Fundarea constructiilor pe loessuri si pamanturi loessoide

Constructiile terestre, indiferent de natura si importanta lor, au drept suport pamantul, material deformabil si uneori sensibil la umezire, asa cum este cazul loessurilor sau pamanturilor macroporice (NP125/2008). Cunoasterea structurilor de fundare directa, la cladiri amplasate pe terenuri dificile, necesita si incercari pe fundatii de proba si incinte experimentale de inundare, mai ales in cazul pamanturilor sensibile la umezire (P.S.U.).

Pamanturile sensibile la umezire colapsibile au o prezenta ridicata in zona estica a Romaniei. La proiectarea lucrarilor ingineresti fundate pe astfel de pamanturi trebuie sa se ia masuri speciale, costisitoare de cele mai multe ori, care sa contracareze caracterul colapsibil al acestor pamanturi. Pentru o proiectare judicioasa este nevoie si de cunoasterea modului in care avanseaza frontul de umezire.

Articolul de fata readuce in atentie rezultatele obtinute pe poligonul experimental de la Sorogari, unde au fost studiate efectele cauzate de diferite surse de infiltratie a apei asupra pachetului de loess.

In poligonul de la Sorogari – Iasi, au fost simulate diverse surse de infiltratie a apei si s-a analizat modul si viteza de avansare a frontului de umezire. In continuare vom prezenta rezultatele obtinute din simularea unui nivel hidrostatic liber, plasat la cota de fundare si a unui nivel de apa sub presiune, care simuleaza o pierdere de apa din conducta.

CARACTERISTICI GEOTEHNICE ALE PAMANTURILOR LOESSOIDE DIN ZONA STUDIATA

Compozitia granulometrica

Pamantul loessoid din zona analizata este de natura unei argile prafoase cu continut redus de nisip, care, de la cota -3,50 m, trece intr-un praf argilos cu continut de nisip. De la -5,50 m procentul de nisip scade, crescand procentul de argila pana la cota -7,00 m, de la care procentul de argila scade din nou.

Porozitatea in suprafata are valoa­rea de 52%, pentru a scadea pana la 51% la cota -4,00 m.

Se observa un salt al porozitatii in dreptul cotei -5,00 m, pentru ca apoi sa scada cu adancimea, ajungand la valoarea de 50% la cota -9,00 m. Umiditatea mini­ma medie se intalneste la cotele -3,00 m si -4,00 m; de la aceasta cota umiditatea creste cu adancimea, ajungand la cca. 16%.

Greutatea volumica are valoarea de 15,0 kN/m3 in suprafata si 19,7 kN/m3 la ultimul strat situat sub cota de -10,0 m. In general, se constata o crestere a greutatii volumice cu adan­cimea.

Tasarea specifica „Im3“ la ume­zire scade odata cu adancimea de la 10,2% pana la limita la care loessul poate fi considerat insensibil la umezire, in jurul cotei -10,00 m.

Gradul de saturatie are valori mai mici in suprafata, pana in jurul cotei -6,00 m, dupa care creste depasind valoarea de 0,6.

Unghiul de frecare interna inre­gistreaza diferente intre valorile stabilite pentru probele neinundate si probele inundate.

In ceea ce priveste coeziunea, diferentele intre valorile probelor neinundate si inundate sunt mult mai mari. De exemplu, pentru proba de la cota -2,3 m coeziunea pentru proba neinundata este 0,68 daN/cm2, iar pentru cea inundata 0,00 daN/cm2.

DINAMICA UMEZIRII TERENULUI DIN SURSE DE SUPRAFATA SI DE ADANCIME

Surse de suprafata cu nivel liber

Pentru urmarirea comportarii pache­tului de loess, in cadrul poligonului experimental s-a executat o incinta de inundare de 20 m x 20 m x 1,5 m.

Inundarea de adancime s-a facut prin intermediul celor 34 foraje umplute cu pietris, duse pana la stratul de argila aflat la 9÷10 m de la cota terenului natural.

Pentru masurarea tasarilor totale ale terenului inundat, s-au montat un numar de 65 reperi de suprafata pe borne de beton de 0,20 m x 0,20 m x 0,25 m, prevazute cu tije din fier beton de 18 mm diametru. Reperii s-au montat atat in incinta cat si in afara incintei (fig. 3).

Pentru urmarirea procesului de umezire a masivului de loess si a avansarii frontului de umezire pe verticala si orizontala, s-au executat 5 foraje (D1-D5) de 3“ pana la 10 m, in care s-au montat doze speciale de ipsos. Pentru urmarirea variatiei nivelului hidrostatic s-au executat 5 puturi (H1-H5) forate de 8“ protejate de tuburi din material plastic perforat.

Dupa terminarea lucrarilor prega­titoare si a citirilor initiale (de zero) la marcile de tasare de suprafata, doze de umiditate si reperi radio-activi, s-a trecut la inundarea incintei.

Debitul de apa a fost reglat astfel incat pe suprafata gropii de inundare sa existe in permanenta un strat de 20 cm grosime.

Timp de 40 de zile s-au infiltrat 7.800 mc de apa, debitul variind con­tinuu in primele 10 zile, de la 27 m3/ora la 7 m3/ora, dupa care a ramas constant.

Umidometrele folosite aveau la baza senzori cu ghips, care erau in contact direct cu terenul analizat. Trebuie avut in vedere ca acest tip de senzori nu inregistreaza umiditatea in mod direct, ci suctiunea. Doua corpuri aduse in contact nu isi egalizeaza umiditatile, ci suctiunile. In cazul nostru, pentru a cunoaste umiditatea corespunzatoare unei anumite valori a indicelui sorbtional pF, a fost nevoie de trasarea curbei de suctiune pentru pamantul din amplasament (fig. 4).

Trasarea acestei curbe se face cu ajutorul aparatului cu placi ceramice sau a celui cu membrana combinat cu metoda cutiei cu nisip si caolin.

Avansarea frontului de umezire a determinat variatia rezistentelor electrice ale dozelor, la diverse intervale de timp si pe o anumita adancime, in functie de distanta forajului fata de incinta de inundare (fig. 5).

In conditiile de inundare create pentru incinta de 400 mp si continand 34 foraje de 8“, umplute pe 10 m cu balast ciuruit, pentru asigurarea unei infiltrari rapide pe verticala, situatie care influenteaza alura curbelor de avansare a frontului de umezire, au fost stabilite urmatoarele viteze medii de avansare laterala a acestui front pentru sec­tiunea verticala studiata:

• pentru primii cinci metri, pe baza datelor furnizate de dozele ingropate in forajele D1 si D2, 0,045-0,063 m/ora, respectiv 1,08-1,27 m/zi, iar umidita­tile au crescut de la 11,7% la 20%.
• intre 5-14 m, pe baza datelor forajelor D2 – D5 a rezultat o viteza medie de 0,017-0,025 m/ora, respectiv 0,40-0,60 m/zi, iar umiditatile au crescut de la 14% la 20%.

Modul de inaintare laterala a nivelului hidrostatic in masivul de loess a fost determinat cu ajutorul celor 5 puturi (H1-H5) (fig. 6).

Nivelul hidrostatic a aparut, pentru prima data, in puturile H1 si H5 la 7 zile de la inceperea inundarii, ceea ce corespunde unei cantitati de 2.900 mc de apa infiltrata, de la C.T.N. in forajele H1 si H5, primul fiind situat la 6,40 m de marginea incintei, iar al doilea la 9,60 m de marginea opusa a incintei.

Dupa 14 zile de la inceperea inundarii si corespunzator unei cantitati de 4.000 mc apa, nivelul hidrostatic a ajuns in forajul H2.

Dinamica umezirii terenului in jurul surselor de infiltratie sub presiune, ingropate

S-a executat un sant de 6,00 m x 1,00 m si 1,50 m adancime, in care a fost plasata o conducta cu diametru 2“, cu doua fante laterale in zona centrala de cate 0,50 m lungime si 2 mm deschidere, urmarindu-se, prin aceasta, ca pierderile de apa sa fie egale cu debitul conductei.

Dupa acoperirea santului cu loess compactat manual si dupa verifica­rea apometrului montat pe retea s-a procedat la introducerea apei. Dupa 90 minute, s-a infiltrat in loess o cantitate de cca. 5 mc apa sub presiunea de 2 atm, care a aparut la suprafata.

In majoritatea cazurilor, pierderile din retea sunt depistate abia atunci cand apa apare la suprafata, iar pana la prezentarea echipei de interventii dureaza inca un timp, care poate fi apreciat la peste 10 ore.

Bazat pe aceste considerente practice, s-a mentinut conducta sub presiunea de 2 atm. inca 17 ore, cand apa a fost oprita inregistrandu-se la apometru o cantitate de 62,7 mc apa.

Folosind dozele, aparatura si metodele mentionate, s-au obtinut rezultatele redate in figurile 7a si 7b.

CONCLUZII
Din cele expuse, in urma cerce­tarilor de la amplasamentul experimental Sorogari, referitoare la fun­darea pe loessuri, rezulta urmatoarele concluzii:

1. Unghiul de frecare interioara inregistreaza diferente intre valorile stabilite pentru probele neinundate si probele inundate, aceasta diferenta fiind de ordinul a 3°- 5°.
2. In ceea ce priveste coeziunea, diferentele intre valorile probelor neinundate si inundate sunt mult mai mari. La proba de la cota -2,3 m coeziunea pentru proba neinundata este 0,68 daN/cmp, iar pentru cea inundata 0,00 kg/cmp.
3. Viteza de avansare a frontului de umezire pe verticala, fata de orizontala, este mai mare, raportul fiind de 1/3. Acest lucru a fost confirmat si de incercarile de laborator care au reliefat ca permeabilitatea este mai mare pe verticala.
4. In cazuri de accidente la o conducta in functiune, apa apare la suprafata in scurt timp de la
   defectare si deci, se pot lua, in timp util, masuri de remediere, fara ca in acest interval sa produca cresteri importante ale umiditatii terenului la suprafata si in adancimea lui.
5. Senzorii de umiditate care functioneaza pe principiul suctiunii sunt accesibili ca pret dar trebuie calibrati in functie de curba de suc­tiune specifica fiecarui pamant. Determinarea unei astfel de curbe dureaza si cateva luni.
6. Frontul de umezire se extinde si in lateral, datorita suctiunii.

BIBLIOGRAFIE
1. Cernatescu A, Dima Gh., Fundatii I si II, Iasi, 1955;
2. Silion T., Ungureanu N., Antonovici V., Boti N., Unele probleme ale conlucrarii dintre structura, fundatie si teren de fundare. Lucrarile sesiunii de comunicari tehnico-stiintifice „Fundarea constructiilor pe loessuri in Podisul Central Moldovenesc“.

Autori:
s. l. dr. ing. Ioan Boti – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Departamentul de Geotehnica si Fundatii
prof. univ. dr. ing. Nicolae Boti – Universitatea Tehnica „Gheorghe Asachi“ din Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii, Departamentul de Cai de Comunicatii si Fundatii

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 111 – ianuarie-februarie 2015, pag. 46