GEOSTUD: Investigatii pe teren si in laborator pentru identificarea susceptibilitatii la lichefiere a pamanturilor nisipoase din zona Magistralei 5 de metrou, Sectiunea Eroilor – Piata Iancului, Bucuresti (II)

(continuare din nr. 222, martie 2025)

STUDIU DE CAZ 

In numarul anterior am prezentat pe larg bazele teoretice ale studierii fenomenului de lichefiere a pamanturilor. In numarul actual vom prezenta apectele dimensiunii practice a acestui fenomen. Studiile geotehnice elaborate de S.C. Geostud pe teritoriul Bucurestiului au indicat o serie de areale cu nisipuri susceptibile la lichefiere, iar studierea comportarii acestora este de maxima importanta, dat fiind ca aceste nisipuri sunt cuprinse in zone construite.

Un astfel de caz este viitoarea magistrala de metrou M5, Sectiunea Piata Eroilor ‒ Piata Iancului, in lungime de aproximativ 5,20 km. Sa vedem, deci, ce a relevat analiza susceptibilitatii la lichefiere a nisipurilor intalnite pe acest traseu.

1. DATE GENERALE 

1.1. Date morfologice si hidrologice

Din punct de vedere morfologic, sectiunea de metrou Eroilor (P.S. Opera ‒ Piata Iancului) este amplasata pe interfluviul Dambovita ‒ Colentina, apartinand campiei Bucurestiului. Din punct de vedere hidrologic, traseul viitoarei sectiuni de metrou este legat de cursul raului Dambovita indeosebi din piata Operei pana la km 7+300 (Lacul Cismigiu ‒ Strada Brezoianu). Ca relief, pe acest traseu se disting 2 zone: zona de lunca, care tine de la piata Eroilor pana la lacul Cismigiu, inclusiv, si zona de terasa, aflata in continuare, pana la sfarsitul sectiunii.

1.2. Date privind litologia zonei

Conform forajelor realizate, atat cele executate de Geostud, cat si cele executate anterior, se poate defini urmatoarea succesiune geologica-litologica pe aceasta zona:

a) Zona de lunca

• h=0,00 ‒ 1,50 (3,50) m: umplutura cu grosime variabila constituita din diverse proveniente;
• h1=1,50 (3,50) ‒ 5,00 (6,00) m: complex aluvionar argilos constituit din argile, argile nisipoase, argile grase si din loc in loc cu insertii de pietris;
• h2=5,00 (6,00) ‒ 14,00 (15,00) m: strat de nisip aluvionar;
• h3=14,00 (15,00) ‒ 16,00 m: strat intermediar argilos, constituit din argile, argile grase, argile nisipoase;
• h4=16,00 ‒ 31,00 (33,00) m: complex necoeziv cu lentile de pamant coeziv;
• h5=31,00 (33,00) ‒ 45,00 m: al doilea strat argilos intermediar constituit din argile, argile grase, nisipuri argiloase cu aspect marnos denumit si complex marnos;
• h6=45,00 ‒ 60,00 m: complex format din nisipuri cenusii cu granulatie mare cu alternante de marne nisipoase.

b) Zona de terasa

• h=1,00 ‒ 3,00 m: umplutura cu grosime variabila constituita din diverse proveniente;
• h1=1,00 (3,00) ‒ 50 (54) m: complex format dintr-o alternanta de straturi necoezive, slab coezive si coezive;
• h2=50 (54) ‒ 60 m: complex format din nisip cu pietris.

1.3. Date hidrogeologice

S-au intalnit 2 nivele de apa subterana:

• strat acvifer de mica adancime, NH=10 ‒ 15 m (nisipuri si pietrisuri de Colentina);
• strat acvifer de adancime, NH=35 ‒ 50 m (nisipuri de Mostistea).

2. IMPORTANTA ANALIZEI LA LICHEFIERE 

Din analiza datelor de mai sus reiese ca de la suprafata terenului pana la adancimea de 15,00 m, inclusiv, sunt prezente nisipuri saturate si cu indesare medie, susceptibile fenomenelor de lichefiere. Acest lucru a condus la necesitatea analizei susceptibilitatii la lichefiere a acestora, avand in vedere importanta exceptionala a lucrarii, cat si prezenta vecinatatilor, cladirile din apropierea viitorului traseu al metroului fiind majoritar monumente istorice sau parte a patrimoniului cultural, conform foto 1-5:

Foto 1: Vedere generala spre bulevardul Mihail Kogalniceanu din fata Facultatii de Drept

Foto 2: Piata Mihail Kogalniceanu

Foto 3: B-dul Regina Elisabeta nr. 54

Foto 4: Colegiul National Gheorghe Lazar

Foto 5: Fostul Cinematograf Festival (vedere de pe B-dul Regina Elisabeta)

Analiza efectuata, avand la baza profilul litologic longitudinal, a evidentiat prezenta a 4 sectoare susceptibile la lichefiere, stipulate in tabelul 3.1:

Tabelul 3.1

Tabelul 3.2

¹⁾ Numaratoarea kilometrica conform proiectului aferent Magistralei 5 incepe de la km 0 (Statia Raul Doamnei)

Analiza are la baza si prevederile normei tehnice P125/1984 (Indrumator tehnic pentru studiul proprietatilor pamanturilor necoezive lichefiabile) si ale STAS-ului 1243/1988 (Teren de fundare. Clasificarea si identificarea pamanturilor). In tabelul 4 sunt prezentate forajele si stratele analizate cu parametrii specifici care au condus la alegerea lor spre analiza:

Tabelul 4

3. CRITERII DE ANALIZA SI REZULTATELE OBTINUTE 

In continuare prezentam rezultatele analizei, care are la baza criteriile de definire a susceptibilitatii la lichefiere conform graficului propus de V. PERLEA, M. PERLEA in Stabilitatea dinamica a terenurilor nisipoase, cap. 6.2., fig. 175 [6].

Tabelul 5

Din analiza prezentata in tabelul 5 se poate concluziona ca nisipurile saturate ce se intalnesc pe traseul Magistralei 5 de metrou, sectiunea Eroilor (P.S. Opera) ‒ Piata Iancului, pot fi lichefiabile.

In ceea ce priveste estimarea potentialului de lichefiere, rezultele avand la baza numarul de lovituri SPT inregistrat pana la adancimea de 15 m, conform graficului din fig. 3, nisipurile saturate din zona de lunca fac parte din categoria pamanturilor cu un potential moderat spre inalt de lichefiere.

De altfel, rezultatele masuratorilor in teren DPSH (Penetrare Dinamica Supergrea) indica existenta in aceste zone a unor strate afanate sau cu indesare medie, specifice depozitelor aluvionare susceptibile la lichefiere. De asemenea, masuratorile seismice indica existenta unor strate de clasa D (teren moale ‒ V_s30 ≤ 180 m/s).

Fig. 3: Estimarea potentialului de lichefiere conform loviturilor N30 (SPT), dupa I. BANCILA, Geologie inginereasca, Volumul I, Cap. 4.1.2 [5]

Profilul geolitologic transversal din fig. 4 pune in evidenta dispunerea stratelor geologice susceptibile la lichefiere din cauze naturale (zona Eroilor – Facultatea de Drept).

Fig. 4: Profil geolitologic transversal realizat pentru interstatia Eroilor ‒ Facultatea de Drept cu depozitele susceptibile la lichefiere

Fenomenul de lichefiere poate fi influentat si de constructiile antropice subterane care actioneaza ca un „capac impermeabil” pentru stratele necoezive, saturate, in care sunt executate. Dupa realizarea radierelor pentru statiile de metrou, exista riscul ca in timpul unui seism de intensitate mare, din cauza timpului scurt in care acesta are loc, presiunea apei pe baza radierului sa creasca foarte mult, inainte de a se disipa lateral radierului. Aceasta dispersare laterala are loc preponderent dupa terminarea seismului, procesul antrenand si partea fina din stratul acvifer, generand astfel zone de rezistenta scazuta sub radier (lichefierea nisipurilor).

In fig. 5 este prezentat un extras din profilul geolitologic longitudinal realizat pe axul traseului aferent magistralei 5 (Eroilor – Piata Iancului), in zona statiei Universitate.

Fig. 5: Extras din profilul geolitologic longitudinal (statia Universitate) cu depozitele susceptibile la lichefiere

4. CONCLUZII SI RECOMANDARII 

Din analiza susceptibilitatii la lichefiere in cazul Magistralei 5 a metroului din mun. Bucuresti, Sectiunea Eroilor (P.S. Opera) ‒ Piata Iancului (P.S. Victor Manu) se observa ca pe o lungime de aproximativ 1.300 m (dintr-un total de 5.200 m) au fost intalnite nisipuri susceptibile la lichefiere, de la usor lichefiabile la lichefiabile. Aceastea sunt intalnite preponderent in zona de lunca, avand potential de lichefiere moderat spre inalt.

De asemenea, asa cum am mentionat anterior, fenomenul de lichefiere se poate extinde si in zonele in care radierul statiilor de metrou va functiona ca un „capac impermeabil”. In acest context, lucrarile antropice pot amplifica semnificativ susceptibilitatea la lichefiere, in zonele unde au fost identificate pamanturi nisipoase in stare saturata.

Inainte de stabilirea unor solutii de reducere a potentialului de lichefiere, trebuie sa se tina cont de urmatoarele conditii:

• definirea riscului in functie de performantele constructiei;
• materialele si metodele de construire disponibile;
• conditiile locale, respectiv metoda folosita sa nu perturbe constructiile de deasupra si din jurul amplasamentului.

Avand in vedere conditiile geotehnice, hidrogeologice si de urbanism din Bucuresti, pentru stingerea sau reducerea la minimum a potentialului de lichefiere a nisipurilor aflate pana la adancimea de 15 m se recomanda urmatoarele metode, in ordinea eficientei:

a) scoaterea terenului din starea de saturatie prin folosira drenurilor verticale fitil (sisteme de drenare);

b) compactarea prin injectare;

c) injectarea prin imbibare;

d) incluziuni rigide.

Prezentam succint aceste metode:

a) Sistemul de drenare: Consta in introducerea in stratul de nisip a unor drenuri verticale fitil prin care apa sub presiune ajunge la suprafata. In acest mod creste viteza de disipare a presiunii apei din pori in timpul solicitarii seismice, reducandu-se astfel efectele negative ale redistribuirii presiunii apei din pori si mentinandu-se aceasta presiune la niveluri joase acceptabile pe toata durata miscarii seismice. Apa trebuie descarcata intr-o perna de balast aflata desupra terenului natural, de unde trebuie scursa intr-un emisar.

b) Injectarea prin compactare: Consta in pomparea in pamant a unei suspensii foarte vascoase (pasta) cu rezistenta de frecare mare care, datorita presiunii de injectare, actioneaza ca un pistol radial, producand deplasarea si indesarea particulelor terenului din jur. Astfel, in pamantul injectat se reduce porozitatea si implicit presiunea interstitiala si permeabilitatea, creste densitatea si nisipul capata coeziune, respectiv se imbunatatesc considerabil proprietatile mecanice ale pamanturilor ‒ scade sau se stinge sensibilitatea la lichefiere.

c) Injectarea prin imbibare: Se introduce cu ajutorul unei pompe de presiune solutia de injectare, destul de lent ca imbibarea terenului sa se faca uniform in masa, departandu-se treptat de forajul de injectare. Trebuie retinut ca fiecare sarja de fluid impinge fluidul injectat anterior astfel incat la periferia zonei imbibate se gaseste fluidul injectat la inceputul procesului iar in jurul forajului se va gasi fluidul injectat ultimul. Fenomenul se explica astfel: intai are loc o interactiune intre fluid si apa din teren prin impingerea acesteia dar si diluarea solutiei de catre apa, astfel ca fluidul adera la suprafata granulelor; in continuare are loc procesul de rigidizare (intarire, gelificare) prin interactiunea fizico-chimica intre aceste doua medii si nisipul devine practic un solid care isi pierde sensibilitatea la lichefiere.

d) Incluziunile rigide: Reprezinta o noua tehnica de imbunatatire a proprietatilor pamanturilor si sunt considerate un progres major in industria constructiilor. Incarcarile din structura sunt transmise la teren si la incluziunile rigide, fie prin intermediul unui strat de transfer, fie printr-o fundatie rigida. Prin intermediul incluziunilor, sensibilitatea la lichefiere se stinge sau se reduce substantial, iar pamantul din jurul incluziunilor este imbunatatit datorita indesarii. Aceasta metoda a fost folosita cu deosebit succes la imbunatatirea proprietatilor stratului de nisip din fundatia noului sediu al societatii Geostud SRL.

Regula: Nu se vor folosi in zonele locuite metode care introduc in pamant forte dinamice majore, cum ar fi: compactarea dinamica de suprafata si de adancime, baterea pilotilor, indesarea cu exploziv. Prin orice metoda folosita, zona stabilizata trebuie sa depaseasca conturul constructiei cu o banda de latime egala cu grosimea stratului lichefiabil. De asemenea, este necesar ca in prealabil sa se organizeze poligoane experimentale pentru stabilirea parametrilor tehnologiei de stingere a lichefierii.

BIBLIOGRAFIE

[1]. S.C. Geostud, studiu geotehnic elaborat in cadrul lucrarii „Servicii de proiectare si asistenta tehnica aferente obiectivului Magistrala 5 (Drumul Taberei ‒ Pantelimon), Sectiunea EROILOR (P.S. OPERA) – PIATA IANCULUI”;

[2]. Studii geotehnice elaborate de catre S.C. Geostud pentru lucrari in Bucuresti (anii 2001-2024);

[3]. P125-84 ‒ Indrumator tehnic pentru studiul proprietatilor pamanturilor necoezive lichefiabile;

[4]. Anghel STANCIU, Irina LUNGU s.a, Fundatii, vol. 2, Editura Tehnica, Bucuresti, 2016;

[5]. Ion BANCILA s.a, Geologie inginereasca, vol. 1. Editura Tehnica, Bucuresti, 1980;

[6]. V.G. PERLEA, M. PERLEA, Stabilitatea dinamica a pamanturilor nisipoase. Editura Tehnica, Bucuresti,1984;

[7]. I.M IDRISS, R.W. BOULANGER, Lichefierea pamanturilor in timpul cutremurelor;

[8]. Aurel BARARIU, Fundatii speciale ‒ manuscris. Universitatea Bucuresti, Facultatea de Geologie si Geofizica, Bucuresti, 2015-2016;

[9]. Laura Florina CHETAN, Cercetari privind proiectara sistemelor de epuisment pentru fundatii adanci pe teritoriul Municipiului Bucuresti. Teza de doctorat, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, Facultatea de Hidrotehnica, 2011;

[10]. Dumitru NEAGU, Managementul sistemului acvifer de mica si medie adancime din zona Municipiului Bucuresti. Teza de doctorat, Universitatea Bucuresti, Facultatea de Geologie si Geofizica, 2017;

[11]. A. BALA, D. HANNICH , J.R.R. RITTER, V. CIUGUDEAN-TOMA (2011), Geological and geophysical model of the quaternary layers mased on in situ measurements in Bucharest Romania. Romanian Reports in Physics, Vol. 63, No.1, p. 250-274;

[12]. GT GROUND ENGINEERING & CONSTRUCTION SERVICES: Sustainable ground solutions. Compactare dinamica. Incluziuni rigide. Revista Constructiilor nr. 217/septembrie 2024.

Autori:

ing. geolog Adelina VLASE-PLESCA, Geostud SRL

ing. geofizician Adrian CEPTUREANU, Geostud SRL

dr. ing. Aurel BARARIU ‒ consilier pe probleme de geotehnica si mediu, Geostud SRL

  www.geostud.ro

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 223 – aprilie 2025, pag. 34-39