Lucrare de laborator Nr.1

Tema:Clasificarea terasamentelor de cale ferat

Infrastructura cii este format din totalitatea construciilor destinate pentru realizarea platformei cii i cuprinde:terasamene,poduri,podee,viaducte,tunele,ziduri de sprijinetc.O linie de cale ferat este definit prin planul de situaie,profilul n lung i prin profile transversale.Profilul transversal este seciunea normal pe axa longitudinala cii.Profilele transversale ale cii se iau n planuri verticale,deoarece axa longitudinal,avnd n nclinaiemic,poate fi considerat o linie orizontal.Profilele transversale cuprind toate amenajrile situate ntre limitile de expropiere.Profilurile transversale de cale ferat se clasific,n raport cu poziia platformei fa de terenu natural n: profiluri transversale de rambleu; profiluri de debleu ; profiluri mixte;

n raport cu consecinele de proiectare i existen profilurile transversale se clasific n profiluti tip i speciale.Profilurile tip avnd acelea care se aplic la terasamente executate din pmnturi obinuite n condiii curente i care n practic au dat rezultate bune.Profilurile speciale se aplic n urmtoarele cazuri: terasamnete avnd nlimi mari debleuri n terenuri cu straturi alterate terasamente n roci stncoase terasamente dint pmnturi argiloase cu indice mare de plasticitate terasamente n regiuni mltinoase,inundabile terasamente pe versani cu nclinare mare peste 1/3 terasamente realizate n condiii speciale (execuie prin hidromecanizare,explozivi)

Profilul transversal trebuie conceput astfel nct s fie asigurat colectare i evacuare apelor de suprafa i totodat,cnd este cazul,s se in seama de prezene apelor subterane.Profilurile transversale tip sunt caracterizate prin urmtoarele elemente: platforma cii; statul de repartiie; nclinarea taluzurilor; bermele i treptele de nfrire; elementele de colectare i de ndeprtare apelor de suparafa;

Aspectele geologiceTerenul pe care se desfoar traseul unui drum influeneaz stabilitatea amplasamentului, metodele de construcie a terasamentelor, precum i costul construciei drumului, datorit structurii sale geologice, permeabilitii la ap a diverselor straturi i caracteristicilor rocilor componente, n principal n raport cu apa. Ca urmare, la stabilirea amplasamentului trebuie s se aib n vedere criterii (condiii, considerente) geologice, hidrogeologice i geotehnice.

Considerente geologice.

Acestea sunt hotrtoare n cazul traseelor care se desfoar pe versani, unde se nregistreaz frecvent fenomene de lunecare datorit prezenei straturilor de roci permeabile la ap, alternnd cu straturi impermeabile, care constituie plane de alunecare. Astfel de terenuri se recunosc dup aspectul exterior, caracterizat prin prezena ondulaiilor neregulate, a rupturilor sub form de praguri, a arborilor nclinai, a izvoarelor, precum i a vegetaiei specifice, de culoare verde nchis.

Prin construcia unui rambleu (fig. 4.3.1, a) componenta T paralel cu versantul, a greutii acestuia poate s depeasc fora de frecare F, a crei valoare este minim la nivelul patului impermeabil. Sporirea valorii forei F se poate obine prin evitarea infiltrrii apelor de pe versant ca urmare a construciei unui an de gard la baza rambleului.

Fig. 4.3.1. Lunecarea pe versani.

In cazul profilurilor transversale mixte (fig. 4.3.1, b) i a celor n debleu, pierderea stabilitii este favorizat de secionarea stratului geologic i sporirea infiltrrii apelor din precipitaii. Micorarea riscului de pierdere a stabilitii se obine prin micorarea volumelor de terasamente (scade fora T), prin drenarea apelor subterane i micorarea cantitii de ap infiltrat (crete fora F).

La amplasarea drumurilor pe terenuri stncoase stabilitatea este influenat de mrimea unghiului de nclinare i de direcia straturilor geologice (fig. 4.3.2), dar i de caracteristicile rocii, ca de exemplu, prezena intercalaiilor de argil. Exist astfel amplasamente defavorabile stabilitii (a), cnd se poate produce alunecarea straturilor i amplasamente favorabile (b).

In zone de munte se ntlnesc frecvent roci mobile, acestea constituind puncte sensibile pentru amplasarea drumurilor.

Intre acestea se difereniaz:- grohotiuri, care dup gradul de mobilitate sunt: active, caracterizate prin micarea continu a materialului pietros din alctuire i ca urmare, lipsa vegetaiei; n curs de stingere, acoperite cu vegetaie ierboas i tufri; stinse, a cror suprafa este acoperit cu vegetaie arborescent. Se recomand amplasarea drumului doar pe grohotiurile stinse i ocolirea pe la baz a celorlalte dou tipuri.

- conuri de dejecie (de evacuare) ale torenilor, care din punctul de vedere al mobilitii materialului din care sunt constituite se difereniaz n: conuri active, cnd albia torentului nu este stabil, torentul lucrnd pe toat suprafaa conului; conuri de drenare, cnd albia torentului este stabil, apa circulnd n zona inferioar, drenat a conului. Amplasarea drumului depinde de importana acestuia i se face: fie prin traversarea torentului n zona de vrf a conului de dejecie, cnd se impune executarea de lucrri de amenajare i regularizare a scurgerii; fie prin ocolirea torentului, drumul amplasndu-se pe malul opus conului de dejecie.

Fig. 4.3.2. Stabilitatea amplasamentului pe terenuri stncoase stratificate.

Considerente geotehnice, hidrogeologice i hidrologice

Terenul pe care se desfoar traseul,influeneaz stabilitatea amplasamentului, metodele de construcie a terasamentelor, precum i costul construciei drumului, datorit structurii sale geologice, permeabilitii la ap a diverselor straturi i caracteristicilor rocilor componente, n principal n raport cu apa. Ca urmare, la stabilirea amplasamentului trebuie s se aib n vedere criterii (condiii, considerente) geologice, hidrogeologice i geotehnice.

Considerente hidrogeologice

Este vorba de regimul apelor subterane care influeneaz att stabilitatea terenului, favoriznd apariia alunecrilor sau prbuirilor datorit fenomenelor carstice, ct i comportarea n exploatare a structurii rutiere, nmuind pmntul de fundare, datorit ascensiunii capilare i ngheului.

Apele subterane se ntlnesc sub urmtoarele forme:- straturi acvifere freatice, al cror nivel este influenat de precipitaiile atmosferice;- straturi acvifere de adncime, acestea putnd avea nivel liber sau nivel ascensional (artezian);- ape care circul n roci fisurate;- izvoare.

Stabilirea regimului apelor subterane implic cunoaterea nivelului acestora (n corelaie cu intensitatea precipitaiilor atmosferice), a direciei, vitezei i debitului scurgerii, a stratificaiei rocilor din vecintatea stratului acvifer, precum i a compoziiei chimice a apelor, acestea putnd fi agresive fa de rocile cu care vin n contact, pe care le dizolv, producnd fenomene carstice. Considerente geotehnice

Se refer la cunoaterea naturii i a caracteristicilor fizico-mecanice ale pmnturilor i rocilor aflate pe amplasamentul drumului, acestea putnd fi folosite n terasamente, crora le determin forma, dimensiunile i metodele de punere n lucrare, precum i la construcia straturilor rutiere (n anumite condiii).

Considerente hidrologice

Acestea privesc regimul apelor de suprafa (cursuri de ap, lacuri, bli, etc.), fiind necesare pentru stabilirea amplasamentului podurilor i podeelor, a deschiderii i nlimii acestora, la fixarea liniei roii n zone inundabile sau de bltire a apelor din precipitaii, la stabilirea eventualelor lucrri de aprri de maluri i corecii de cursuri de ap, la stabilirea lucrrilor de consolidare a taluzurilor.

In cazul traseelor de drumuri amplasate de-a lungul sau transversal cursurilor de ap, elementele de ordin hidrologic necesare de cunoscut sunt: debitul maxim, nivelul apelor extraordinare (NAE) i dup caz, nlimea valurilor. Debitul maxim se stabilete prin prelucrarea statistic a datelor din observaii pe perioade ndelungate, pentru un anumit grad de asigurare, exprimat prin probabilitatea (P, %) ca acesta s fie depit n interval de 100 de ani. Valorile probabilitii variaz ntre 0,3% i 3,0%, n funcie de importana drumului (naional sau local), de durata de funcionare a construciei ( permanent sau provizorie) i de condiiile de exploatare a construciei (condiii normale sau speciale). Pentru construcii permanente pe drumuri naionale, exploatate n condiii speciale, probabilitatea este de 0,3%, adic debitul respectiv va aprea o dat la 333 de ani.

Inlimea valurilor se stabilete tot prin prelucrarea statistic a datelor din observaii pe perioade ndelungate. Aceasta depinde n principal de viteza vntului astfel:- dac viteza vntului este de 0,5...1,0 m/s se formeaz valuri capilare, avnd aspectul unei ncreiri uoare a suprafeei apei;- dac viteza vntului depete 1,0 m/s se formeaz valuri caracterizate prin form regulat, de lungimea de und L i nlimea H (fig. 4.4.1), denumite valuri de hul (libere), care depind de: viteza vntului, durata de aciune a vntului, suprafaa luciului de ap pe care acioneaz vntul, adncimea apei.

Fig. 4.4.1. Valuri de hul.

La mal, se produce spargerea final a valurilor, nsoit de ridicarea hr i coborrea hc (fig. 4.4.2). Inlimea terasamentelor trebuie s depeasc cu cel puin 0,5m nlimea hr de ridicare a valurilor.

Fig. 4.4.2. Ridicarea i coborrea valurilor la mal.

Valurile acioneaz asupra taluzurilor prin presiunile i vitezele dezvoltate la ridicare i coborre, motiv pentru care acestea trebuie consolidate. Pentru dimensionarea consolidrilor se consider presiunile dinamice, care apar la ridicarea valurilor i subpresiunile, de la faa inferioar a consolidrii, care apar la retragerea valurilor. Subpresiunile trebuie anulate de greutatea consolidrii.

Pmnturi folosite n lucrri de terasamente

Exist astzi mai multe sisteme de clasificare a pmnturilor, considerate ca materiale pentru construcii rutiere.

Standardele , innd seama de necesitile practice, mpart pmnturile n patru grupe:

pmnturi nisipoase ;

pmnturi argiloase;

pietriuri i bolovniuri;

roci stncoase.

Fiecare grup posed anumite proprieti caracteristice.

Pmnturile nisipoase se caracterizeaz prin lips de coeziune i plasticitate, permeabilitate mare, precum i o compresibiitate redus sub sarcinile statice (crete la sarcini dinamice i la vibraii). Repartizeaz pe suprafa mare presiunile la care snt supuse i snt stabile pe taluzuri, n schimb, fiind necoezive, nu rezist la aciunea de eroziune a apei i a vntului, din care cauz taluzurile trebuie protejate. Constituie un bun teren de fundaie pentru terasamente, precum i un material bun pentru executarea terasamentelor n locurile cu condiii hidrologice nefavorabile (de exemplu: nivelul apelor subterane aproape de suprafa).Pmnturile argiloase snt plastice i prezint variaii de volum la variaiile de umiditate. Cnd procentul de ap depete o anumit limit, argilele se nmoaie complet, devenind curgtoare. Argilele umede, cnd se usuc sau nghea, crap. Argilele fine snt uor splate de ap la supra faa lor. Tasarea argilelor se desfoar ntr-un timp cu att mai ndelungat cu ct coninutul de ap este mai mare i cu ct permeabilitatea i posibilitile de drenare snt mai reduse.Aceste proprieti fac ca pmnturile argiloase s fie puin proprii executrii rambleurilor.

ntre pmnturile argiloase i nisipoase exist foarte multe pmnturi cu o compoziie intermediar, care se ntlnesc frecvent n lucrrile de terasamente. Cele mai bune din punct de vedere constructiv snt nisipurile argiloase i argilele nisipoase cu un adaos de nisip de granulaie mare. Celelalte argile nisipoase, care conin particule din fraciunea praf, curg uor n cazul unui exces de ap. De asemenea, nu se recomand pmnturile nisipoase prfoase, care snt slab legate i n cazul saturrii cu ap i reduc mult stabilitatea, putnd da natere la alunecri de taluzuri. Mai exist o serie de pmnturi, cum snt loessul i marnele (marn este o roc compus dintr-un amestec de argil i carbonat de caliciu) ale cror proprieti depind nu numai de mrimea granulelor, ci i de prezena unor adaosuri minerale i organice, precum i de structura lor.

Pietriurile i bolovniurile snt alctuite din sfrmturi de roci necimentate, cu dimensiuni mai mari de 2 mm. Proprietile lor fizico-mecanice variaz cu coninutul fraciunilor de nisip, pietri i bolovani. Se ntlnesc sub form de grohotiuri, morene, depuneri formate de ruri i snt foarte permeabile datorit golurilor mari dintre granule. Amestecate cu un aglomerant de natur mineral i supuse la presiuni naturale puternice, prundiurile (rotunjite) formeaz conglomerate, iar grohotiurile (sfrmturi coluroase) formeaz breccii (breccie este o roc detric cimentat constituit din fragmente mari (peste 1 cm) de roci de natur diferite. Pmnturile pietroase care nu conin n golurile dintre granule prea mult argil sau argil nisipoas, reprezint un material bun pentru executarea rambleurilor, fiind stabile i schimbndu-i relativ puin proprietile sub aciunea umezirii. Dac ns cantitile de argil snt nsemnate, ele devin nestabile n urma mbibrii cu ap, iar taluzurile executate cu acest pmnt devin, de asemenea, nestabile. Rocile stncoase se prezint sub form stratificat sau nestratificat, mai mult sau mai puin fisurate i cu diferite grade de alterare i rezistene mecanice. n cazul unor caliti mecanice corespunztoare ele constituie terenuri bune de fundaie pentru rambleuri i permit executarea de debleuri cu diferite nclinri de taluzuri. Piatra provenit din roci stncoase se poate utiliza la executarea rambleurilor dac nu este galiv i dac are o rezisten mecanic ridicata. Asemenea rambleuri snt stabile, insensibile la modificarea gradului de umiditate i rezist bine la aciunile apei curgtoare. Datorit permeabilitii snt folosite ca rambleuri filtrante, care asigur scurgerea apelor prin ele. Unele roci stncoase ca marna, creta, isturile argiloase, calcarele argiloase, nu pot fi folosite pentru executarea rambleurilor n locurile cu umiditate pronunat, deoarece se nmoaie prin mbibare cu ap, se fisureaz treptat i provoac deformarea terasarnentelor. Utilizarea lor presupune luarea de msuri mpotriva aciunii apei att n interiorul terasarnentelor, ct i la suprafaa platformei drumului i a taluzurilor. Debleurile executate n astfel de roci snt supuse surprilor i alunecrilor, datorit alterrii lor sub aciunea factorilor atmosferici. Pe lng pmnturile descrise, care se ntlnesc frecvent n construciile de drumuri, mai trebuie amintit pmntul vegetal, folosit la protejarea taluzurilor prin nsmnri i brzduiri, precum i unele pmnturi prfoase etc, care au o capacitate portant foarte redus i de aceea lucrrile de terasamente pe aceste pmnturi sau cu aceste pmnturi necesit studii speciale. n afar de caracteristicile amintite, pentru organizarea lucrrilor, stabilirea necesarului de for de munc i utilaj, precum i pentru stabilirea celor mai corespunztoare metode de lucru, este necesar s se cunoasc rezistena pe care o opun pmnturile la spare. Normele n vigoare clasific n acest sens pmnturile n: uoare, mijlocii, tari i foarte tari, iar rocile n: semidure, dure i foarte dure.

Un sistem de clasificare a pmnturilor, adoptat de A.A.S.H.O.(American Asociation of Sttes Highway Oficials) i folosit frecvent n S.U.A., este acela al indicelui de grup, elaborat de S t e e 1 e.

Indicele de grup, n funcie de care pot fi calificate calitile portante ale unui pmnt, se determin cu relaia:

Ig = 0,2 a + 0,005 a c + 0,01 b d, (5.2.1)

n care: a i b snt coeficieni care exprim granulozitatea pmntului, depind de coninutul de elemente mai mici de 0,074 mm i variaz ntre 0 i 40; c coeficient care variaz ntre 0 i 20 i depinde de limita superioar de plasticitate; d coeficient care depinde de indicele de plasticitate al pmntului i este cuprins, de asemenea, ntre 0 i 20. In funcie de mrimea indicelui de grup, pmnturile, ca materiale pentru construcii rutiere, se calific astfel:

foarte bune...................... Ig 1;

bune..................................Ig = 2...4;

mediocre...........................Ig = 5 ... 9;

slabe ...............................Ig = 10 ... 20.

Indicele de grup exprim caracteristicile globale ale unui pmnt. Este utilizat i la dimensionarea sistemelor rutiere.

Traversarea cursurilor de ape curgtoare i a cilor de comunicaieLa traversarea cursurilor de ape curgtoare se proiecteaz i se construiesc podurii podee. n apropierea acestor lucrri de art palnulde situaie iprofilul n lung a liniei trebuie astfel proiectat nct:s asigure scurgerea nentrerupta a apelor,s elimine pericolul de inundare a terasamentelor i s asigure condiiile bune pentru construirea i exploatare liniei.