Actiunea apelor curgatoare si a torentilor asupra lucrarilor de sprijin de la terasamentul unui drum

Actiunea apelor curgatoare asupra terasamentelor drumurilor este insotita, de multe ori, de actiu­nea apelor torentiale pe versantii invecinati. Apele torentiale pot destabiliza ambele maluri ale unui rau. Efec­tele combinate impun adoptarea unor solutii de stabilizare care sa aiba in vedere atat terasamentul drumului cat si versantul aflat pe malul opus al acestuia.

Structurile de sprijin executate anterior pentru stabilizarea ma­lului pe care este amplasat drumul au fost afectate (distruse) de fenomenul de afuire. Malul opus celui pe care este amplasat drumul a fost afectat de torentii de pe versant. Actiunea torentilor a condus si la desprinde­rea si transportul in albia raului a unor blocuri de piatra, care au redus drastic sectiunea de curgere a acestuia.

Articolul prezinta un studiu de caz care abordeaza o asemenea situatie si propune solutii pentru stabilizarea ambelor maluri ale raului. 

Torentul [1] sau puhoiul este un curs de apa temporar si puternic, cu debit nestatornic, care apare in urma ploilor torentiale de durata sau dupa topirea brusca a zapezii si care curge cu viteza pe povarnisurile versantilor, avand o mare viteza si forta de eroziune. Acesta se poate forma [2] si in urma insu­marii de siroiri si suvoaie de apa, ce se concentreaza intr-un singur canal de scurgere.

Eroziunea solu­lui [3] este caracterizata de deplasarea particulelor de solid de la suprafata uscatului prin actiunea vantului, apelor sau ghetii sau ca urmare a actiunii unor organisme vii (bio-eroziune). Scurgerea torentiala [2] reprezinta concentrarea unui volum insemnat de apa in lungul unui canal in care, din cauza pantei mari, curge cu mare viteza, antrenand particule de sol care favorizeaza eroziunea acestuia.

Prin extinderea sa in plan, scurgerea torentiala depaseste limitele unui versant, prezentand elemen­tele unui bazin hidrografic elementar, in care se pot distinge (Fig. 1) bazinul de receptie, canalul de scurgere si conul de dejectie.

Energia morfodinamica a torentului se consuma prin procesele de eroziune, transport si acumula­re. Intreg bazinul torential este caracterizat de trei forme de baza ale eroziunii, respectiv: eroziunea regresiva, eroziunea laterala si eroziunea in adancime.

Transportul materialului solid consuma o mare parte din forta hidrodinamica a torentului.

Afuirile sunt actiuni de erodare a albiei provocate de viteza de curgere a apelor. In cazul afuierilor locale apare riscul de cedare la capacitate portanta a fundatiilor constructiilor din albie sau de cedare prin rotire si/sau translatie a acestora.

Combinarea efectelor scurgerilor torentiale si a afuirilor asupra constructiilor aflate la baza versantilor si in albia apelor curgatoare necesita interventii care sa combata efectele ambelor procese ce pun in pericol stabilitatea constructiilor.

CONSIDERATII PRIVIND SITUATIA DIN TEREN

Amplasamentul studiat se afla pe arealul comunei Zemes din judetul Bacau, in albia minora a raului Tazlaul Sarat, o zona cunoscuta pentru potentialul ridicat de producere a alunecarilor de teren.

Cu ocazia vizitei din amplasament s-au constatat urmatoarele:

• s-a identificat o scurgere torentiala cu cele 3 elemente ale sale, respectiv bazinul de receptie, ca­nalul de scurgere si conul de dejectie;
• prin procesul de transport al materialului solid de pe versant, scurgerea torentiala a colmatat, in
  proportie de circa 80%, sectiunea de scurgere a albiei raului Tazlaul Sarat;
• afuirea albiei, din cauza vitezei apei, a condus la erodarea fundatiilor zidurilor de sprijin existente si la prabusiri de mal, in cazul taluzurilor nesprijinite.

SOLUTII DE INTERVENTIE PROPUSE

Analizand caracteristicile fizico-mecanice ale stratificatiei terenului de pe amplasament si topogra­fia terenului, s-a ajuns la concluzia ca alunecarile de teren de tip scurgere noroioasa din amplasament au fost activate de catre urmatorii factori:

• apele raului Tazlaul Sarat au erodat (procesul fiind continuu), in timp, albia minora a raului, ceea ce a condus la dezvelirea fundatiei zidului de sprijin de la marginea partii carosabile;
• se constata, pe zona afectata de curgerea noroioasa din amonte de raul Tazlaul Sarat, un procent mic de impadurire, raportat la zonele adiacente;
• existenta bazinului de receptie, unde apele stagneaza pe perioade indelungate de timp, favorizeaza infiltrarea apelor de suprafata in straturile de adancime, scazand local valorile parametrilor rezistentei la forfecare, favorizand transportul partii solide si chiar conducand, pe alocuri, la glisarea
  deluviului (straturile de suprafata) pe roca de baza.

Luand in considerare cele prezentate, pentru eliminarea efectelor afuirii aferente malului stang si a curgerii noroioase aferente malului drept, s-au dispus urmatoarele lucrari de interventie:

• avand in vedere ca adancimea de afuire, necesara conform calcul hidrologic, este de circa 1,16 m iar adancimea de fundare a zidului de sprijin existent in albia Tazlaului Sarat este de circa 1,00 m, s-a dispus dezafectarea zidului de sprijin existent si inlocuirea sa cu un zid de sprijin fundat pe micropiloti cu fisa redusa; pilotii vor avea un diametru de 40 cm, o lungime de 4,00 m si vor fi inglobati la partea superioara, pe ultimii 2,00 m, intr-o elevatie din beton armat, cu rol de perete de sprijin; prin dispunerea pilotilor se elimina pericolul afuirii zidului de sprijin, iar prin dispunerea elevatiei se elimina riscul pierderii materialului din terasament;
• pentru a preintampina colmatarea albiei si degradarea noului zid de sprijin din cauza producerii unor scurgeri noroioase pe malul drept al Tazlaului Sarat, se va executa un perete de sprijin din piloti forati cu interspatii, dispusi la marginea albiei, astfel incat sectiunea de scurgere a raului sa fie cat mai mare; in amonte de peretele de sprijin de pe malul drept se vor face umpluturi/decapari pentru eliminarea zonelor de contrapanta si se vor executa taluzuri cu panta de circa 2/3;
• s-au dispus lucrari de asanare a bazinului de receptie prin realizarea de santuri de drenare,
  impaduriri, eliminarea zonelor de baltire etc.

Avand in vedere solutiile propuse, s-au efectuat calcule de stabilitate cu programul Plaxis 2D, folosind modelul constitutiv Mohr-Coulomb [4] si algoritmul de calcul „Phi-c reduction” [5], pen­tru determinarea suprafetei critice de cedare si a factorului minim de stabilitate al amplasamentului, in urmatoarele situatii posibile de exploatare:

• executie lucrari de sprijinire pe cele doua maluri;
• executie lucrari de sprijinire pe cele doua maluri si producere afuiri si erodari in albie.

In Tabelul 1 sunt prezentate valorile factorilor de stabilitate, pentru analizele de stabilitate efectua­te.

Pe baza calculelor de stabilitate efectuate se pot enunta urmatoarele concluzii:

• in cazul situatiei de calcul in care nu s-a luat in considerare afuirea si erodarea malurilor, supra­fata de cedare critica prezinta o forma circular cilindrica, formandu-se in aval de zidul de sprijin, in albia raului Tazlaul Sarat;
• in cazul situatiei de calcul in care s-a luat in considerare afuirea si erodarea malurilor, suprafata de cedare critica prezinta o forma triunghiulara, pe zona platformei drumului, indicand o posibila cedare, de tip translatie a corpului drumului, impreuna cu zidul de sprijin pe piloti.

CONCLUZII

Amplasamentul studiat se afla pozitionat pe arealul comunei Zemes din judetul Bacau, in albia minora a raului Tazlaul Sarat.

S-a identificat o scurgere torentiala cu cele 3 elemente ale sale, respectiv bazinul de receptie, canalul de scurgere si conul de dejectie.

Prin procesul de transport al materialului solid de pe versant, scurgerea torentiala a colmatat, in proportie de circa 80%, sectiunea de scurgere a albiei raului Tazlaul Sarat.

Afuirea albiei din cauza vitezei apei a condus la fenomenul de erodare a fundatiilor zidurilor de sprijin existente si la prabusiri de mal in cazul taluzurilor nesprijinite.

S-a dispus dezafectarea zidului de sprijin existent si inlocuirea sa cu un zid de spri­jin fundat pe micropiloti cu fisa redusa.

Pentru a preintampina colmatarea albiei si degradarea noului zid de sprijin din cauza unor scurgeri noroioase pe malul drept al Tazlaului Sarat, s-a hotarat executarea unui pere­te de sprijin din piloti forati cu interspatii, dispusi la marginea albiei, astfel incat sectiunea de scur­gere a cursului de apa sa fie cat mai mare.

BIBLIOGRAFIE

1. ro.wikipedia.org/wiki/Torent;
2. Note de curs. Geomorfologie – semestrul II – Geografia mediului, Ene M;
3. ro.wikipedia.org/wiki/Eroziunea _solului;
4. *** Plaxis Version 8. Materials models manual;
5. *** Plaxis Version 8. Reference manual. 

Autori:
s.l. dr. ing. Dana Madalina Pohrib,
ing. Elena Irina Platica (Ciobanu),
conf. univ. dr. ing. Dorel Platica,
ing. Vlad Mircea Grigoras – Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi, Facultatea Constructii si Instalatii, Departamentul CCF 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 137 – iunie 2017, pag. 44