Tasarea unui depozit ecologic de deseuri fundat pe pamant sensibil la umezire

Lucrarea prezinta rezultatele calculelor de tasare efectuate in urma realizarii unui depozit ecologic de deseuri pe un teren sensibil la umezire. Sunt comparate rezultatele calculelor in ipoteza mentinerii conditiilor de umiditate naturala a terenului si in ipoteza inundarii terenului sensibil la umezire ca urmare a realizarii unui sistem de etansare imperfect.

Pornind de la cerinta din legislatia nationala in vigoare prin care se impune o panta de minimum 1% a drenurilor care preiau levigatul din depozit, dupa consumarea tasarilor depozitului, este analizata pozitia drenului pentru a fi asigurata capacitatea de transport a levigatului din momentul deschiderii depozitului si pana la umplerea acestuia si consumarea tasarilor sub sarcina transmisa de deseurile depozitate. Un alt aspect tratat este cel legat de efortul de intindere care poate sa apara in geomembrana sistemului de etansare de baza, ca urmare a tasarii terenului de fundare.

Calculele de tasare au fost efectuate in conformitate cu „Normativul privind fundarea constructiilor pe pa­manturi sensibile la umezire, indicativ NP 125:2010” si „Normativul privind determinarea valorilor caracte­ristice si de calcul ale parametrilor geotehnici, indicativ NP 122:2010”.

Proiectarea unui depozit ecologic de deseuri pe un teren sensibil la umezire reprezinta o situatie particulara datorita faptului ca trebuie respectate mai multe normative tehnice care impun anumite restrictii certe.

Pe de o parte, „Normativul tehnic privind depozitarea deseurilor”, aprobat prin OMMGA 757/2004 impune o panta in lungul drenurilor care colecteaza levigatul de minimum 1% atat in mo­mentul deschiderii depozitului, cat si dupa umplerea acestuia si consumarea tasarii terenului de fun­dare sub sarcina transmisa de deseurile depozitate.

Pe de alta parte, NP 125:2010 „Normativ privind fundarea constructiilor pe pamanturi sensibile la umezire” contine doua prevederi extrem de relevante din acest punct de vedere: retelele purtatoa­re de apa trebuie sa aiba o protectie dubla si calculul de tasare trebuie sa prevada si ipoteza inunda­rii terenului de fundare.

Evaluarea tasarilor pamanturilor sensibile la umezire

In cazul pamanturilor normal consolidate, tasarea se evalueaza acceptand o relatie liniara intre efort si deformatie (legea lui Hooke) si este functie de modulul de deformatie si efortul vertical datorat suprasarcinii (σ_z). in cazul pamanturilor sensibile la umezire, se evalueaza efortul vertical datorat greutatii proprii (in conditii naturale si in stare saturata) si efortul total ca urmare a realizarii constructiei, respectiv suma dintre sarcina geologica si efortul datorat suprasarcinii. Tasarea se obtine ca diferenta a tasarilor generate de starea initila (sarcina geologica in conditii naturale) si finala de efort (dupa inundarea terenului de fundare sau realizarea constructiei).

In Anexa 5 din NP 125:2010 este prezentata modalitatea de calcul a tasarii suplimentare probabile prin umezire a PSU impartita distinct in: tasare suplimentara prin umezire sub sarcina geologica (I_mg) si tasare suplimentara prin umezire sub incarcarea transmisa de fundatie (I_mp). Urmarind pasii de calcul din normativ, practic este simulata inundarea terenului si evaluat raspunsul acestuia (I_mg) iar ulterior realizarea constructiei pe terenul inundat si evaluarea tasarii totale (I_mg+I_mp). Normativul nu prezinta evaluarea tasarii probabile in urma realizarii constructiei in ipoteza mentinerii conditiilor naturale de umiditate a terenului de fundare (s), o componenta extrem de importanta in alegerea solutiei de fundare.

In figura 1 este prezentata schema de calcul a tasarii PSU si sunt evidentiate eforturile verticale necesare calculului, respectiv deformatiile specifice care se obtin direct din curbele de compresiune – tasare rezultate in urma incercarilor de compresibilitate in edometru pe probe la umiditate naturala si pe probe inundate initial.

STUDIU DE CAZ

Caracterizarea geotehnica a amplasamentului

Pentru constructia unui depozit ecologic de deseuri cu dimensiunea in plan de cca. 250 m x 300 m s-au efectuat investigatii geotehnice de teren si laborator din care a reiesit ca terenul de fundare este alcatuit, sub un strat de pamant vegetal cu grosimea de 70 cm, dintr-un strat de loess argilos – grupa B interceptat pana la adancimea de 13,70 m, urmat de un strat de argila prafoasa – praf argilos, plastic consistent – plastic vartos. Apa subterana a fost interceptata la adancimea de 21 m.

Pe probe netulburate din stratul de loess s-au efectuat 44 de incercari de compresibilitate in edometru, 27 pe probe la umiditate naturala si 17 pe probe inundate initial, pentru a se determina nu numai tasarea specifica suplimentara la umezire sub treapta de 300 kPa (i_m300), ci si rezistenta structurala (σ₀) si comportamentul materialului sub incarcarile aplicate.

In urma reprezentarii grafice a tasarii specifice suplimentare la umezire sub treapta de 300 kPa in functie de adancime (fig. 2) s-a remarcat ca in suprafata materialul inregistreaza valori foarte mari pentru i_m300, care ajung chiar la 8…10%, in timp ce, pentru adancimi de 7…13 m, aceasta valoare scade pana la 2…5%. In consecinta, pachetul de loess a fost impartit in 3 straturi de calcul. Stratul 4 este identic din punct de vedere granulometric dar, din cauza umiditatii naturale ridicate, materialul si-a pierdut sensibilitatea la umezire (i_m300 = 0…0,5%).

Pentru fiecare strat de calcul s-au determinat valorile caracteristice ale parametrilor geotehnici necesari calculului de tasare. Pe baza incercarilor de compresibilitate in edometru s-au determinat valorile caracteristice ale tasarilor specifice sub treptele de incarcare aplicate (εk _inf, εk _sup). Pentru supraestimarea tasarii au fost selectate doar valorile εk _sup si a fost trasata curba de compresiune-tasare caracteristica, pentru care s-a cautat o functie care sa o aproximeze. In figura 3 si figura 4 sunt prezentate curbele caracteristice superioare obtinute pe probe la umiditate naturala si pe probe inundate initial. De asemenea, sunt indicate functiile care aproximeaza valorile caracteristice ale tasarilor specifice. Aceste caracteristici s-au determinat pentru fiecare strat in parte dar, pentru exemplificare, sunt prezentate grafic valorile determinate pentru stratul 1.

Calculul tasarii terenului de fundare

Tasarea terenului de fundare s-a calculat pe verticala pentru 27 de puncte distribuite uniform in ampriza depozitului dar si in vecinatatea acestuia. Incarcarea transmisa de deseurile depozitate a fost asimilata cu doua incarcari triunghiulare (sectiunile marginale) si una dreptunghiulara (sectiunea centrala).

Calculele de tasare s-au facut iterativ, propunand intr-o prima faza o panta initiala a bazei depozitului de 1%. In figura 5 sunt prezentate rezultatele calcului de tasare. Pornind de la cota terenului natural, s-a calculat cota terenului amenajat pentru a asigura panta initiala de 1% si, prin calculul tasarilor, s-a determinat forma bazei depozitului dupa consumarea tasarilor in ipoteza mentinerii conditiilor de umiditate, dar si de saturare a terenului de fundare.

Din calculele de tasare efectuate, se remarca in primul rand valorile foarte mari ale tasarilor in centrul depozitului: 1,3 m in ipoteza mentinerii umiditatii terenului natural si 2,3 m in cazul saturarii acestuia. De mentionat ca aceste valori s-au obtinut pentru o presiune de 360 kPa rezultata din inaltimea depozitului de 30 m si greutatea specifica a deseurilor de 12 kN/m3, uniform distribuita pe o suprafata foarte mare (250 m x 300 m).

In aceasta ipoteza initiala, dupa consumarea tasarilor, drenul care preia levigatul din depozit va avea pentru zona din aval o panta mai mica de 1% si chiar contra-panta in ambele ipoteze de calcul. Reiese ca, intre sectiunile 13 si 22 ale calculului de tasare, panta terenului amenajat va trebui reprofilata astfel incat panta dupa consumarea tasarilor sa fie mai mare de 1%.

In figura 6 este prezentat profilul initial al terenului amenajat si este impusa, in toate sectiunile, o panta mai mare de 1%, dupa consumarea tasarilor. Practic, s-a intervenit intre sectiunile 13 si 23. Acceptand initial aceleasi tasari ale terenului de fundare, s-a calculat panta terenului amenajat, care varia intre 1,6 si 3%, motiv pentru care a fost modulata in doua sectoare cu pante de 2 si, respectiv, 3%.

Prin reprofilarea bazei depozitului, se vor realiza excavatii de pana la 2 m, prin care se va depasi stratul 1 de loess, care are sensibilitate ridicata la umezire. Din acest motiv, au fost reluate calculele de tasare iar rezultatele sunt prezentate in figura 7. Se remarca faptul ca, prin profilarea terenului cu pante de 1, 2 si 3%, pe toata perioada exploatarii depozitului, respectiv din momentul punerii in opera, pana la consumarea tasarilor terenului de fundare, drenurile pentru preluarea levigatului vor avea pante mai mari de 1%. Daca initial sectiunea amonte va avea panta de 1% si sectiunile aval pante de 2 si 3%, dupa consumarea tasarilor, sectiunea amonte va avea pante de 2…3% si sectiunile aval de 1..2%.

CONCLUZII

Prin profilarea terenului dupa modalitatea descrisa anterior, panta minima de 1% a drenurilor este asigurata atat in ipoteza mentinerii conditiilor de umiditate a terenului de fundare, cat si in ipoteza saturarii acestuia.

Tasarea maxima de 2,3 m in sectiunea centrala a depozitului de deseuri nu va duce la o alungire semnificativa a materialelor geosintetice din baza depozitului si nu le va supune la eforturi suplimentare de intindere.

BIBLIOGRAFIE

1. NP 125:2010 „Normativ privind fundarea constructiilor pe pamanturi sensibile la umezire”;
2. NP 122:2010 „Normativ privind determinarea valorilor caracteristice si de calcul ale parametrilor geotehnici”;
3. OMMGA 757/2004 „Normativul tehnic privind depozitarea deseurilor”;
4. Paraschiv, L. E., Proiectarea unui depozit ecologic de deseuri fundat pe pamant sensibil la umezire. Lucrare de disertatie, Conducator Stiintific: conf. dr. ing. Ernest-Daniel Olinic, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, 2016.

Autori:
conf. univ. dr. ing. Ernest-Daniel Olinic, ing. Iulia Emilia Paraschiv – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 166 – ianuarie-februarie 2020, pag. 14