticitate, de la pamanturi cu un comportament fundamental asemanator nisipurilor, la pamanturi cu un comportament fun­damental asemanator argilelor, deosebirea fiind data de procedura potrivita de evaluare a comportamentului seismic. Pentru aceste categorii de terenuri termenul de lichefiere trebuie sa fie folosit doar pentru descrierea dezvoltarii unor deformatii semnificative sau a unor pierderi de rezistenta in pamanturi cu granulatie fina care au o comportare asemanatoare nisipurilor, in timp ce termenul de cedare prin reducere ciclica sa fie folosit pentru a descrie fenomenele similare in pamanturi cu granulatie fina cu comportament asemanator argilelor. Loessul are un comportament particular, prezentand potential de lichefiere si cedare prin curgere, lichefierea loessului fiind un fenomen complex si unic in multe aspecte in comparatie cu lichefierea nisipurilor.

 

Informatiile recente in privinta cedarii pamanturilor prafoase si a argilelor cu plasticitate redusa in timpul cutremurelor au evidentiat faptul ca seismele pot declansa deformatii semnificative si pierderi de rezistente pentru o plaja larga de pamanturi saturate, de la nisip la pamanturi argiloase, chiar daca efectele induse de cutremure sunt mai rar observate in cazul argilelor decat in cazul nisi­purilor. Aceste constatari au demonstrat necesitatea aprofundarii intelegerii fundamentale a com­portamentului seismic al pamanturilor cu granulatie fina pentru o plaja larga de caracteristici ale plasticitatii si pentru o alegere optima a procedurilor corespunzatoare pentru evaluarea comportarii sub actiuni seismice.

Criteriile de evaluare a susceptibilitatii la lichefiere pentru pamanturile prafoase saturate si argile supuse actiunii seismului prezinta anumite limitari. Pentru un interval mic al limitelor Atterberg, comportamentul pamanturilor saturate sub in­carcari statice si ciclice variaza de la un comportament asemanator nisipului la unul asemanator ar­gilei. Este admis termenul de lichefiere in caracterizarea comportarii pamanturilor sub actiuni seismice pentru descrierea dezvolta­rii deformatiilor semnificative sau a pierderilor de rezistenta in pamanturi cu granulatie fina cu comportament asemanator nisipurilor, asa cum s-a precizat, in timp ce termenul de cedare prin reducere ciclica a rezis­tentei sa fie folosit pentru a descrie fenomenele similare in pamanturi cu granulatie fina cu compor­tament asemanator argilelor. Criteriul este recomandat pentru distingerea pamanturilor cu granulatie fina ce au un comportament asemanator nisipului, fata de pamanturile cu comportament asemanator argilei, fiecare supunandu-se unor proceduri de caracterizare corespunzatoare comportamentului lor. O abordare detaliata a comportarii pamanturilor cu granulatie fina sub solicitari ciclice, incadrabile in domeniul de tranzitie de la nisipuri la argile, pentru care solicitarea ciclica determina pierderea rezistentei, respectiv reducerea ei si acumularea de deformatii, cu precizarea unor criterii de evaluare a acestora pe durata actiunii seismice, este prezentata de Boulanger si Idriss (2006) [5].

 

IDENTIFICAREA PAMANTURILOR COEZIVE SUSCEPTIBILE LA LICHEFIERE

Stadiul actual al cercetarilor

Criteriul chinezesc a fost folosit pe o scara larga, inca de la inceputul anilor 1980, ca un mijloc de evaluare a susceptibilitatii la lichefiere a pamanturilor prafoase si a argilelor. Criteriul este bazat pe observatiile facute de Wang (1979) privind lichefierea pamanturilor cu granulatie fina din diverse amplasamente situate pe teritoriul Chinei, in timpul unor cutremure puternice.

Autorul, pe baza li­mitelor de plasticitate Atterberg, reprezinta in diagrama Casagrande pamanturile in care fenomenul de lichefiere s-a manifestat, constatand ca acestea corespund categoriilor CL, CL-ML si ML, in concordanta cu Sistemul Unificat de Clasificare a Pamanturilor (fig. 1). Autorii nu furnizeaza deta­lii suficiente referitoare la modul in care au fost colectate si interpretate datele, o reevaluare a li­chefierii sau a reducerii rezistentei ciclice fiind imposibila.

Pe baza datelor precizate de Wang, Seed si Idriss (1982) concluzioneaza ca: pamanturile argiloase care au un procent mai mic de 15% parte mai fina de 5 mm, o limita superioara de plasticitate (wL) mai mica de 35% si o umiditate (w) mai mare de 0,9 wL, pot fi vulnerabile la pierderi severe de rezistenta in timpul cutremurelor. Mai tarziu, Koester (1994) a aratat ca limita superioara de plasticitate determinata cu ajutorul cupei Ca­sagrande are o valoare mai mica cu 4 unitati fata de metoda folosita in China, cea de cadere a conu­lui Vasiliev, sugerand modificari ale criteriului chinezesc pentru folosirea acestuia in Statele Unite.

Recent, Andrews si Martin (2000) au revizuit observatiile din cateva cazuri precedente, anali­zand relevanta diferitilor indici geotehnici si au concluzionat ca pamanturile sunt susceptibile la li­chefiere daca au mai putin de 10% parte mai fina de 2 mm si wL < 32%, si nu sunt suscep­tibile la lichefiere daca au mai mult de 10% parte mai fina de 2 mm si wL > 32% dar ca sunt necesare studii viitoare pentru pamanturile care indeplinesc doar unul din cele doua criterii.

Pe baza observatiilor privind cedarea pamanturilor cu granulatie fina din Adapazari, Turcia, in timpul se­ismului Kocaeli din 1999 si pe baza rezultatelor incercarilor ciclice pe probe recoltate din amplasa­mentele studiate, Bray si colaboratorii (2004) au propus un nou criteriu de susceptibilitate pentru pamanturi cu granulatie fina. Conform acestuia, pamanturile cu granulatie fina cu IP £ 12% si w > 0,85 wL sunt susceptibile la lichefiere, in timp ce pamanturile cu 12% < IP £ 20% si w > 0,85 wL sunt mai rezistente la lichefiere, dar susceptibile la cedare ciclica.

Aceste criterii sunt reprezentate in fi­gura 2  impreuna cu limitele Atterberg pentru pamanturi cu granulatie fina, pe care Bray si colabo­ratorii le-au identificat ca lichefiabile, analizand 12 locatii din Adapazari. Criteriul ca IP £ 12% asi­gura o infasuratoare apropiata a datelor colectate din Adapazari.

Un criteriu similar de evaluare a susceptibilitatii la lichefiere a fost propus de Seed si colaborato­rii in anul 2003, cu mentiunea ca propune o valoare usor diferita a raportului w/wL si este inclusa o limita pentru wL. In diagrama Casagrande, conform criteriului lui Seed si al colaboratorilor (2003), sunt indicate trei zone corespunzatoare indicelui de plasticitate si limitei superioare de plasticitate, dupa cum urmeaza:

  • zona A – pamanturile au IP £ 12% si wL £ 37% si sunt considerate potential susceptibile la lichefiere indusa de ciclicitate clasica daca w ³ 0,8 wL;
  • zona B – pamanturile au IP £ 20% si wL £ 47% si sunt considerate potential lichefiabile, fiind recomandate incercari de laborator daca w ³ 0,85 wL;
  • zona C – pamanturile au IP ³ 20% si wL ³ 47% si sunt considerate, in general, nesusceptibile la lichefiere, desi ar trebui verificate pentru o eventuala sensibilitate.

Avandu-se in vedere datele obtinute din analiza amplasamentelor din Adapazari, acestea se inca­dreaza in zona A, dupa cum poate fi observat in figura 2.

Aprecierea susceptibilitatii la lichefiere pe baza incadrarii dupa diagrama Casagrande trebuie acceptata cu prudenta, din cauza ca dezvoltarea sa a avut ca punct de pleca­re incercarea de a raspunde intrebarii „ce tipuri de pamanturi prafoase si argiloase sunt susceptibile la lichefiere?”, iar probele prelevate apartin straturilor lichefiate, urmarind incadrarea acestor tipuri de pamanturi privind comportarea la solicitari seismice.

Formularea unui criteriu in termenul de „lichefiere” in cazul pamanturilor prafoase si argilelor, pentru care efectele in suprafata terenului cedat nu furnizeaza o intelegere a comportarii mecanice a aces­tora, neevidentiind dezvoltarea de deformatii mari si excesul presiunii apei din pori, asigura un ni­vel de incredere discutabil. Totodata, in formularea acestuia nu pare a fi asigurat un cadru teoretic unitar de organizare si interpretare a datelor furnizate de istoricul cazurilor considerate.

In incercarea de formulare a unor criterii privind raspunsul pamanturilor cu granulatie fina la incercari ciclice, care pot fi denumite lichefiere, sunt de remarcat preocuparile avute de Bray si colaboratorii 2004, Polito si Martin, 2001. O alternativa de definire a comportarii sub incarcari ciclice o reprezinta formularea unui criteriu de estimare a potentialului de pierdere a rezistentei si dezvoltarii de deformatii in cazul pamanturilor cu granulatie fina. Analiza rezultatelor cercetarilor a aratat ca pamanturile cu granulatie fina au un interval mic al indicilor caracteristici in care, considerand incercarile nedrenate statice si ciclice, se face tranzitia de la pamanturi cu un comportament fundamental asemanator nisipurilor, la pamanturi cu un comportament fundamental asemanator argilelor. Prin urmare, criteriul trebuie sa aiba in vedere care tipuri de pamanturi cu granulatie fina pot fi eva­luate pe baza procedeelor similare cu cele adecvate nisipurilor, si care tipuri de pamanturi sunt eva­luate cu procedee similare cu cele adecvate argilelor. Stabilirea unui astfel de criteriu este posi­bila pe baza unor date din incercari experimentale si preluate din literatura de specialitate, care trebuie confirmate de observatiile disponibile privind cazurile istorice, [5].

Daca se au in vedere criteriile de apreciere a susceptibilitatii la lichefiere, aplicarea lor releva do­ua aspecte. Primul se refera la acceptarea utilizarii corelatiilor pe baza testelor SPT si CPT in scopul evaluarii pamanturilor clasificate ca lichefiabile conform criteriilor actuale, procedura ce tinde sa subestimeze rezistenta ciclica a acestora pentru un anumit interval al caracteristicilor, asa cum este exemplificat de Boulanger si Idriss (2004).

In situatia clasificarii ca nelichefiabile, nu este luata in considerare posibilitatea pierderii de rezistenta si a deformatiilor mari in timpul solicitarii seismice, principiu care nu este suficient de conservativ, facand necesara o analiza suplimentara sub incarcari ciclice a pamanturilor cu comportament asemanator argilei. Incercarea ciclica poate furniza, totusi, o buna intelegere si avantaje in anumite conditii [3], [10], [13], [2].

Primul pas in evaluarea potentialului de cedare a pamanturilor prafoase si a argilelor in timpul seismelor este acela de a determina cadrul apropiat si procedurile ingineresti ce vor fi folosite pen­tru evaluare.

Pentru pamanturile cu granulozitate fina care au un comportament similar argilelor, rezistentele la forfecare nedrenata in conditii ciclice si statice sunt relativ apropiate si prezinta un comportament unic in raport cu istoricul tensiunilor normalizate. Rezistentele ciclice pot fi evaluate pe baza infor­matiilor din incercarile in situ, a incercarilor de laborator si a corelatiilor empirice, care sunt similare sau bazate pe procedura stabilita pentru evaluarea rezistentei la forfecare ciclica si statica pentru as­tfel de depozite [4].

Pentru pamanturile cu granulozitate fina care se comporta similar nisipurilor, rezistentele ciclice pot fi estimate mai precis in cadrul corelatiilor existente intre SPT sau CPT si lichefiere.

In scop practic, pamanturile cu granulozitate fina pot fi considerate cu un comportament similar argilelor, daca IP ³ 7%. Acest criteriu furnizeaza o interpretare usor conservativa a intervalului de tranzitie (fig. 3.) si include toate pamanturile definite ca fiind CL. Daca un pamant este reprezentat grafic ca fiind CL-ML, criteriul de plasticitate poate fi redus la IP ³ 5% si este in concordanta cu da­tele disponibile.

Pamanturile cu granulozitate fina care nu indeplinesc criteriul de mai sus vor fi considerate ca pre­zentand un comportament similar nisipurilor (lichefiabile), cu conditia ca, prin incercari de laborator sau in situ, sa nu se ateste un comportament de tip argilos.

Pamanturile cu granulozitate fina, cu valori ale indicelui de plasticitate cuprinse intre 3% si 5%, pot avea un comportament intermediar, caz in care incercarile de laborator si in situ pot furniza informatii suplimentare asupra corelatiilor bazate pe SPT si CPT privind lichefierea.

Criteriul de incadrare a comportarii pamanturilor la incercari ciclice in categorii „similar nisipurilor, argilelor sau de tranzitie” ofera avantaje in aprecierea riscului seismic, daca se are in vedere eterogenitatea terenurilor din amplasamente si conditiile specifice acestora.

 

Incadrarea comportarii pamanturilor coezive sub incarcari ciclice

Indicatiile actuale pentru identificarea potentialului de lichefiere a pamanturilor cu granulozitate fina au fost dezvoltate in jurul limitelor Atterberg, caracteristicilor marimii granulelor si umidita­tii naturale. Limitele Atterberg au fost folosite in corelari pentru aprecierea unor caracteristici ale pamanturilor cu granulatie fina, cum ar fi compresibilitatea sau rezistenta la forfecare, precum si pentru diferentierea comportarii acestora similar argilelor sau nisipurilor, in timpul incercarii ne­drenate. Daca importanta caracteristicilor ce tin de dimensiunea particulelor este redusa, umiditatea are un rol mare si trebuie considerata, insa acestea trebuie cunoscute inainte de identificarea limite­lor Atterberg.

Procentul de argila, definita de particule fie mai mici de 5 mm, fie mai mici de 2 mm, nu reprezin­ta un indice sigur pentru a face distinctie intre comportamentul specific argilelor si cel specific nisi­purilor, in cazul pamanturilor cu granulozitate fina. Mineralogia pamantului nu poate fi corelata cu marimea fractiunilor, insa prezinta o importanta mare in diferentierea celor doua comportamente. Pentru a stabili o corelare sigura cu mineralogia argilei, trebuie luat in consideratie indicele de activitate, IA, definit ca raport dintre indicele de plasticitate (IP) si procentul de argila (A2m) cu dimensi­unea mai mica de 2 mm [4].

Limitele Atterberg s-au dovedit suficiente pentru corelarea cu caracte­risticile tensiuni – deformatii ale pamantului, insa nici indicele de activitate, nici marimea particulelor nu au utilitate practica, fiind in directa conditionare cu caracteristicile de plasticitate.

Valoarea umiditatii naturale (w) a unui pamant cu granulatie fina, raportata la limitele sale Atterberg, poate furniza informatii utile referitoare la potentialul de pierdere a rezistentei, dar folosirea raportului w/wL pentru evaluarea susceptibilitatii la lichefiere trebuie evitata. Raportul w/wL poate oferi informatii despre potentialul de pierdere a rezistentei si prin considerarea altor indici (IL, IC). O reprezentare obisnuita este realizata in functie de indicele de lichiditate (IL):

IL = (w-wP) / (wL-wP) = (w-wP) / IP   (1) 

cel care compara umiditatea naturala cu limita superioara de plasticitate si cu limita inferioara de plasticitate. Indicele de lichiditate nu este aplicabil pamanturilor cu granulatie fina neplastice, si poate fi sensibil la variatiile masuratorilor w, wL si wP in cazul pamanturilor cu plasticitate redusa. Indicele de lichiditate furnizeaza corelatii rezonabile pentru aprecierea senzitivitatii (St) a pamanturilor cu granulozitate fina, senzitivitatea fiind definita ca raportul dintre valoarea maxima (Su) si reziduala (Sur) a rezistentei la forfecare nedrenata.

Valori mari ale raportului w/wL sau ii corespund in general pamanturilor moi si cu senzitivitate ridicata, in timp ce valori mici ale raportului w/wL sau IL corespund, in general, pamanturilor cu senzitivitate redusa. Daca celelelalte caracteristici sunt constante, rezistenta ciclica a pamanturilor cu granulozitate fina creste iar potentialul de deformare scade oda­ta cu micsorarea raportului w/wL sau IL.

In aceasta situatie, pamanturile cu granulatie fina prezinta un comportament analog cu cel al ni­sipurilor, pentru care rezistenta la lichefiere creste, iar potentialul de deformare scade prin indesare, comportare reflectata de rezultatele incercarilor de penetrare in situ. Considerarea raportului w/wL sau IL nu reprezinta un criteriu sigur de distinctie intre cele doua comportamente, deoarece acelasi tip de pamant poate avea valori ridicate sau scazute ale raportului, influentate de istoricul depozitu­lui sau tensiunilor induse de seism.

Corelatiile pe baza limitelor Atterberg pentru pamanturi cu granulozitate fina care prezinta un comportament diferit sub solicitari statice sau ciclice, in conditii nedrenate, au fost sintetizate de catre Boulanger si Idriss (2006), care incadreaza pamanturile in clase de comportare similara nisipu­lui, argilei sau de tip intermediar. Eterogenitatea pamantului poate conduce la rezultate diferite pri­vind comportamentul acestuia, prin prelevarea de probe din zone distincte ale aceluiasi strat.

Limitele Atterberg si incadrarea pe diagrama Casagrande, in zona de plasticitate redusa, pentru cele trei grupe de comportare a pamanturilor propuse de Boulanger si Idriss (2006), sunt redate in figura 4.

Pamanturile cu comportament similar argilelor includ pamanturile ML cu valori ale IP = 9% si unele pamanturi CL-ML, cu valori ale IP = 4%. Comportamente intermediare corespund pamanturi­lor clasificate ca CL-ML si ML, cu IP cuprins intre 4% si 5%. Comportamentul similar nisipurilor este observat doar pentru pamanturile ML (sub linia A) cu o valoare a IP de 3,5% sau mai mica.

Tranzitia dintre comportamentul similar nisipurilor si cel similar argilelor, in cazul pamanturilor cu granulozitate fina, este plasata intre anumite valori ale limitelor Atterberg, din cauza ca o usoara modificare a plasticitatii (sau a continutului de argila) influenteaza comportarea, limitele de plasticitate reprezentand un criteriu de corelatie prea simplist pentru redarea dependentei tensiuni – deformatii sub incarcari ciclice.

In practica se considera ca pamanturile pot prezenta un comportament similar argilei daca au IP ³ 7%. Acest criteriu ofera o interpretare usor conservativa a intervalului de tranzitie si include pamanturile caracterizate ca CL. Daca un pamant este incadrat ca CL-ML, pentru o reducere cu 1 pana la 2 procente a lui IP, incadrarea conform figurii 4 este acceptata.

Pamanturile cu granulatie fina care nu indeplinesc criteriile anterioare sunt considerate ca avand un comportament similar nisi­purilor (lichefiabile) doar daca nu sunt descrise altfel prin incercari detaliate in situ sau in labora­tor.

Pamanturile cu granulatie fina cu valori IP cuprinse intre 3% si 6% pot prezenta un comporta­ment intermediar, inregistrand o rezistenta ciclica ce poate fi mai mare decat a pamanturilor cu gra­nulatie fina neplastice, avand aceleasi rezistente SPT si CPT.

Pentru pamanturile prafoase si argilo-prafoase cu plasticitate redusa efectuarea incercarilor de laborator vine in completarea corelatiilor de evaluare a potentialului de lichefiere. Aceste corelatii furnizeaza indicatii rezonabile, insa trebuie aduse informatii suplimentare prin incercari in laborator sau in situ, la care sa se ia in conside­rare eterogenitatea amplasamentului si alte conditii specifice acestuia, precum si nivelului de risc seismic.

Constatarile referitoare la pamanturile cu granulatie fina (prafuri si argile) pentru care partea fina este mai mare de 50% pot fi extinse in anumite conditii si la pamanturi cu continut mai scazut. As­pectul principal avut in vedere pentru aceste pamanturi il reprezinta conditia daca fractiunea fina constituie sau nu scheletul care preia tensiunile, componenetele mai mari de tip nisip fiind izolate unele fata de celelalte in matricea formata de partea fina.

Pentru multe dintre pamanturi este de asteptat ca fractiunea fina sa formeze o matrice care preia incarcarile atunci cand partea fina depaseste 35%. Comportarea tranzitorie se poate manifesta si pentru granulozitati cu continut in parte fina mai ridicat sau mai scazut, in functie de compozitia mineralogica, de forma particulelor sau de conditiile mediului de sedimentare [4].

In cazul proiectelor cu importanta ridicata, pentru care cedarea prin lichefiere a terenului repre­zinta o situatie critica, este recomandat sa fie efectuate incercari in situ si in laborator pentru evalu­area caracteristicilor de comportare, atunci cand continutul de parte fina este mai mic de 50%.

 

COMPORTAREA PARTICULARA A PAMANTURILOR LOESSOIDE LICHEFIABILE

Notiuni generale

Cercetarile recente in teren si laborator au aratat ca loessul are potential de lichefiere si cedare prin curgere. Loessul este un tip de depozit de pamant cu o coeziune slaba si o microstructura po­roasa, formata in perioada Cuaternara, cu o larga raspandire pe suprafata Globului. Loessul este predispus lichefierii in anumite conditii. De exemplu, seismul Haiyuan cu magnitudi­ne 8,5, din 1920, a provocat lichefierea depozitelor loessoide din Shibeiyuan, China. Depozitele de pamant de deasupra stratului lichefiat au curs pe o distanta de 1,5 km si au distrus o localitate aflata in calea lor.

Cazuri similare au avut loc in 1989 in Tadjikistan, atunci cand un seism de 5,5 a declansat li­chefierea stratului de loess. Curgerea de noroi formata in timpul lichefierii loessului a ingropat loca­litatea si a cauzat 200 de morti [14].

Lichefierea loessului este un fenomen complex, greu de inteles, unic in multe aspecte in compa­ratie cu lichefierea nisipurilor.

Mecanismul lichefierii loessurilor este unic in sensul ca dezvolta deformatii reziduale mari, in timp ce cresterea raportului presiunii apei din pori este limitat intre 0,4 si 0,8, daca se au in vedere rezultatele incercarii triaxiale dinamice. Acest comportament este cauzat de structura poroasa si slab cimentata si de sensibilitatea la apa. Scheletul loessului saturat este vulnerabil in cazul in care cresterea presiunii apei din pori atinge o anumita limita.

Factorii ce influenteaza lichefierea loessului sunt reprezentati de conditiile de amplasament (momentul geologic in care a fost format loessul si nivelul apei subterane), indicii fizici (indicele de plasticitate si continutul de apa al loessului netulburat, densitatea in stare uscata) si intensitatea acceleratiei pamantului, [6].

Tratarea loessurilor impotriva lichefierii ramane o problema, optiunile constand fie in alegerea unor metode pentru schimbarea conditiilor externe care induc lichefierea, fie prin schimbarea proprietatilor pamantului. Prima optiune nu este totusi posibila atunci cand conditiile de amplasament sunt limitate sau cand coborarea nivelului apei subterane nu poate fi realizata. Pentru cea de a do­ua optiune, compactarea loessului poate imbunatati comportarea in privinta lichefierii pana la o anumita limita, dar nu poate elimina in intregime potentialul de lichefiere. Injectarea chimica este eficienta, ca urmare a modificarii structurii pamantului tratat pe o adancime corespunzatoare, repre­zentand o metoda recomandata pentru amplasamentele in care se impun cerinte de siguranta ridica­ta [6].

 

Conditii pentru lichefierea loessurilor

Ca urmare a rezultatelor investigarilor din teren si a studiilor de laborator, conditiile pentru lichefie­rea loessurilor sunt rezumate dupa cum urmeaza [5]:

a) Conditii de amplasament

Avand ca reper analizele lichefierii produse in timpul unor cutremure, s-a constatat ca lichefierea loessurilor este posibila daca:

  • stratul de loess este recent din punct de vedere al formarii geologice;
  • exista o sursa de apa sau nivelul apei subterane este scazut (de obicei mai mic de 10 m, dar chiar
    inainte de seism nivelul apei subterane poate sa creasca, fapt ce a fost observat si in cazul lichefierii din timpul cutremurului Haiyuan din 1920).

b) Conditii ce tin de indici fizici

Conform studiilor de laborator efectuate pe loessul prelevat din Lanzhou, China, lichefierea tota­la sau partiala se manifesta atunci cand umiditatea este peste valoarea corespunzatoare limitei su­perioare de plasticitate. Cu cat continutul de apa este mai ridicat, cu atat raportul presiunii apei din pori va fi mai mare (fig. 5.).

Indicele de plasticitate, folosit la clasificarea pamanturilor cu granulatie fina, reprezinta o carac­teristica importanta in aprecierea lichefierii loessurilor. Incercarile de laborator pe probe de loess remodelate evidentiaza ca atunci cand indicele de plasticitate este sub 4%, raportul tensiunii ciclice scade odata cu cresterea IP, dar atunci cand acesta are valori mai mari ca 4%, raportul tensiunilor ciclice creste odata cu cresterea IP (fig. 6). Daca valoarea IP este mai mare de 15% nu exista po­tential de lichefiere pentru intensitati seismice mai mici de 9 grade [14].

Densitatea in stare uscata a loessurilor poate afecta potentialul de lichefiere. In general, cu cat densitatea in stare uscata este mai mare, cu atat vor fi necesare mai multe cicluri de solicitare pentru ca lichefierea loessului sa se produca. Dar aceasta nu este o conditie elocventa, deoarece continutul de apa este un factor major care afecteaza lichefierea loessurilor.

c) Conditii privind miscarea pamantului indusa de seism

O intensitate scazuta a seismului nu va cauza lichefierea loessului, acceleratia minima a terenului ce declanseaza lichefierea acestuia fiind egala cu valoarea corespunzatoare unui seism de 7 grade. Pentru loessuri cu continut diferit de praf, valoarea acceleratiei terenului la care se produce lichefie­rea va fi diferita. Cu cat este mai mare continutul de praf, cu atat valoare critica PGA (acceleratia de varf a terenului) va fi mai mica (Fig. 7).

 

CONCLUZII

Studiul comportamentului pamanturilor coezive in timpul si imediat dupa incarcarea ciclica este deosebit de dificil, din cauza variabilitatii structurii si influentei majore a caracteristicilor structurale privind proprietatile dinamice, ceea ce face ca testarea probelor reconstituite sa fie de mic interes in evaluarea depozitelor naturale.

Cunoasterea caracteristicilor pamanturilor care influenteaza lichefiabilitatea lor vine in sprijinul prognozarii comportarii terenului de fundare in conditii seismice, pe baza unor date generale si eventual a unor investigatii suplimentare usor de realizat si asigurarii unui cadru adecvat prelevarii unor probe netulburate si reprezentative, de stabilire a schemei de incercare a lor, astfel incat sa fie reproduse cat mai fidel conditiile determinante din natura, atunci cand se face o analiza deta­liata a sensibilitatii la lichefiere.

In sinteza, concluziile care se pot formula sunt urmatoarele:

  • Cele mai susceptibile pamanturi de a fi lichefiate in timpul cutremurelor sunt nisipurile afanate, saturate, insa prin „criteriul chinezesc” si imbunatatirile ulterioare aduse acestuia, se pot identifi­ca si pamanturile coezive susceptibile a se lichefia.
  • Din punct de vedere granulometric, pamanturile sunt susceptibile la lichefiere daca au mai putin de 10% parte mai fina de 2 mm. Criteriul lui Seed si al colaboratorilor (2003) descrie trei zone ale graficului limitelor Atterberg, ce se amplaseaza de o parte si de alta cu mici diferente, avand comune valorile indicelui de plasticitate si limita superioara de plasticitate dupa cum urmeaza: zona A – pamanturile au IP £ 12 si wL £ 37 si sunt considerate potential susceptibile la lichefiere indusa de ciclicitate clasica daca w ³ 0,8 wL; zona B – pamanturile au IP £ 20 si wL £ 47 si sunt considerate potential lichefiabile, fiind recomandate incercari de laborator, daca w ³ 0,85 wL; zona C – pamantu­rile au IP ³ 20 si wL ³ 47 si sunt considerate, in general, nesusceptibile la lichefiere, desi ar trebui verificate pentru o eventuala sensibilitate.
  • Tranzitia unui pamant cu granulatie fina de la un comportament asemanator nisipurilor la un comportament asemanator argilei este ilustrata de o serie de incercari triaxiale statice si ciclice in conditii nedrenate, realizate pe trei amestecuri de pamanturi recoltate din diferite locatii ale unui iaz de decantare al unei mine de agregate.
  • Investigarile recente in teren si in laborator au aratat ca loessul are un potential de lichefiere si o cedare curgatoare. Loessul este un tip de depozit de pamant cu o coeziune slaba si o microstructura poroasa, fiind predispus lichefierii in anumite conditii.

BIBLIOGRAFIE

  1. Andrews, D. C. A. and Martin, G. R., Criteria For Liquefaction Of Silty Soils, The Twelfth World Conference On Earthquake Engineering Auckland, New Zealand, 2000;
  2. Bray, Jonathan D., Sancio, R. B., Reimer, M. F. and Durgunoglu, T., Liquefaction Susceptibility of Finegrained Soils, Proc. 11th Int. Conf. On Soil Dynamics and Earthquake Engineering and 3rd Inter. Conf. on Earthquake Geotech. Engrg., Berkeley, CA, Jan. 7-9, Vol. 1, pp. 655-662, 2004;
  3. Boulanger R. W., Meyers M. W., Mejia L. H. & Idriss I. M., Behavior of a fine-grained soil during the Loma Prieta earthquake, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 35, pp. 146-158, 1998;
  4. Boulanger, R. W., Idriss, I. M., Liquefaction Susceptibility Criteria for Silts and Clays, Journal Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering, ASCE, November, 2006;
  5. Damian, A., Pamanturi lichefiabile ca teren de fundare, teza de doctorat, Univ. Tehnica „Gh. Asachi”, Iasi, 2014;
  6. Damian, A., Loess liquefaction potential analysis in Galati, Romania, XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, September 2015, Edinburgh, Scotland;
  7. Idriss, I. M. and Boulanger, R. W., Semi-empirical procedures for evaluating liquefaction potential during earthquakes, Proc., 11th Int. Conf. on Soil Dynamics and Earthquake Engineering and 3rd Int. Conf. on Earthquake Geotechnical Engineering, Vol. 1, Stallion Press, Singapore, p. 32-56, 2004;
  8. Koester, J. P., The influence of fine type and content on cyclic strength. Ground failure under seismic conditions, ASCE Publication, 44, 1994;
  9. Kurino H., Kobori T., Semi-Active Structural Response Control by Optimizing the Force-Deformation Loop of Variable Damper. Procedings of the 2nd World Conf. On Struct. Control. Kyoto, Japan, 1999. Vol. 1, 407-416;
  10. Perlea, V. G., Liquefaction of cohesive soils, Proc., Soil Dynamics and Liquefaction 2000, Geotechnical Special Publication 107, R. Y. S. Pak and J. Yamamuro, eds, ASCE, Reston, Va., 58-76,2000;
  11. Polito, C. P., J. R. Martin, J. R., Effects of nonplastic fines on the liquefaction resistance of sands, J. Geotech. Geoenviron. Eng., ASCE, 408-415, 2001;
  12. Prakash. S, Guo. T., Liquefaction of silts and silt-clay mixtures, Geotechnical Earthquake Eng. And soil Dynamics, ASCE, Vol. 1, PP337-346, Seattle, Wash. 1998;
  13. Seed, H. B., Cetin, K. O., et. al., Recent Advances In Soil Liquefaction Engineering: A Unified And Consistent Framework, 26th Annual ASCE Los Angeles Geotechnical Spring Seminar, Long Beach, California, 2003;
  14. Wang, L., Wang, Y., Wang, J, Li, L., Yuan, Z., The Liquefaction Potential Of Loess In China And Its Prevention, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, 3462, August, 2004;
  15. Wang, W., Some Findings in Soil Liquefaction, Report Water Conservancy and Hydroelectric Power Scientific Re­search Institute, Beijing, China, 1-17, 1979.

Autor:
ing. Andreea Damian – manager SC Geopec Mastery SRL, Iasi 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 137 – iunie 2017, pag. 20

 



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/2017/06/01/criterii-de-evaluare-a-susceptibilitatii-la-lichefiere-a-pamanturilor-coezive/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.