GE 044 2001

GHID PENTRU SISTEMATIZAREA, STOCAREA I REUTILIZAREA INFORMAIILOR PRIVIND PARAMETRII GEOTEHNICIIndicativ GE 044-2001

Cuprins* Capitolul 1. Introducere* Capitolul 2. Criterii tiinifice ce stau la baza metodei de sistematizare, stocare i reutilizare a informaiilor privind parametrii geotehnici* Capitolul 3. Instrumente de lucru ale metodei de sistematizare i stocare a informaiilor geotehnice* Capitolul 4. Exemplificarea sistematizrii i stocrii informaiilor geotehnice pe baza metodologiei propuse* Capitolul 5. Principii pentru reutilizarea informaiilor geotehnice pe baza analogiei pmnturilor. prognozarea parametrilor geotehnici* Capitolul 6. Concluzii* Schema locgica a metodologiei propuse* Bibliografie* Anexa A: Corelaiile dintre parametrii de plasticitate ai pmnturilor coezive determinai prin diferite metode* Anexa B* Anexa C: Valori orientative ale parametrilor geotehnici* Anexa D: Avantajele folosirii amprentelor si a diagramelor de stare

1. INTRODUCERE

1.1. Buna comportare a unei lucrri inginereti de construcii (cldire, drum, lucrare hidrotehnic etc.) depinde n mare msur de cea a terenului de fundare sau a materialuluidin care este constituit lucrarea din materialul local (pmnt sau roc).1.2. Modul cum aceste materiale rspund la solicitrile statice sau dinamice aferente lucrrilor inginereti este exprimat de parametrii geotehnici; acetia din urm sunt expresiacantitativ a comportrii materialelor i sunt luai n considerare la proiectarea i realizarea diferitelor genuri de construcii.1.3. Experiena a artat c de cele mai multe ori valorile parametrilor geotehnici influeneaz n mai mare msur rezultatele estimrilor dect metodele de calcul folosite. Astfelde pild n cazul analizei stabilitii taluzurilor sau versanilor diferenele obinute folosind diferite metode de calcul existente conduc la valori ale factorului de stabilitate, Fs, cedifer cu 6-10% n timp ce variaia parametrilor de forfecare f i c considerai poate conduce la diferene considerabil mai mari. Aceeai constatare este valabil i pentruevaluarea capacitii portante a terenului de fundare.1.4. Aceast situaie a condus ca nc de la nceputul dezvoltrii Geotehnicii s existe o preocupare permanent privind identificarea i clasificarea pmnturilor i rocilor tocmain funcie de comportarea lor sub aciunea solicitrilor mecanice i hidraulice generate de realizarea lucrrilor de construcii.Ca urmare a acestui fapt n diferite ri s-au elaborat sisteme variate de identificare i clasificare a pmnturilor bazate pe ncercri ce au drept obiect stabilirea compoziiei lorgranulometrice i a domeniului de umiditi (limitele wL i wP) n care materialul are o comportare plastic sau este tare. Datorit faptului c n vederea acestui scop se folosescdiferite aparate i metode de ncercare i n special a caracterului subiectiv de interpretare a rezultatelor, exist n prezent un mare numr de sisteme de identificare iclasificare a pmnturilor.

1.5. Astfel, n ceea ce privete granulozitatea, n unele ri, inclusiv Romnia, limita superioar a fraciunii argil este considerat a fi 5 mm pe cnd n rile dezvoltate esteadmis de regul valoarea de 2 mm . De asemenea pentru stabilirea limitelor de plasticitate se folosesc diferite aparate (cu cupa Casagrande sau cu con) ceea ce evidentconduce la obinerea unor rezultate diferite. Chiar n laboratoarele din ara noastr se folosesc n prezent aparate cu cup (STAS 1913/4-76) a cror postamente nu au aceeairigiditate i care, pentru acelai pmnt ncercat conduc, la rezultate destul de diferite. Pe de alt parte criteriile ce separ diferitele feluri de pmnturi (argile, prafuri, nisipuri,pietri) au un caracter subiectiv i difer de la ar la ar sau chiar n interiorul aceleiai ri. De pild n SUA sunt folosite n prezent urmtoarele 4 sisteme de identificare iclasificare a pmnturilor: sistemul unificat propus de Casagrande (Societatea American pentru ncercarea Materialelor ASTM), cel folosit de Asociaia American pentruAutostrzi (AASHO), Agenia Federal pentru Aviaie (FAA), Departamentul Agriculturii (USDA).n acelai scop n ara noastr este folosit STAS 1243-88: Terenul de fundare. Identificarea i clasificarea pmnturilor, n Anglia BS 1377-1990, n Frana Ghid tehnic LCPCpentru terasamente (1992), n Germania DIN 19196-70 i n Rusia SNiP 2.02.01-83.Trebuie menionat c Eurocode7: Fundaii i Ingineria Geotehnic nu cuprinde un sistem unitar de clasificare a pmnturilor.1.6. Datorit acestui fapt este foarte dificil transferul de informaii privind comportarea pmnturilor i deci valorificarea experienei anterioare, cuprinse n studiile i publicaiilegeotehnice, n special cele coninute n volumele celor 14 congrese internaionale, 9 conferine naionale i alte numeroase manifestri de specialitate.1.7. Acest impediment poate fi remediat prin folosirea unei metode de sistematizare, stocare i reutilizare a informaiilor privind parametrii geotehnici ca cea prezentat n celece urmeaz. Folosirea acestei metode faciliteaz crearea unei bnci de date pentru stocarea informaiilor privind parametrii geotehnici.

[top] 2. CRITERII TIINIFICE CE STAU LA BAZA METODEI DE SISTEMATIZARE, STOCARE I REUTILIZARE A INFORMAIILOR PRIVIND

PARAMETRII GEOTEHNICI2.1. Criteriile ce stau la baza metodei de sistematizare, stocare i reutilizare a informaiilor privind parametrii geotehnici au n vedere faptul c modul de comportare alpmnturilor, sub aciunea solicitrilor hidraulice i mecanice, depinde n principal de urmtorii factori:

natura materialului constituent;starea sa de umiditate i ndesare;existena unor eventuale legturi diagenetice ntre particulele materialului constituent.

2.2. Pentru caracterizarea naturii pmntului se recurge la o figur geometric simpl, denumit amprent, construit pe baza compoziiei granulometrice i a plasticitii (pentrucazul pmnturilor coezive). Orice modificare a naturii pmntului considerat este reflectat de forma i dimensiunea amprentei. S-a optat pentru acest mod de reprezentare anaturii pmntului deoarece ncercrile pentru stabilirea granulozitii i plasticitii pot fi efectuate n laboratoarele curente cu o dotare minim, iar acest mod de reprezentarenu face apel la criterii subiective ci doar la elementele obinute direct din aceste teste.2.3. Pentru caracterizarea strii de umiditate i ndesare i a modificrilor ce intervin sub aciunea solicitrilor hidraulice i mecanice ale pmntului considerat s-a renunat ladiagrama Proctor (w,rd) (vezi STAS 1913/6-83), care prezint dezavantajul c majoritatea curbelor de egali parametri fizici (densitatea umed, r, grad de saturaie, Sr, volumulspecific V [cm3/100 g], umiditate volumic, (q) sunt hiperbole echilaterale); prin inversiunea V=100/rd [cm3/100 g] aceste curbe devin linii drepte, ceea ce uureazreprezentarea numai a domeniului care intereseaz din diagrama de stare i permite urmrirea variaiilor de volum (contracii/umflri) generate de modificrile de umiditate i desolicitrile mecanice, statice sau dinamice. Variaiile de volum de la un punct la altul al terenului provoac de obicei diferene de tasare.

Construct 8D Home Cuprins Caut < Back

GHID PENTRU SISTEMATIZAREA, STOCAREA I REUTILIZA... file:///E:/ge044-2001.htm

1 of 26 13.08.2014 18:49

2.4. Metoda de stabilire a parametrilor geotehnici innd seama de natura i starea de umiditate i ndesare a pmnturilor este aplicabil att materialelor saturate, care auporii plini cu ap (situaia particular cnd gradul de saturaie Sr = 1) ct i celor nesaturate (cazul general cnd 0 < Sr< 1) i cnd n pori se gsete att faz lichid ct i fazgazoas. n acest din urm caz datorit fenomenelor de interaciune dintre cele trei faze constituente ale pmntului apare un deficit de presiune n fluidul din pori, denumitsuciune care poate ajunge, atunci cnd pmntul argilos este uscat, la cca. 10.000 de bari (h = 107 cm coloan de ap sau pF = log10 h = 7, indice sorbional) (STAS 9180-72:Teren de fundare. Determinarea capacitii de reinere a apei la diferite suciuni). n general pmnturile nesaturate au comportri specifice n sensul c parametrii geotehnicivariaz n limite foarte largi n funcie de natura i starea lor de umiditate i ndesare; exemple de astfel de pmnturi sunt cele cu structura sensibil la umezire cum suntloessurile (PSU) i argilele capabile de umflri i contracii mari (PUCM), care fac obiectul urmtoarelor materiale cu caracter normativ: Normativ privind fundarea construciilorpe pmnturi sensibile la umezire (proiectare, execuie, exploatare), P7/2000, respectiv Cod de proiectare i execuie pentru construcii fundate pe pmnturi cu umflri icontracii mari (PUCM), NE 0001-96, Buletinul Construciilor, nr. 7/1996.Gama pmnturilor ntlnite n stare nesaturat, situate deasupra apei subterane este ns mult mai larg deoarece se caut i frecvent se reuete s se evite fundarea subnivelul acesteia.2.5. Metoda de sistematizare i stocare a informaiilor geotehnice prezentat n cele ce urmeaz constituie un instrument de lucru pentru prelucrarea datelor experimentale aunor studii privind tipurile caracteristice de pmnt ntlnite frecvent n ara noastr i compararea lor cu materiale similare din alte ri; n acest fel este posibil preluareaexperienei valoroase obinute pn n prezent n domeniul Geotehnicii.2.6. Prelucrarea datelor geotehnice prin metode statistice necesit un numr relativ important (n > 9) de rezultate ale ncercrilor privind determinarea parametrilor geotehnici iconduce la abateri reduse numai dup ce s-a inut seama de principalii factori care determin comportarea pmnturilor, adic natura i starea lor de umiditate i ndesare.[top]

3. INSTRUMENTE DE LUCRU ALE METODEI DE SISTEMATIZARE I STOCARE A INFORMAIILOR GEOTEHNICE3.1. Amprentele pmnturilor i diagrama naturii. Criteriul de analogie a naturii3.1.1. Amprenta A, care este bazat pe rezultatele ncercrilor pentru stabilirea granulometriei i plasticitii pmnturilor, are n cadranul I diagrama lui Casagrande ( wi,ip) iarn cadranul iii o poriune din curba granulometric (fig. 1); n cadranul II, consacrat activitii pmntului (x2m , IP) pot fi trasate dreptele de egal indice IA=IP/x2m definit deSkempton sau domeniile stabilite de Van den Merwe [81] de calificare a pericolului prezentat de argilele expansive pentru construcii. Pe latura din dreapta a amprentei dincadranul IV pot fi marcate cu nite repere senzitivitatea pmntului coeziv, St = snetulburat/ stulburat sau valoarea vb rezultat din ncercarea cu albastru de metilen (fig. 2) [41].Rezistenele s pot fi determinate prin ncercri de compresiune monoaxil (STAS 8942/6-76) sau n mod expeditiv cu ajutorul penetrometrului de buzunar cu condiia camostrele cu structur netulburat i tulburat s aib aceeai natur i stare de umiditate (w, %) i ndesare (rd sau V=100/rd).3.1.2. Detalii privind modul de construcie al amprentei sunt date din Anexa B1.3.1.3. Modul cum au fost stabilii parametrii (wI, IP, xd, log d) indicai n axele amprentei faciliteaz reprezentarea grafic a diferitelor corelaii ca de pild cea dintre umiditate (w)i valorile indicelui sorbional pF = log10 h (h suciunea n cm coloan de ap) n cadranul I sau relaia lui Allen Hazen privind permeabilitatea nisipurilor uniforme n cadranulIV k=(C log d10

2)2 .a.

3.1.4. Unul dintre avantajele eseniale ale amprentei este acela c identificarea naturii pmntului considerat este bazat direct pe rezultatele ncercrilor de laborator i nu serecurge la nici un criteriu subiectiv de stabilire a unor clase sau categorii de pmnturi aa cum se procedeaz n diferitele sisteme de clasificare din Romnia [7], SUA [1], [69],Frana [41], Marea Britanie [3] .a.n schimb, dac pe diagrama pentru amprent sunt reprezentate domeniile corespunztoare diferitelor clase a sistemelor de clasificare mai rspndite (STAS 1243-88; AASHO,ASTM, FAA, BS, clasificarea francez figura 2) prin suprapunerea amprentei pmntului considerat peste aceste domenii se poate stabili imediat clasa corespunztoareclasificrii dorite. Acest fapt permite o mai bun valorificare a experienei trecute. De pild, aa dup cum rezult din Tabelul 1, atunci cnd se cunoate categoria de pmnt dinClasificarea Unificat din SUA, (ASTM), se pot stabili cu oarecare aproximaie valorile probabile ale parametrilor fizico- -mecanici i hidraulici ai pmntului considerat. Tot aa,din figura 3 se poate constata c pentru categoriile de pmnturi coezive CZ1 la CZ11, prevzute n STAS 1243/88, se pot stabili corelaii cu ali parametri mecanici cum este depild indicele portant californian CBR [%] = f(IP) pentru starea de saturaie.

n figura 4 sunt reprezentate amprentele schematizate ale categoriilor de pmnturi necoezive NEC1 la NEC7 indicate n STAS 1243-88 precum i ariile relativecorespunztoare.3.1.5. Deoarece orice schimbare a naturii pmntului conduce la modificarea amprentei pmntului este necesar s se recurg la caracterizarea global i digital folosind ariasa relativ: Ar aria amprentei/aria cercului de referin i diametrul d90, ca indicator a prezenei fraciunilor grosiere. Cercul de referin trece prin punctele wI = 50%, IP = 50%,xd = 5% i d = 1 mm, adic are diametrul D = 100 i aria 7854 mm

2.

3.1.6. cercetrile au artat c exist o corelaie practic liniar (fig. 5) ntre aria relativ Ar i aria specific Asp(cm-1) determinat din cldura de umezire (STAS 1913/9-86) a

nisipurilor fine de Ptrlagele (NP), Vleni (NV) i Litcov (NL), loessurile de Barboi (LB), Medgidia (LM) i Nvodari (LN), lutul de Bucureti (B) i argila gras de Podari (AP)ale cror amprente sunt artate n figura 6.3.1.7. n cazul pmnturilor coezive (fig. 7), n special cele active, poriunea din curba granulometric din cadranul III poate fi asimilat cu o dreapt, aa c amprenta devine unpentagon a crei arie relativ este dat de relaia:

(1)

folosirea creia poate scuti de reprezentarea grafic a amprentei. Dac se ine seama de corelaia: x2m = 1,047IP+ 6,23 stabilit pe baza datelor lui Croney expresia arieirelative devine:

(2)

care permite reprezentarea n diagrama lui Casagrande (wI , ip) a curbelor de egale valori ar (fig. 8).

Se remarc din aceeai figur c exist o bun concordan ntre curbele de egale valori Ar i cele corespunztoare unghiurilor de frecare Fc pentru starea saturat. n aceaifigur sunt indicate domeniile propuse corespunztoare unei clasificri unificate mai detaliate.

SimbolClasificare

unificata dinSUA

Denumirepamant

Fractiuni granulometrice g[kN /m3]

n[%]

f[%]

c'[kPa]

k[m/s]

M[MPa] ArC [%]2m

M [%]60m

S [%]2mm G [%] WL [%] WP [%] W [%]


2 of 26 13.08.2014 18:49

GW Pietris curatneuniform 00 02 26 72 00 0002 17,0 24 35 00 10-04 100 0,1 - 0,208 23,0 36 45 200

0,1 - 0,2GP Pietris curatuniform 00 02 26 72 00 0001 16 24 32 00 10-04 100 ~ 0,0005 22 40 44 200

GM Pietris prafos cuputin fin 02 08 30 60 17 1303 18,5 20 32 00 10

-07

20150

1,51613 23,5 36 40 10-06

GC Pietris argilos cuputin fin 03 09 23 66 25 1507 18,5 24 30 00 10

-101,77515 22,5 40 38 10-07

GM - ML Pietris prafos cumult fin 04 20 33 43 14 1106 19 20 30 00 10

-091,46023 24,0 40 40 10-05

GM - GC Pietris argilosprafos 06 22 30 42 19 1307 19,5 21 30 00 10-07 1,62915 23,5 35 36 04 10-05

GC - CL Pietris argilos cuputin fin 08 23 28 41 26 1508 19,0 25 25 00 10-10 1,87220 23,0 39 33 06 10-07

GC - CH Pietris argilos cumult fin 10 23 29 38 57 2310 17,5 30 24 00 10-10 2,98430 21,5 50 32 08 10-07

SW Nisip neuniform 00 02 76 22 00 00 03 17,5 26 33 00 10-06 0,3 - 0,523 21,5 46 43SP Nisip curatuniform 00 02 76 22 - -

16 02 28 30 00 >10-08 0,5 - 0,621 20 48 42

SM Nisip prafos cuputin fin 02 09 75 14 26 2210 17,5 27 31 00 10

-09 1,73324 22,5 47 37 10-05

SC Nisip argilos cuputin fin 05 07 79 12 25 1510 17,5 30 28 00 10

-07

20150

1,80030 21,5 50 36 10-05

SM - ML Nisip prafos cumult fin 04 28 60 08 15 1211 18,0 29 31 00 10

-091,48429 22,0 47 37 10-05

SM - SC Nisip argilosprafos 09 32 45 14 19 1307 19,0 22 28 00 10-09 1,66623 23,0 42 34 10 10-05

SC - CL Nisip argilos cuputin fin 09 30 43 18 25 1509 18,5 25 24 00 10-08 1,85029 22,5 47 32 10 10-10

SC - CH Nisip argilos cumult fin 12 31 54 03 57 2320 16,5 39 24 00 10-11 3,01150 20,5 59 30 20 10-08

ML Praf 06 64 29 01 30 26 11 16,5 32 29 00 10-09 06 1,87753 21,5 62 37 10-06 20

CL - ML Argila prafoasa 12 58 26 04 20 14 12 19,5 27 26 06 10-10 04 1,72726 22,5 43 34 25 10-07 20

CL Argila slaba 20 61 16 03 33 17 15 18,5 33 23 10 10-10 02 2,25249 21,5 49 31 30 10-07 20

CH Argila grasa 22 59 18 01 64 25 23 16,0 47 18 15 10-10 01 3,42261 19,0 65 26 35 10-07 10

OL Praf argilosorganic 08 70 21 01 42 2935 15,5 49 21 06 10-10 01 2,29461 18,5 65 29 15 10-07 10

OH Argila organica 12 70 17 01 71 40 46 14,0 58 18 06 10-10 01 3,35590 17,0 74 26 15 10-07 05

MH Praf micaceu 10 66 25 00 68 38 63 14,0 60 18 00 10-10 01 3,23093 17,0 47 30 10 10-07 05

Pt

Legenda:C - argilaM - prafS - nisipG - pietrisWL - limita de curgere

WP - limita de framantare

g - greutatea specifican - porozitatea

f - unghiul de frecare internac' - coroziunea


3 of 26 13.08.2014 18:49

k - coeficientul de permeabilitateM - modulul edometricAr - aria relativa

3.1.8. Dac se cunoate corelaia dintre wL i IP atunci aria relativ Ar devine o funcie parabolic de unul din aceti parametri. Astfel, pentru corelaia dat de dreapta liniei Adin diagrama lui Casagrande: IP = 0,73(wL - 20) se obine:

Ar = 0,0002241IP2 + 0,05327IP + 1,6044 (3)

sau

Ar = 0,0001284wL2 + 0,03375wL + 0,8781 (4)

Pentru corelaia lui Burland: IP = 0,83(wL - 19) se obine:

Ar = 0,00022IP2 + 0,0492556IP + 1,5809 (3)

sau

Ar = 0,0001515wL2 + 0,03512wL + 0,8588 (4)

Pentru a nltura dificultile legate de diferitele metode folosite pentru determinarea limitelor de plasticitate (wL, wP) i deci a indicelui de plasticitate (IP = wL- wP), n anexa Asunt date corelaii ntre aceti parametri care servesc la caracterizarea naturii pmnturilor.3.1.10. atunci cnd exist date privind compoziia mineralogic sau chimic se pot construi amprentele m (fig. 9a), respectiv ch (fig. 9b), care sunt mai sugestive dectprezentarea informaiilor ntr-un tabel. se remarc faptul c n amprenta m mineralele primare sunt reprezentate n partea stng a figurii (fig. 9a), iar partea dreapt esteconsacrat mineralelor secundare. de asemenea, n cadranul i al amprentei ch (fig. 9b) sunt reprezentate domeniile corespunztoare gradului de lateritizare a pmnturilorconsiderate.3.1.11. n cazul pmnturilor granulare grosiere, atunci cnd amprenta trece n cadranul ii, poriunea respectiv de arie se consider ca avnd semn negativ (fig. 4). n felulacesta aria relativ Ar prezint o variaie continu i cresctoare de la valori negative pentru bolovniuri i pietriuri (Ar -0,3) pn la argile forte active (Ar > 5).

3.1.12. Pentru stabilirea analogiei dintre pmnturi se folosete diagrama naturii (log d90, ar) n care fiecrui material i corespunde un punct (fig. 10). Pe aceast diagrampoate fi urmrit de pild traiectoria modificrii naturii n cazul amestecurilor a dou pmnturi sau atunci cnd materialul este tratat cu diferite substane.Cu ct punctele din diagrama naturii corespunztoare la diferite pmnturi sunt mai apropiate ntre ele cu att i natura lor este mai asemntoare; acest fapt poate fi exprimatprin coeficientul de analogie ntre dou pmnturi i i j care reprezint raportul dintre media valorilor Ari i Arj i distana Di0 = Dj0 = 0,5Dij fa de distana dintre aceste puncte:

(5)

Atunci cnd cele dou puncte i i j coincid, Dij = 0 coeficientul de analogie este infinit adic exist o identitate din punct de vedere a naturii. Dac este vorba de mai multepmnturi asemntoare, adic de un grup de n puncte apropiate din diagrama naturii se poate defini un coeficient mediu de analogie a grupului:

(6)

unde reprezint de fapt abaterea medie fa de punctul (log d90, Ar) corespunztor centrului de greutate al grupului de puncte considerate.

pe diagramele naturii pot fi trasate dreptele de egale valori ale coeficientului de analogie (fig. 10): de pild, pentru grupul punctelor 4, 5, 6, 7, Di0 = 0,325 i coeficientul deanalogie este An = 7,53.

3.1.13. din reprezentarea n diagrama naturii a punctelor corespunztoare diferitelor pmnturi din ar (fig. 11) a cror amprente sunt reprezentate n figura 6, rezult cmaterialele asemntoare ca natur se grupeaz, indiferent de amplasamantul din care provin; partea stng i de sus a diagramei naturii este consacrat pmnturilorcoezice, pe cnd partea dreapt este rezervat pmnturilor necoezive.3.1.14. Atunci cnd din informaiile privind natura pmntului nu sunt date privind granulozitatea ci doar cele privind plasticitatea, pentru deducerea aproximativ a valorii lui d90se poate folosi urmtoarea corelaie dintre Ar i d90 stabilit pe baza prelucrrii rezultatelor unui numr mare de ncercri:

log d90 (mm)= 3,12 - 0,35Ar (7)valabil pentru Ar > 1

3.1.15. Cercetri recente au artat c plecnd de la indicii fizici wL, IP, x2m i utiliznd modelul reelelor neuronale pentru numeroase pmnturi coezive din ar i strintatediferenele dintre ariile lor relative, Ar prognozate i cele calculate au fost sub 1%, dovedindu-se astfel c acest mod de caracterizare a naturii materialului este justificat.

3.2. Diagrama de stare i analogia strii3.2.1. Cea de a doua condiie ca dou pmnturi s aib o comportare similar este ca strile lor de umiditate i ndesare s fie foarte apropiate.3.2.2. pentru a caracteriza starea pmntului considerat i eventualele sale modificri, adic traiectoria strii, s-a adoptat o diagram care are umiditatea w (%) n abscis ivolumul specific v = 100/rd (cm3/100 g) n ordonat (fig. 12), care prezint fa de diagrama proctor (w,rd) (fig. 13) marele avantaj al linearizrii curbelor de egali indici fizici(indicele porilor e, densitatea umed , umiditatea volumic q, grad de saturaie Sr) i permite punerea n eviden a modificrilor de volum DV/V).

3.2.3. Este de remarcat c n aceast diagram strii de saturaie (Sr = 1) n corespunde dreapta nclinat cu 450 fa de axele w i V, fapt care uureaz reprezentarea numai

a domeniului din diagram care intereseaz; stabilirea acestui domeniu se face cu ajutorul relaiei dintre volumul specific V, volumul specific al scheletului Vs i umiditatea desaturaie:


4 of 26 13.08.2014 18:49

V = Vs + wsat (9)

3.2.4. Pe o astfel de diagram de stare pot fi reprezentate curbele de egali parametri hidrici (suciune, permeabilitate), sau mecanici (compresiune, rezisten) punndu-se astfeln eviden influena strii de umiditate i ndesare asupra valorilor lor.3.2.5. n mod similar ca pentru natur poate fi definit un coeficient de analogie a strii:

(8)

unde Dij este jumtatea distanei NN dintre strile i i j avnd cele dou componente Dw = 0,5(wJ - wI) i DV = 0,5(VI - VJ).n cazul unui grup de stri apropiate n, se poate defini un coeficient mediu de analogie a strilor pmntului considerat:

(9)

unde DVi = Vi - Vs, iar reprezint abaterea medie fa de punctul (w0, V0) corespunztor centrului de greutate al grupului de n puncte.

3.2.6. Pe diagrama de stare pot fi trasate dreptele de egale valori ale indicilor fizici (densitatea umed r i uscat rd, umiditatea w i gradul de saturaie Sr precum i cele devolum dv/v; aceast form a diagramei de stare (fig. 14) este util pentru confruntarea rezultatelor obinute n laborator de diveri operatori pentru ncercri efectuate, dinacelai tip de pmnt.3.2.7. Pe diagrama de stare din figura 14 este trasat cu linie ntrerupt o curb medie a strilor optime de compactare care este situat ntre dreptele corespunztoare gradelorde saturaie Sr = 0,8 i Sr = 0,9.

3.3. Testarea metodei de prognozare a parametrilor geotehnici pe baza analogiei pmnturilor3.3.1. Pentru a testa n ce msur dou pmnturi care au amprente similare i aceeai stare de umiditate i ndesare au i o comportare analog s-au comparat rezultateleobinute n urma unor ncercri cu coloana rezonant pentru determinarea modulilor dinamici ed i gd a unui loess de vicksburg, sua [78] i lut de sterrebeek, belgia [62]. acestepmnturi din dou continente diferite au amprente foarte asemntoare (fig. 15), practic acelai diametru d90 i n consecin un coeficient de analogie a naturii foarte ridicat:

An = (1,930+1,751) / (1,930-1,751) = 20,564 > 20 .

3.3.2. Pentru aceeai presiune de frecare (s3 = 40 kPa) i aceeai stare de umiditate (w = 20,4%) i ndesare (V = 60,1 cm3/100 g), adic un coeficient de analogie a strii Ans =, s-au obinut pentru loess modulii dinamici Ed = 105,9 MPa i Gd = 39,7 MPa, iar pentru lut Ed = 88 MPa i gd = 10,1 kpa (fig. 16), adic urmtoarele diferene relative fa devalorile medii ale modulilor ( = 96,95 MPa, = 33,9 MPa):

,

iar

.

3.3.3. Acest rezultat ncurajator a determinat continuarea cercetrilor n direcia prognozrii parametrilor geotehnici pe baza analogiei naturii i strii pmnturilor. Detalii privindconstruirea amprentelor i a diagramelor de stare sunt date n Anexa B.3.3.4. n cele ce urmeaz vor fi prezentate doar cteva din rezultatele unor cercetri recente privind aceast problem insistndu-se asupra estimrii cantitative a influeneinaturii i strii de umiditate (w, %) i afnare (V, cm3/100 g) asupra valorilor parametrilor geotehnici.[top]

4. EXEMPLIFICAREA SISTEMATIZRII I STOCRII INFORMAIILOR GEOTEHNICE PE BAZA METODOLOGIEI PROPUSE4.1. Parametrii hidraulici4.1.1. Parametrii hidraulici care intereseaz n Geotehnica Inginereasc sunt: coeficientul de permeabilitate (k) pentru pmnturile saturate (STAS 1913/6/76), respectiv cel dehidroconductivitate (kw) pentru materialele nesaturate, capacitatea de reinere a apei, adic curba de reinere a apei (w, h) de ctre scheletul solid (STAS 9180-75) i variaiavolumului specific (V) cu modificarea umiditii (w) adic curba de contracieumflare (STAS 1913/12-88).4.1.2. Cunoaterea acestor parametri este necesar pentru estimarea circulaiei apei prin pmnt, stabilirea capacitii de drenare a diferitelor materiale, stabilirea distribuiei deechilibru a umiditii sub construcii i mbrcminile impermeabile (drumuri, aeroporturi), prognozarea deformaiilor datorate variaiilor de umiditate, stabilirea nlimii deascensiune capilar (STAS 1913/8-82) i aprecierea producerii degradrilor din nghe-dezghe (STAS 1709/1-90).4.1.3. Cercetrile teoretice i experimentale ca i constatrile practice arat c parametrii (k), respectiv (kw) depind de natura pmntului (amprent, Ar) i starea sa deumiditate (w, %) i afnare (V, cm3/100 g); acest fapt, este rezultat din relaia Kozeny-Carman, care dac este exprimat cu ajutorul parametrilor din diagrama de stare (w, V)capt forma simpl:

(10)

unde a = C / V i a depind de natura pmntului (teoretic a 3), w este umiditatea, iar V volumul specific. n figura 17 sunt reprezentate liniile de egale valori ale raportului, unde k0 este permeabilitatea ntr-un punct de referin situat pe dreapta de saturaie. Prin determinarea coeficienilor de permeabilitate k1, k2 n dou puncte (w1 i

w2) situate pe dreapta de saturaie (Sr = 1) se pot scrie cele dou ecuaii cu dou necunoscute, a i a :


5 of 26 13.08.2014 18:49

log k1 = a+ alog w1 - log V1 (11)log k2 = a+ alog w2 - log V2de unde rezult valorile necunoscutelor a i a :

(12)

a = log k1 - alog w1 + log V1 . (13)

Rezult c prin stabilirea coeficienilor de permeabilitate a pmntului considerat n dou puncte din diagrama de stare (w, V) se poate aprecia, folosind relaia (10), valoareahidroconductivitii (kw) n orice alt punct al diagramei de stare.

4.1.4. tot din diagrama de stare (fig. 17) rezult marea variabilitate a coeficientului (kw) n funcie de starea de umiditate. Aceast variabilitate a parametrului (kw) este datoratn cea mai mare msur variabilitii suciunii (h), fapt care este pus n eviden de figura 18 unde n ordonat este artat raportul kw / k) iar n abscis umiditatea (w).

4.1.5. capacitatea de reinere a apei de ctre pmnt depinde n primul rnd de natura materialului, fapt care este ilustrat de curbele caracteristice ale unor pmnturi din ar(fig. 19). Astfel de curbe servesc la stabilirea capacitii de drenare folosind diverse mijloace de drenare cum sunt: drenarea gravitaional care corespunde aproximativ uneisuciuni h 300 cm coloan de ap, adic un indice sorbional pF log 300 = 2,5, drenarea cu ajutorul filtrelor aciculare, h 800 cm H2O (pF = 2,9), drenare vegetal asiguratn mod curent de rdcinile plantelor, h 2000 cm H2O (pF 3,3), drenare prin electroosmoz, h 3000 cm H2O (pF 3,5), drenarea corespunztoare umiditii de ofilire aplantelor, h = 1,5 104 cm H2O (pF 4,2), drenarea prin evaporare datorit aerrii, h > 3 104 cm H2O (pF > 4,5) i n fine cea corespunztoare uscrii n etuv, h 107 cm H2O(pF 7) pentru pmnturile coezive i h 105 cm H2O (pF 5) pentru nisipuri.4.1.6. n domeniul suciunilor mai mici ca 103 cm H2O (pF < 3) forma curbei de reinere este influenat de starea de ndesare sau afnare, fapt care este ilustrat de figura 20unde sunt reprezentate curbele de reinere pentru loessul de Barboi (Ba) i Brila (Br), lutul de Bucureti (B) avnd diferite stri iniiale de ndesare (wsat , V0) precum i nisipulfin de Vleni ndesat (NV) i afnat (NVa).4.1.7. Marea variabilitate a suciunii n funcie de starea de umiditate rezult din figura 21 unde sunt trasate curbele de egale valori h (kPa) ale acestui parametru n diagrama destare pe baza determinrii curbelor de reinere prin metoda aparatului cu membran de presiune (STAS 9180-75).

4.1.8. curba de contracie este artat n cadranul i al diagramei de stare (w, v) (fig. 12), iar panta tangentei indic n ce msur (a = tg b ) presiunea (p) aplicat pmntuluieste transmis n primul moment apei din pori modificnd astfel suciunea iniial (h) a apei din pori (u) atunci cnd pmntul este nencrcat (p = 0). Relaia astfel obinut:

u = -h + ap sau h = -u + ap (14)st la baza metodei de stabilire a distribuiei de echilibru a umiditii sub mbrcminile impermeabile.

din figura 12 rezult c atta vreme ct pmntul rmne saturat (h = 0) curba de contracie (traiectoria strii) se confund cu dreapta de saturaie (Sr = 1) nclinat la 450 fa

de axele (w) i (V) i panta tangentei (tg b), adic coeficientul = 1, cnd ntreaga presiune este transmis apei din pori; pe msura scderii umiditii se ajunge ntr-un punctcnd curba de contracie ncepe s se ndeprteze de dreapta (Sr = 1) aa c b < 45, iar a = tg b < 1, iar pentru a = 0, adic ntreaga presiune aplicat este transmisscheletului mineral al pmntului.4.1.9. n figura 22 dreapta este artat schema metodei de stabilire a distribuiei de echilibru a umiditii pe baza curbei de contracie a i a curbei de reinere b a apei n raportcu axa umiditii, w; n partea stng a figurii sunt artate tot curbele de reinere c i contracie d dar exprimate n raport cu valorile coeficientului (a ) din axa absciselornegative; n cadranul C pe lng curba de reinere ha = f(a) este reprezentat dreapta:hi = -u + ap = -awz + ap (15)care indic variaia suciunii cu distana (z) pn la nivelul apei subterane (NAS). Pentru ca s nu existe migraie a apei trebuie ca suciunile s fie egale (ha = h2), ceea cecorespunde punctului c de intersecia curbei cu dreapta, rezultnd n acest fel umiditatea de echilibru, (wi).

4.1.10. Ascensiunea capilar (hc) intereseaz n special problemele legate de efectele defavorabile ale ngheului-dezgheului. n figura 23 se arat influena naturii materialelorgranulare, exprimat cu ajutorul ariei relative (Ar) i a diametrului (d90) (corespunztor la 90%), asupra distribuiei de echilibru a umiditii (w, %) deasupra nivelului apeisubterane (NAS).4.2. Parametri mecanici

4.2.1. Principalii parametri mecanici folosii n practic sunt modulul de compresibilitate M (MPa) i parametrii rezistenei la forfecare adic (unghiul de frecare, f (o) i coeziuneac (kpa)). reprezentnd n diagrama de stare liniile de egale valori ale acestor parametri (figura 24 i figura 25) se poate constata c i ei depind n foarte mare msur demodificrile strii de umiditate (w) i afnare (V). Folosind datele pentru argila prfoas din figura 25a s-au reprezentat curbele de egal factor de stablitate (Fs) valorile cruiasunt influenate foarte mult n special de starea de umiditate, constatare care este n deplin concordan cu observaiile privind alunecrile de teren. Aceast constatare infirmprerea, din pcate destul de rspndit, c parametrii mai sus amintii ar depinde doar de natura pmntului considerat.4.2.2. Studierea pmnturilor nesaturate i posibilitatea prognozrii comportrii poate fi fcut n cele mai multe cazuri cu aparatura cu care sunt dotate laboratoarele curente,n special cu edometrul. Pentru aceasta se recurge la ncercrile edometrice duble sau multiple. Este vorba de o ncercare efectuat pe dou sau mai multe mostre din acelaitu sau monolit care iniial au aceeai stare de umiditate (w) i ndesare (V = 100 / rd); una din mostre este supus treptat unor presiuni din ce n ce mai mari (1, 10, 20, 50,100, 200, 400, 600, 800, 1000 kPa) meninnd-o la aceeai umiditate (w const.) aa c traiectoria strii va fi o linie vertical o-m pe care vor fi marcate strile finale deechilibru corespunztoare diferitelor presiuni aplicate (fig. 27). Cea de a doua mostr este inundat nc de la nceput sub o presiune neglijabil (1 kPa) aa c, fiind o argilexpansiv se va umfla urmrind traiectoria O-N-N' ajungnd aproape saturat (Sr 0,9) dup care, la aplicarea celorlalte trepte de presiune va urma o traiectorie frnt (N-P)situat n vecintatea dreptei de saturaie (Sr = 1); pentru a putea trasa traiectoria este necesar ca dup terminarea tasrii sub fiecare treapt s se stabileasc starea deumiditate, wi, i volumul specific, Vi. Unind cu drepte punctele de pe cele dou traiectorii de stare corespunztoare acelorai presiuni rezult un spectru care permiteprognozarea traiectoriilor de stare probabile pentru situaii nencercate. Astfel, dac de pild se pleac din punctul A0 situat pe dreapta de 50 kPa i unde umiditatea este w0 ise mrete umiditatea pn la w1, traiectoria de stare va fi A0A' i va rezulta umflarea +DV. Invers, dac se menine aceeai presiune dar se micoreaz umiditatea pn la w2,traiectoria de stare va fi A0A'' i va rezulta contracia -DV. Traiectoria BB corespunde modificrii att a umiditii de la w3 la w4 ct i a presiunii p de la 100 la 400 kPa. Detaliiprivind reprezentarea n diagrama de stare a ncercrii edometrice duble sunt artate n Anexa B.

Fig. 26. Curbe de egali factori de stabilitate Fx i egale pante b ale unui taluz avnd nlimea H = 10,00 m


6 of 26 13.08.2014 18:49

n mod similar n figura 28 sunt prezentate n diagrama de stare rezultatele unor ncercri edometrice multiple pentru loessul de Galai; se remarc faptul c prbuirea structuriimacroporice are loc ntre umiditile w = 22 i 23%.Acest mod de ncercare i reprezentare a rezultatelor ncercrii edometrice duble sau multiple este necesar pentru estimarea tasrilor sau umflrilor unui teren nesaturat careeste supus nu numai unor presiuni ci i unor variaii de umiditate atunci cnd se modific de pild nivelul apelor subterane. Fr acest spectru problema nu poate fi rezolvat.

4.2.3. Influena deosebit pe care o are starea de umiditate (w) i ndesare (V = 100 / rd) este proprie i altor parametri geotehnici care exprim comportarea pmnturilor.Astfel, n figura 29 sunt reprezentate curbele de egal rezisten la compresiune simpl, sc (kPa) stabilit prin ncercarea unor mostre cilindrice nefretate (s3 = 0). Se observ,aa cum era de ateptat, c micorarea umiditii, w, i a volumului specific, V, conduce la mrirea rezistenelor sc argilei nisipoase a crei natur este caracterizat deparametrii Ar = 2,400; IP = 20%, wL = 40% i x2m = 22%. O constatare important este aceea c variaia lui sc n lungul liniei de saturaie (Sr = 1) i a volumului constant V = 61cm3/100 g are un caracter logaritmic (log sc).

.

innd seama c raza de curbur a liniilor sc este foarte mare ele pot fi aproximate cu nite drepte. n aceste condiii rezult c ntr-o reprezentare spaial avnd drept plan debaz diagrama de stare (w, V) i n ordonat log sc variaia acestui parametru corespunde unui plan:log sc = a - bw - cV (16)pentru determinarea cruia este suficient s se cunoasc valorile log sc n trei puncte necolineare, aa dup cum se poate constata din figura 3.11.Observaii similare pot fi fcute i pentru variaia rezistenei la forfecare nedrenat, su (kPa) variaia acestui parametru ntr-o reprezentare spaial fiind dat tot de un plan:

log su = a - bw -cV , (17)

sub o form general. Funcia corespunztoare parametrului considerat (P) va fi dat de expresia:P (w, V) = a - bw -cV . (18)Valorile constantelor a, b, c din relaiile (16) i (17) depind de natura pmntului i a parametrului geotehnic considerat.4.2.4. Un parametru mecanic folosit pentru stabilirea capacitii portante a infrastructurilor de transport este indicele californian CBR (%) care reprezint raportul dintrerezistena pmntului i cea a unui macadam standardizat pentru o ptrundere de 2,54 sau 50,8 mm a unui dorn cu diametrul de 49,6 mm. Reprezentnd n diagrama de staredatele unor ncercri efectuate de Road Research Laboratory din Anglia pentru tipuri de pmnturi a cror amprente sunt artate n figura 31 (A argil gras, Ar = 4,35; B argil nisipoas; Ar = 2,19; C nisip prfos, Ar = 1,645; D nisip mare, Ar = 0,776; E nisip fin uniform, Ar = 0,582; F - pietri cu nisip, Ar = 0,532) i de INCERC (I lut deBucureti, Ar = 2,914; O lut de Otopeni, Ar = 3,582; L loess de Feteti, Ar = 1,881) s-au putut trasa n diagrama de stare curbele de egale valori CBR.

4.2.5. ntr-o reprezentare spaial ce are ca plan de baz diagrama de stare (w, V) i pe o ax perpendicular log CBR punctele corespunztoare variaiei acestui parametru (p= log CBR) vor fi cuprinse ntr-un plan nclinat (w, V, p) fa de baz n trei puncte: P1 (w1, V1, log CBR1), P2 (w2, V2, log CBR2), P3 (w3, V3, log CBR3) necolineare. Cele treipuncte se aleg astfel nct s limiteze domeniul care intereseaz i n interiorul cruia se gsete punctul corespunztor strii optime de compactare. Ecuaia planului trece princele trei puncte i este:

. (19)

Notnd determinanii minori corespunztori variabilelor w, V i p cu Dw, Dv i Dp ecuaia planului devine:

wDw - VDV - pDp - [w1Dw - V1DV + pDp] = 0

de unde:

(20)

sau sub o form general:log CBR = a - bw -cV (21)

relaie care pune n eviden influena umiditii w i a volumului specific asupra parametrului considerat (CBR) (tab. 2); constantele a, b i c depind de natura pmntului.4.2.6. Aceeai metod poate fi aplicat ori de cte ori curbele de egal parametru din diagrama de stare pot fi aproximate, ntr-un anumit domeniu, cu nite linii drepte, chiar dac

variaia parametrului nu are un caracter logaritmic; n acest caz relaia de mai sus capt forma:p (w,V) = a - bw -cV.

astfel de situaii sunt reprezentrile pentru modulul de compresibili-tate m (fig. 24), unghiul de frecare intern f i coeziunea c (fig. 25), rezistena la compresiune simpl sc (fig.29) i rezistena la forfecare nedrenat su (fig. 30).

Tabelul 2

Nr. Pamant Ard90m x2m (%) IP (%) wL (%)

Optim Coeficientiw (%) V(cm3 / 100g) a b c

1 AArgil gras 4,350 36 52 42 75 26 64,43 4,900 0,056 0,0390

2 OLut de Otopeni 3,582 42 42 42,8 57,5 17 56,50 10,213 0,1122 0,1170


7 of 26 13.08.2014 18:49

3 ILut INCERC 2,914 45 38 25,9 45 24,4 63,70 3,637 0,0436 0,0243

4 BArgil nisipoas 2,190 105 23,5 11 31 16 55,80 6,167 0,1000 0,0632

5 LLoess de Feteti 1,881 70 10 15,2 30 16 55,90 10,910 0,2110 0,1130

6 CNisip prfos 1,645 3000 7 3 24 13 52,42 7,340 0,1120 0,0880

7D

Nisip mareneuniform

0,776 2500 - - - 10 50,00 8,256 0,0917 0,1153

8 ENisip fin uniform 0,582 316 - - - 13 61,27 4,686 0,0162 0,0540

9 FPietri cu nisip 0,532 13200 - - - 8 48,45 9,209 0,1560 0,1300

4.3. Parametri tehnologici4.3.1. Prin parametri tehnologici se neleg cei legai de anumite procedee de lucru, care au drept obiect mbuntirea comportrii pmnturilor, cum sunt cele ce se refer lacompactarea materialelor sau stabilizarea prin amestec. n cazul acestor procedee se urmrete de regul creterea eficienei procedeului aplicat din punct de vedere aluurinei de execuie, a creterii rezistenelor mecanice i micorrii permeabilitii materialului.4.3.2. Compactarea este un procedeu curent folosit la lucrrile de fundaii, realizarea terasamentelor i a lucrrilor din materiale locale (diguri, baraje). Rezultatele compactriidepind de natura materialului i de parametrii utilajului folosit n acest scop. Practica arat c atunci cnd natura pmnturilor este apropiat de cea optim i se folosesc utilajeasemntoare se obin rezultate apropiate din punct de vedere al strii de ndesare finale.4.3.3. Acest fapt este ilustrat de rezultatele unor ncercri de compactare realizate n poligoane experimentale pe o gam larg de pmnturi a cror amprente sunt artate nfigura 33 i care au arii relative ale amprentelor cuprinse ntre Ar = 0,522 (balast) i Ar = 4,332 (argil gras). Rezultatele compactrii folosind diverse utilaje (compactor cucilindru lis de 2,75 i 8 t, compactor picior de oaie de 4,5 i 5 t, compactor cu pneuri de 12 t i mai Diesel) pentru argil gras (Ar = 4,332), argil (Ar = 2,99), praf (Ar =1,648),nisip (Ar = 0,558) i balast (Ar = 0,552) sunt artate n figura 32, figura 34, figura 35, figura 36, figura 37 i figura 38. n figura 39 sunt reprezentate n diagrama de starerezultatele unor compactri de teren cu diferite utilaje i n laborator cu diferite energii (L = 30; 60 i 100 tm/m3) pentru loessul de Dobrogea; se observ c starea optim decompactare se realizeaz pentru stri de umiditate cuprinse ntre Sr = 0,80,9. Se mai remarc faptul c exist o dreapt (CL) de corelaie dintre logaritmul energiei decompactare L (tm/m3) i poziia strii optime de compactare care poate fi folosit pentru estimarea energiei efective de compactare a diferitelor utilaje.4.3.4. Amprentele i diagramele de stare sunt utile i pentru sistematizarea informaiilor privind problemele legate de stabilizarea pmnturilor prin realizarea de amestecuri sauadaosuri de diferite alte materiale. Astfel, pe figura 40-a sunt reprezentate domeniile din partea stng a amprentei corespunztoare diferitelor metode de stabilizare n funciede solicitrile date de traficul rutier, precum i corelaiile dintre procentajul fraciunii argil (x2m, %) i valorile probabile ale limitei de curgere (wL, %), frmntare (wP, %) iindicele de plasticitate (IP, %).

4.3.5. n figura 40-b i figura 40-d este artat variaia rezistenei la compresiune simpl sc (daN/cm2) n timp (zile) pentru variate adaosuri de ciment pentru diferite tipuri depmnturi, iar n figura 40-c traiectoria strii optime de compactare n funcie de procentajele fraciunii x400m(%).

Tabel sintetic cu starile optime de compactare pentru utilajele utilizate

Pamanturi Cilindru compactor Lis

Ar d90 Incerc.Standard220 kg

M 2,8 t 2,4 t D 3,9 t D 3,9 t T 8,6 t F 8,6 t S

Argila grasa1946 - 1953 4,45 35 m

wopt 22,5 14,5 25 26,4 17,5 16,7Vmin 60,24 60 62 64 55,8 56,2

Argila grasa1945 - 1966 30 m

wopt 21,56 Vmin 60,98

Argila grasa1967 - prezent 30 m

wopt 22,8 Vmin 61,73

Argila prafoasa1946 - 1953 123 m

wopt 19,67 15,3 19,1 17 17,2Vmin 59,17 57,4 59,3 56,2 57

Argila nisipoasaNr. 1 - 1946 - 1953 200 m

wopt 14,67 19,6 16,2 13,8 14,3Vmin 54,35 71,4 54,3 18,1 54 54

Argil nisipoasNr. 2 1954-1966 100 m

wopt 16,25 56,8 15,4Vmin 56,18 53,1

Argil nisipoasNr. 3 1967-prezent 180 m


Nisip fin uniform 180 m wopt 14,67


8 of 26 13.08.2014 18:49

1954-1966 Vmin 60,98

Nisip fin uniform1967-prezent 200 m

wopt 14,67 Vmin 58,48

Nisip cu unif. medie1946 - 1953 1,8 mm

wopt 10 12,2 9,2 8,25 8 9,4Vmin 50,25 9,73 48,1 48,1 46,8 46,4

Nisip cu unif. medie1954 - 1966 2 mm


Nisip cu unif. medie1966 - prezent 3mm


Pietris nisipos1946 - 1966 5 cm

wopt 8,83 11,1 8,7 Vmin 48,08 55,2 46,6



Pietris nisipos1967 - prezent 7 cm

wopt 8,44 8 7,3 7,2Vmin 47,17 46,8 45,7 45


Pamanturi Compactor cu pneuri Ar d90 Incerc.Standard

1,4 t250 kn / m2

2,3 t550 kn / m2

5,1 t620 kn / m2

10,2 t620 kn / m2

10,2 t970 kn / m2

Argila grasa1946 - 1953 4,45 35 m

wopt 22,5 22,6 20 20,2 19,1 Vmin 60,24 61,9 57 57,3 56,3

Argila grasa1945 - 1966 30 m

wopt 21,56 Vmin 60,98

Argila grasa1967 - prezent 30 m


Argila prafoasa1946 - 1953 123 m

wopt 19,67 18,1 Vmin 59,17 61

Argila nisipoasaNr. 1 - 1946 - 1953 200 m

wopt 14,67 Vmin 54,35

Argil nisipoasNr. 2 1954-1966 100 m

wopt 16,25 17,4 15,2 15 15,4 Vmin 56,18 56 52,3 52,7 52,4

Argil nisipoasNr. 3 1967-prezent 180 m


Nisip fin uniform1954-1966 180 m

wopt 14,67 Vmin 60,98

Nisip fin uniform1967-prezent 200 m

wopt 14,67 Vmin 58,48

Nisip cu unif. medie1946 - 1953

1,8mm

wopt 10 10,5 9,4 10,1 9,4 Vmin 50,25 50,3 49,4 48,5 48,7

Nisip cu unif. medie1954 - 1966 2 mm


Nisip cu unif. medie1966 - prezent 3mm



wopt 8,83 8 6,5 8,5 7,5 Vmin 48,08 46,8 46,2 46,2 46



Pietris nisipos1967 - prezent 7 cm



Pamanturi Compactor picior de oaie Cilindru vibrator picior de oaie Tractor pe senile11 t 13,6 t 6,8 t 5,1 t 5 t 4,5 t 4,3 t 700 kg D 4,3 T 5,1 T 6 T 11 Twopt 21,8 23,4


9 of 26 13.08.2014 18:49

Vmin 61,7 61wopt 21,2 22,8 20,4 10,7 12,5 19 Vmin 58,2 61,2 62,6 55 54,6 62 wopt 27,7 17,5 21,8 Vmin 67,7 59,6 58,8 wopt 13,4 14,5 18,3 Vmin 52,6 54,8 59,3 wopt 12,5 12,8 Vmin 52,4 52,1 wopt 15 16,2 Vmin 55,8 53,5 wopt 16,2 11,2 Vmin 55 50,8 wopt Vmin wopt 5,8 Vmin 59 wopt 10,6 Vmin 50,3 wopt 12,8 Vmin 56 wopt 73 8 Vmin 46,7 47 wopt 7,5 8Vmin 49,2 50wopt 8 8,4 6 Vmin 47,7 49,4 50,1 wopt 65 7 Vmin 47,4 46,6


PamanturiCilindru vibrator Lis Maivibrator

220 kgM

350 kgM

990 kgM 2,4 t D 3,9 t T 3,9 t 8,6 t

comp. in sapat.strat 100 mm

comp. lasupraf. strat

300 mmcomp. in

sapat. strat300 mm

wopt Vmin wopt 28 12,2 20,4 21,2 22 Vmin 66,4 60,8 57,5 58 59 wopt 27,9 23,6 25Vmin 65,4 64,2 74,5wopt 18 Vmin 57,2 wopt 18,5 Vmin 65,2 wopt 15,6 15,6 14,4 16,1 14,7 Vmin 61,7 60,3 51,4 53,2 52,8 wopt 13 14,3 18Vmin 54 52,8 59wopt 13 Vmin 58,8 wopt Vmin wopt Vmin wopt 10,8 8 9,7 7,6 7,6 7 8


10 of 26 13.08.2014 18:49

Vmin 49,6 48,8 49 46,7 45,8 45,1 46,1 wopt Vmin wopt Vmin wopt 7,5 7,5 6,5 5,5 5 5,2 5,2 Vmin 47 47 46 45 43,7 43,9 43,9 wopt Vmin

Tabel sintetic cu starile optimee de compactare pentru utilajele utilizate

PamanturiCompactor cu placa vibranta

80 kg450 kg / m2

80 kg410 kg / m2 140 kg 150 kg 180 kg 670 kg 710 kg 1,5 t 2 t 240 kg

wopt Vmin wopt 22,6 14 18,2 Vmin 59,7 61 69,2 wopt Vmin wopt Vmin wopt 15 Vmin 53,4 wopt Vmin wopt 18,2 18,5 19,2 15,6 15 Vmin 62 59,8 64,7 53,1 52 wopt Vmin wopt Vmin wopt 8,8 11 9 9,5Vmin 48,2 51,2 49 49,8wopt 8 Vmin 46,1 wopt 8,9 10,2 8 8,5 8,5 Vmin 50 50,8 48,1 48 51 wopt Vmin wopt 6 5,4 7 6,5 9Vmin 44,2 43,9 46,4 45,4 48,7wopt 10,6 10,2 8,4 9,8 9,6 Vmin 49,3 48,8 48 48,5 48,4


PamanturiCompactor Diesel Maimecanic

100 kg18 lovit.

100 kg15 lovit.

100 kg19 lovit.

100 kg22 lovit.

100 kg26 lovit.

600 kg22 lovit.

maiurimultiple

echip. 2lov. de

12,1 kJ/m2echip. 5lov. de



8,3 kJ/m2wopt 15,6 17 19,5 21 22 14,9 Vmin 53,2 54,8 60 58,6 60 55,1 wopt 23,2 Vmin 60,8 wopt Vmin


11 of 26 13.08.2014 18:49

wopt 12 15,2 Vmin 54,2 56,4 wopt 11,8 10,7 14 13,6 14,5 12 Vmin 52,4 51,9 54 54,6 56 54 wopt 18,2 Vmin 57,6 wopt Vmin wopt Vmin wopt Vmin wopt 7,2 10,8 Vmin 48,4 49,4 wopt 8,7 11,8 8,8 10,2 8,6Vmin 48,2 49,7 49,7 48,2 47,7wopt Vmin wopt 5,3 6,4 Vmin 45,8 46,5 wopt 6,1 Vmin 46 wopt Vmin

[top]5. PRINCIPII PENTRU REUTILIZAREA INFORMAIILOR GEOTEHNICE PE BAZA ANALOGIEI PMNTURILOR. PROGNOZAREA

PARAMETRILOR GEOTEHNICI5.1. Principii generale5.1.1. Experiena acumulat n decursul timpului n legtur cu valorile parametrilor geotehnici ofer posibilitatea estimrii, cu oarecare aproximaie, a acelorai parametri pentrupmnturi asemntoare ca natur i stare de umiditate i ndesare (vezi 3.3).5.1.2. n general, n trecut s-a inut seama numai de natura pmnturilor, caracterizat cu ajutorul curbelor granulometrice sau a limitelor i indicilor de plasticitate (wL, IP).Astfel, n figura 41 sunt artate domeniile delimitate de curba granulometric privitoare la metodele de mbuntire a pmnturilor (a) i la coborrea nivelului apelor subterane(b); suprapunnd peste aceste domenii amprenta pmntului considerat se poate stabili imediat ce procedee pot fi aplicate cu succes. pe acelai principiu s-au stabilit domeniiprivitoare la sensibilitatea la nghe (fig. 42), pericolul de lichefiere a pmnturilor (fig. 43) i aplicabilitatea procedeului de vibroflotaie pentru ndesarea materialelor granulare(fig. 44) .a.5.1.3. Detalii suplimentare privind valorile orientative ale parametrilor geotehnici probabili i comportarea diferitelor categorii de pmnturi ca teren de fundare sau atunci cndsunt utilizate ca materiale locale, sunt date n Anexa C.5.1.4. Trebuie menionat c indicaiile unor astfel de diagrame au doar un caracter strict orientativ deoarece iau n considerare doar granulozitatea pmntului i nu in seamade starea sa de umiditate i ndesare, care, aa cum s-a vzut n capitolele precedente, influeneaz n mod hotrtor valorile parametrilor geotehnici. Chiar atunci cnd se ia nconsiderare i starea nu se poate renuna la ncercri de teren i laborator care s confirme sau s infirme valorile parametrilor prognozai.5.2. Prognozarea parametrilor hidraulici5.2.1. insuficienta dotare a laboratoarelor din ar cu aparatur pentru determinarea suciunii face necesar folosirea unor metode aproximative pentru determinarea curbeicaracteristice de reinere a apei de ctre pmnt pe baza analogiei de natur i stare cu alte pmnturi pentru care s-au stabilit astfel de curbe (fig. 19).5.2.2. n acelai scop pot fi folosite curbe de reinere pentru pmnturi avnd diferite valori ale indicelui de plasticitate ip (%) (fig. 45) i pentru care s-au calculat cu relaia dinCap. 3 valorile ariilor relative Ar ale amprentelor. Aceste curbe trebuie ns corectate n domeniul suciunilor mici pF < 3 (h < 10

3 cm H2O) astfel nct s porneasc din punctulde pe axa umiditilor, care corespunde umiditii de saturaie (wsat). Tot pentru aceast corectare se pot folosi curbele caracteristice n domeniul suciunilor mici din figura 46sau setul de 19 curbe de reinere din figura 47 a cror amprente sunt artate n figura 48 unde sunt indicai n tabel (b) i indicii ce caracterizeaz natura fiecrui material(Ar,d90, wL, IP) precum i corelaia dintre Ar i d90 (c).De asemenea, pentru punctele necesare trasrii curbelor de reinere a apei de ctre pmnt se poate recurge la corelaiile lineare din cadranul I al amprentelor din figura 49dintre indicele de plasticitate IP i umiditile w corespunztoare indicilor sorbionali pF2 (h = 10

2 cm H2O), pF3 (h = 103 cm H2O). n acelai cadran sunt artate i curbele de

egal unghi de frecare intern,F (o) pentru pmnturile saturate.Atunci cnd se cunoate aria relativ, Ar, se pot deduce cu ajutorul corelaiilor de la baza figurii 45 umiditile w corespunztoare indicilor sorbionali pF0, pF1, pF2, pF3 i pF4,adic 5 puncte ale curbei caracteristice.5.3. Prognozarea parametrilor mecanici5.3.1. Aa cum s-a vzut i n 3.3 atunci cnd pe lng natura pmntului se cunoate i starea sa de umiditate i ndesare prognozarea parametrilor geotehnici pe bazaanalogiei dintre diferite pmnturi similare, devine mult mai precis.5.3.2. n ceea ce privete compresibilitatea pmnturilor problema este relativ simpl cci existena n laboratoarele curente a edometrelor permite stabilirea cu suficientprecizie a curbei de compresiune (eventual umflare, Anexa B) i n consecin a parametrilor cum sunt modulul de deformaie (M = Dp / De), coeficientul de compresiune (a =De / Dp), coeficientul de compresiune volumic (mv = a / (1+e) = 1 / M) pentru diferite intervale de ncrcare (Dp) (STAS 8942/1-89); aceste valori pot fi comparate cu cele aleunor pmnturi similare ca natur ( 3.1) i stare ( 3.2). Valori orientative pentru aceti parametri pot fi n tabelul 1 i n tabelele din Anexa C.


12 of 26 13.08.2014 18:49

5.3.3. n ceea ce privete stabilirea parametrilor rezistenei la forfecare, determinarea lor este mai complicat, deoarece chiar n cazul particular al pmnturilor saturate (Sr = 1)intervine presiunea pozitiv a apei din pori (uw), iar rezistena la forfecare este dat de relaia:

t = c' + (s - u)tg F (21)(STAS 8942/282; STAS 8942/5-75).n cazul general al pmnturilor nesaturate, intervenind suciunea (ua - uw) adic presiunea negativ a apei din pori, rezistena la forfecare crete aa dup cum se poate vedeadin figura 50:

tf = c' + (sf - ua)f tg F' + (ua - uw)f tgFb , (22)unde c' este ordonata n origine a suprafeei de cedare Mohr-Coulomb i unde presiunea normal (sf - ua)f i suciunea matriceal (ua- uw)f sunt nule; ua i uw sunt presiunileaerului (a) i apei (w) din pori; F' unghiul de frecare intern pentru presiuni normale (sa - ua) variabile; Fb unghiul care indic creterea rezistenei la forfecare n raport cusuciunea matricial (ua - uw).

5.3.4. n cazul pmnturilor saturate pentru o orientare asupra valorilor parametrilor rezistenei la forfecare c i F n funcie de aria relativ a amprentelor, Ar, pentru materialelecoezive (CZ) i necoezive (NEC) menionate n STAS 8318-77 poate fi util diagrama din figura 51 care are unghiul de frecare intern F n abscis i coeziunea c n ordonat.5.3.5. prognozarea indicelui de capacitate portant californian cbr poate fi fcut stabilind mai nti analogia dintre natura pmntului considerat i cea a pmnturilor pentrucare exist studii i publicaii referitoare la acest parametru (fig. 33) sau n exemplul din tabelul 3.5.3.6. Analogia naturii poate fi stabilit prin compararea formei i a dimensiunii amprentelor, respectiv a valorilor ariilor lor relative, Ar i a diametrului, d90.

Tabelul 3

Pmnt ArPlasticitate Stare CBR (%) Datele dinliteratur

IP(%)

wL(%)

w(%)

V

(cm3/100g)Laborator Teren

Croney(1977)

CH1 Argilgras 4,020 42 69 24,8 65,70 8,9 7,9

CH2 Argil 3,490 37 59 25,1 65,02 3,9 3,0

CL1 Argilprfoas 2,266 14 37

19,5 57,22 2,0 12

19,0 58,34 5,0 11

16,160,02 22,0 22

CL2 Argilnisipoas 2,042 12 30

65,70 2,2 3,1

de pild argila gras a din figura 33 are aria relativ Ar = 4,35, iar argila gras din figura CH1 din Tabelul 3 are Ar = 4,02 aa nct coeficientul lor de analogie a naturii lor este:

(23)

La starea de umiditate i ndesare a argilei CH1 (w = 24,8%; V = 67,7 cm3/100 g) i valoarea CBR = 8,9 (laborator) din Tabelul 3 i figura 52 corespund n diagrama de stare dinfigura 32A valorile: (w = 26%; V = 64,43 cm3/100 g, CBR = 8,5) aa c rezult un coeficient de analogie a strii considernd c volumul specific al scheletului mineral Vs = 37cm3/100 g.

,

adic cele dou pmnturi au i stri apropiate.n aceast situaie diferena relativ a valorilor CBR n raport cu media lor este:

.

5.3.7. n cazul cnd exist o baz de date prognozarea parametrilor geotehnici poate fi fcut folosind reelele neuronale. Modelul neuronal folosit pentru o argil gras avndaria relativ a amprentei, Ar = 4,22 a avut variabilele de intrare umiditatea w (%) i volumul specific V (cm

3/100 g) iar de ieire valoarea CBR. Din valorile obinute n urma a 39ncercri CBR de laborator, din care 26 au fost folosite n procesul de antrenare i 13 n cele de testare, valoarea maxim a erorii absolute a fost de 0,23, ceea ce esteacceptabil pentru acest parametru.5.4. Prognozarea parametrilor tehnologici


13 of 26 13.08.2014 18:49

5.4.1. Printre procedeele tehnologice folosite pentru mbuntirea pmnturilor fr ndoial c cel de compactare este cel mai frecvent folosit. Eficacitatea procedeuluidepinde de natura pmntului (Ar), starea de umiditate (w, %) n momentul operaiunii, energia dezvoltat de utilajul de compactare i poate fi exprimat prin starea de ndesarefinal:

.

5.4.2. Sintetiznd rezultatele (datele) obinute pe mii de ncercri de compactare s-a putut obine abaca din figura 53 cu care, plecnd de la natura pmntului (Ar) se poateobine (1-2) umiditatea optim (wopt), apoi (3-4) volumul specific minim, Vmin. Este interesant de observat c dei s-a luat n considerare doar natura pmntului (Ar), valorileprobabile obinute cu ajutorul abacei pentru starea optim (wopt = 24,5% ; Vmin = 65,8 cm

3/100 g) pentru argila gras (CH, Ar = 3,71) sunt apropiate de valorile medii reale (w0 =24,5%, V = 66,4 cm3/100 g).

n mod similar pentru argila slab CL (Ar = 2,19) valorile medii obinute pe mii de ncercri de teren wopt = 17% i Vmin = 56,8 cm3/100 g sunt apropiate fa de cele date de

abac, wopt = 17,1% i Vmin = 57,0 cm3/100 g.

5.4.3. O prognozare mai precis poate fi fcut dac, pe lng natura pmntului, se are n vedere i tipul de utilaj folosit. Pentru aceasta s-au prelucrat rezultatele unorncercri sistematice n poligoane experimentale efectuate n trei perioade de timp (1946-1953; 1954-1966; 1967-1991) pe o gam larg de pmnturi (15 tipuri), mergnd de laargil gras (Ar = 4,58; d90 = 30 ) la pietri nisipos (Ar = 0,85; d90 = 7 cm) a cror amprente sunt artate n figura 54 (pe baza datelor lui Parsons) [75]. Punctele corespun-ztoare din diagrama naturii (log d90; ar ) (fig. 55) sunt dispuse n cinci grupuri (I la V) de pmnturi similare compactate cu 10 categorii de utilaje ( A cilindru compactor lis; B compactor cu pneuri; C compactor picior de oaie; D cilindru vibrator lis; E cilindru vibrator picior de oaie; F compactor cu plac vibrant; G mai vibrator; H compactorDiesel; I mai mecanic; J tractor cu enile) cu diferite caracteristici, rezultatele compactrii fiind artate n tabelul sintetic din Anexa D.De asemenea, aceste rezultate sunt prezentate i sub form grafic, ca diagrame de stare, de felul celor artate n figura 56, n care sunt marcate punctele corespunztoarestrilor optime sau efectele numrului de treceri a diferitelor tipuri de utilaje (fig. 57).[top]

6. CONCLUZII6.1. Evaluarea parametrilor geotehnici trebuie s in seama c valoarea lor depinde n principal de natura i starea de umiditate i ndesare a pmntului. n cazul pmnturilornesaturate nu exist o coresponden biunivoc ntre starea de umiditate i cea de ndesare.6.2. O caracterizare sintetic a naturii pmntului este indicat a fi fcut cu ajutorul amprentelor deoarece pe lng avantajele artate n Anexa D permite stabilirea de analogiintre diferite tipuri de pmnturi. n ceea ce privete ncercrile ce contribuie la stabilirea naturii pmntului considerm c este necesar ca pe lng stabilirea limitei de curgerecu cupa Casagrande s fie introdus n ara noastr metoda cu nfigerea conului care fac obiectul standardului britanic BS 1377-75 ( 2.5), precum i stabilirea unor corelaiintre cele dou metode corespunztoare aparaturii utilizate n ara noastr.

6.3. Pentru reprezentarea variaiei strii de umiditate i ndesare a pmnturilor este indicat ca n locul diagramei Proctor (w, rd) s fie folosit diagrama (w, V = 100 / rd ) carepe lng avantajul esenial c liniile de egali parametri fizici sunt nite drepte, permite stabilirea variaiilor de volum DV care de obicei conduc i la variaii de tasare aleterenului.6.4. Folosirea conjugat a amprentelor i a diagramelor de stare permite o mai bun valorificare a experienei trecute privind comportarea pmnturilor i pe aceast bazprognozarea comportrii unor pmnturi similar ca natur i stare.6.5. Starea de umiditate a pmnturilor nesaturate are un caracter dinamic i complex guvernat de existena suciunii, care este factorul motor al migraiei apei din pori. Astfelsuciunea este cea care are tendina de a reine apa din pori i se opune aciunii mijloacelor de drenare folosite. Pentru a evalua micarea apei n pmnturile nesaturate i astabili umiditii de echilibru a dou corpuri hidrofile intrate n contact direct sau sub mbrcminile impermeabile ( 4.6) este necesar cunoaterea relaiei suciune-umiditate.Aceast relaie poate fi stabilit pe cale experimental dar n ar nu exist n prezent aparatur funcional de acest fel dect la un singur laborator (ISPIF). n consecin estenecesar dotarea celorlalte laboratoare principale din ar cu aparatur pentru determinarea suciunii. innd seama de aceast situaie n lucrarea de fa se indic metodeindirecte de stabilire a relaiei suciune-umiditate.6.6. Modul de aplicare a principiilor de sistematizare a informaiilor geotehnice menionate mai nainte sunt exemplificate prin folosirea lor pentru prognozarea parametrilorhidraulici, mecanici i tehnologici care exprim comportarea pmnturilor.6.7. Se arat astfel influena naturii i strii pmntului pentru mai multe pmnturi din ar i strintate prin reprezentarea n diagrama (w, V) a curbelor de egale valori aparametrilor geotehnici; plecnd de la constatarea c n anumite domenii curbele de egale valori ale parametrilor, p, au un caracter cvasiliniar s-a putut exprima influena striide umiditate, (w, %) i ndesare, (V cm3/100 g) sub o form analitic:log p = a - bw - cV ,unde constantele a, b i c depind de natura pmntului.6.8. S-a pus de asemenea n eviden influena naturii i strii asupra compactrii cu diferite utilaje precum i posibilitatea de a prognoza rezultatele ce pot fi obinute inndseama de analogia dintre diferitele pmnturi. Considerm c acest mod de abordare a problemei compactrii pmnturilor trebuie s se gseasc n materiale cu caracternormativ privind aceast tem ce vor fi elaborate n viitor.6.9. La verificarea rezultatelor ncercrilor pentru stabilirea parametrilor geotehnici trebuie testat concordana dintre indicii fizicii privind starea de umiditate i ndesare apmnturilor folosind diagrama din figura 14.6.10. Rezultatele prognozrii parametrilor geotehnici cu metodele prezentate n proiectul de ghid au un caracter informativ i ca atare nu elimin necesitatea efecturiincercrilor prevzute n standardele n vigoare dar n schimb permite sesizarea unor eventuale erori prin constatarea unor neconcordane dintre parametrii determinai pentrupmntul considerat i alte materiale similare ca natur i stare.6.11. n ncheiere trebuie menionat c metoda de sistematizare a informaiilor geotehnice prezentat n lucrare reprezint baza creierii unei bnci de date privind parametrii ceexprim comportarea pmnturilor din ar.[top]

SCHEMA LOGIC A METODOLOGIEI PROPUSESchema logica a metodologiei propuse[top]

BIBLIOGRAFIE


14 of 26 13.08.2014 18:49

ASTM (1999); Annual Book of ASTM Standards Volume 04.08.1.BS-1377 (1975); Methods of test for civil engineering purposes. British Standards Institution2.BS-5930 (1981); Code of practice for site investigations, London3.BS-6031 (1981); Code of practice for earthworks, London4.BS-8004 (1986); Code of practice for foundations, London5.NE001 (1996); Cod de proiectare i execuie pentru construcii fundate pe pmnturi cu umflri i contracii mari, Buletinul Construciilor, nr. 76.STAS 1243-88 Teren de fundare. Clasificarea i identificarea pmnturilor7.STAS 3950-81 Geotehnic. Terminolgie, simboluri i uniti de msur8.STAS 9180-73 Teren de fundare. Determinarea capacitii de reinere a apei de ctre pmnturile la diferite suciuni9.STAS 1912/14-7475 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor de compactare. ncercarea prin rulare n laborator10.STAS 1913/15-75 Teren de fundare. Determinarea greutii volumice11.STAS 8942/5-75 Teren de fundare. Determinarea rezistenei la forfecare, prin compresiune triaxial, pe probe neconsolidate, nedrenate la pmnturi coezive12.STAS 8942/6-75 Teren de fundare. ncercarea pmnturilor la compresiune monoaxial13.STAS 1913/6-75 Teren de fundare. Determinarea permeabilitii n laborator14.STAS 1913/3-76 Teren de fundare. Determinarea densitii pmnturilor15.STAS 1913/1-82 Teren de fundare. Determinarea umiditii16.STAS 1913/8-82 Teren de fundare. Determinarea nlimii capilare n pmnturile necoezive. Metoda coloanei de pmnt17.STAS 8942/2-82 Teren de fundare. Determinarea rezistenei pmnturilor la forfecare, prin ncercarea de forfecare direct18.STAS 1913/13-83 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor de compactare. ncercarea Proctor (M-SR-3/86)19.STAS 1913/5-85 Teren de fundare. Determinarea granulozitii20.STAS 1913/4-86 Teren de fundare. Determinarea limitelor de plasticitate21.STAS 1913/9-86 Teren de fundare. Determinarea cldurii maxime de umezire a pmnturilor22.STAS 1913/12-88 Teren de fundare. Determinarea caracteristicilor fizice i mecanice ale pmnturilor cu umflri i contraii mari23.STAS 8942/1-89 Teren de fundare. Determinarea compresibili-tii pmnturilor prin ncercarea n edometru24.STAS 8942/3-90 Teren de fundare. Determinarea modulului de deformaie liniar prin ncercri pe teren cu placa25.* * * Calculul fundaiilor i Ingineria Geotehnic Eurocode 7. Exemple de calcul (1997), editat de Manoliu, I. i Marcu, A.26.* * * Clay fills (1982) The institution of Civil Engineers, London27.* * * D2325 Test method for capillary moisture relationship for coarse and medium textured soils by porous-plate apparatus. ASTM28.* * * D3152 Test method for capillary moisture relationship for fine-textured soils by pressure-membrane apparatus. ASTM29.* * * Guidelines for the design and construction of flexible pavements incorporating geotextiles in marine environmental (1995)30.* * * International Symposium on Subdrainage in Road Pavements and Subgrades (1998), Committee C12, AIPCR-PIARC, Granada, Spain31.* * * La rglementation franaise et trangere on gotechnique (Actes des journes detude organises les 16 et 17.12.1986). Presses de lEcole Nationale des Pontset Chausses, Paris

32.

* * * Ralisation des remblais et des couches de forme (1992). Guide technique, LCPC-SETRA, Paris33.* * * Resilient moduli of soils: Laboratory conditions (1989). Geotechnical Special Publication 24, ASCE, New York34.* * * Unsaturated soils: recent developments and applications (1993). Civil engineering european courses. 15-17 June, 1993, Barcelona35.* * * Untersuchungimethoden des Bodenstrukturzustandes (1988). Deutskher Landwirtshaftsverlag, Berlin36.* * * West European methods for soil structure determination (1967). The State Faculty of Agricultural Science, Ghent, Belgium37.* * * Water and its conduction in soils (1958). International Symposium, Special Report 40, Highway Research Board, Washington38.* * * (1972) CP 101 Foundations and substructures for non-industrial buildings of not more than four storeys. London, Buckingham. E (1907), Studies on the movementof soil moisture. Dept. Agr. Bureau of Soils Bull. 38, pp. 1-61

39.

* * * (1990) Methods of test for soils for civil engineering purposes. British Standard Institution, London40.* * * (1992) Ralisation des remblais et des couches de forme. Fascicule I et II, SETRA 7, LCPC Paris41.* * * (1994) Engineering characteristics of arid soils. Editors Fookes P.G., Parry, R.H.G., A.A. Balkema, Rotterdam42.* * * (1995) Unsaturated soils - Sols non saturs. Alonso, E.E., Delage, P. Editors, v. 1,2,3, A.A. Balkema, Rotterdam43.* * * (1995) Unsaturated soils. Special publications no. 39, ASCE (Huston, S.L., Wray, W.K. Editors)44.* * * DIN 18.122 T.1 (1976) Baugrund: Untersuchung von Bodenproblem Zustandsgrenzen (Konsistenzgrenzen); Bestimmung der Fliess-und Ausrollgrenze45.* * * Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical properties (1965). American Society of Agronomy Madison Wisconsin, USA46.* * * P7 (1999) Normativ privind proiectarea, executarea i exploatarea construciilor fundate pe pmnturi sensibile la umezire. Redactarea 1-a47.* * * Proceedings of the 1st (Texas, 1965), 2nd (Texas, 1969), 3rd (Haifa, 1973), 4th (Denver, 1980), 5th (Adelaide, 1984), 6th (New Delhi, 1987), 7th (Dallas, 1992)International Conference on Expansive Soils

48.

Andrei, S. (1967) Apa n pmnturile nesaturate. Editura Tehnic Bucureti49.Andrei. S (1977) Propriets hydrauliques et mcaniques des sols non saturs. Revue Franaise de Gotechnique, no. 2, pp. 49-7850.


15 of 26 13.08.2014 18:49

Andrei. S. (1992) Geotechnical engineering design. Spiru Haret University, Bucharest51.Andrei, S. (1995) Comportarea pmnturilor nesaturate. Drumuri i Poduri, no. 30, pp. 22-25 i no. 31, pp. 28-3052.Andrei, S. (2000) Prognozarea parametrilor geotehnici. A 9-a Conferin Naional de Geotehnic i Fundaii, Cluj-Napoca, v. 1, p. 2.2453.Andrei. S., Athanasiu, C. (1979) Test data systematization and stockage to predict the parameters describing the behaviour of unsaturated soils. Proc. Europ. Conf.Soil Mech., Brighton, v. 1, pp 91-94

54.

Andrei. S., Athanasiu, C. (1981) Sistematizarea, stocarea i reutilizarea informaiilor geotehnice. Revista Construciilor, no. 7, pp. 35-4855.Andrei. S., Boboc, J. (1997) Dicionar englez-romn de geotehnic i fundaii, geologie, hidrogeologie, geofizic, foraj, minerit. Editura Conspress, UniversitateaTehnic de Construcii Bucureti

56.

Andrei. S., Manea, S. (1992) Systematization, stockage and reuse of data regarding soil stabilization. Proc. Europ. Conf. Soc. Mech., Helsinki, v. 2, pp. 875-87857.Andrei. S., Manea, S. (1995) Moisture and volume changes in unsaturated soils. 1st International Conference on unsaturated soils, v. 2, pp. 945-951, Paris58.Andrei. S., Manea, S. (1997) Concepii noi n stabilirea parametrilor ce determin comportarea pmnturilor. Construcii hidrotehnice n secolul XXI, pp. 133-14159.Andrei. S., Punescu, D., Deacu, D. (1999,a) Sistematizarea informaiei geotehnice cu ajutorul reelelor neuronale. Ediia a VI-a a Zilelor Academice Timeene, v. 2,pp. 534-543. Ed. MIRTON

60.

Andrei. S., Punescu, D., erban, V. (1999,b) Influena naturii strii pmnturilor asupra valorilor parametrilor geotehnicii rutiere. Ed. a VI-a a Zilelor AcademiceTimeene, v. 2, pp. 524 -533, Editura MIRTON

61.

Brull, A. (1983) Effets mchaniques de leau interstitielle. Centre de Recherches Routire, Bruxelles62.Casagrande, A. (1948) Soil classification. Transactions ASCE63.Fall, D.A. (2000) A numerical model for rapid determination of plasticity of fine-grained soils. Ground Engineering, September, pp. 43-4564.Escario. V., Saez, J. (1989) The shear strength of partially saturated soils. Geotechnique, v. 36, no. 3, pp. 453-45665.Fredlund, D.G., Rahardjo, H. (1993) Soil mechanics for saturated soils. John Wiley & Sons, New York66.Fredlund, D.G. (1998) The practice of unsaturated soils mechanics. Geotechnical Hazards, A.A. Balkema, Rotterdam67.Hilf, J.V. (1981) A rapid method of construction control for embankment of cohesive soils. Bureau of Reclamation, USDA, Denver, USA68.Howard, A.K. (1994) The revised ASTM standard on the Unified Soil Classification System. Geotehnical Testing Journal, v. 7, no. 4, pp. 216-22269.Kezdi, A. (1974) Handbook of soil mechanics. Soil physics, Akademiai Kiado, Budapest70.Mitchell, J.K. (1993) Fundamentals of soil behaviour. John Wiley, New York71.Oblemenco, Gh., Andrei, S. (1996) Bnci de date geotehnice; aspecte legate de crearea i utilizarea lor. A 8-a Conferin Naional de Geotehnic i Fundaii, v. 1, pp.347-352, Iai

72.

Orr, T., Farell, E.R. (1999) Geotechnical design to Eurocode 7. Springer-Verlag, London73.Pandian, N.S., Nagarag, T.S. (1997) Reexamination of compaction characteristics of fine-grained soils. Geotechnique, v. 44, no. 2, pp. 363-36674.Parsons, A.W. (1992) Compaction of soils and granular materials. A review of research performed at the Transport Research Laboratory. Her Majestys StationaryOffice, London

75.

Road Research Laboratory (1981) Soil Mechanics for Road Engineers. Her Majestys Stationary Office, London76.Rogers, C.D.F., Dijkstra, T., Smalley, I.J. (1993) Key lecture: Classification of arid soils for engineering purposes: An engineering approach. Engineering characteristicsof arid soils, pp. 99-131, A.A. Balkema, Rotterdam

77.

Skoglund, G.R., Marcuson, W.F. (1976) Evaluation of resonant column devices. Journal Geot. Eng. Div. ASCE, vol. 132, May, GT1178.State, I. (2000) Contribuii la sistematizarea, stocarea i reutilizarea informaiilor geotehnice. Tez de doctorat, Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti79.Terracina, F. (1958) Variabilit des caracteristiques stat de sols. Reprsentation graphique. Revue Gnrale des Routes Arodromes, no. 27880.Van der Merwe, D.H. (1975) Current theory and practice for building on expansive clays. 6th Regional Conference for Africa, v. 2, Durban81.Winterkorn, F.H., Fang, H.Y. (1975) Foundation engineering handbook. Van Nostrand Reinhold Company, New York82.

[top]

ANEXA A

CORELAIILE DINTRE PARAMETRII DE PLASTICITATE AI PMNTURILOR COEZIVE DETERMINAIPRIN DIFERITE METODE

A.1. Dintre diferitele metode elaborate n decursul anilor pentru determinarea limitei superioare de plasticitate (curgere), w1, cele mai frecvent folosite sunt stabilite cu ajutorulcupei Casagrande (w1) sau cu conuri de diferite forme i greuti.

a.2. n cazul aparatului cu cup o influen deosebit asupra rezultatelor finale o are rigiditatea postamentului pe care cade cupa (fig. A1) i care, conform standardului britanic(BS 1377-1990) trebuie s fie 21-25.

a.3. dintre aparatele cu con mai folosite, este cel indicat de standardul britanic 1377-1990 ce are conul de 80 g i unghiul la vrf de 300 (fig. A2) i pentru care limita de curgereeste definit ca umiditatea pastei (wL

B) de pmnt pentru care conul ptrunde sub greutatea proprie pe 20 mm.

a.4. n unele ri din estul europei este folosit conul cu dou bile balansoare (fig. A3) care are greutatea de 76 g; n acest caz limita de curgere este umiditatea pastei (wLV)

pentru care conul ptrunde sub greutatea proprie pe 10 mm.

A.5. Cercetrile au artat c exist o bun corelaie ntre limita de curgere determinat cu cupa (wL) i cea cu con (wlb) (fig. A4) ce poate fi exprimat analitic de ecuaia liniar:

wL = 1,07(wLB) - 4,3

sau


16 of 26 13.08.2014 18:49

(wLB) = 0,935wL + 4,02 (A1)

sau (A2)

pentru care coeficientul de corelaie este r = 0,87.Pentru valori ale limitei de curgere, wL = 20-100% poate fi acceptat corelaia liniar reprezentat de dreapta B figura A5 ce are ecuaia:

(wLV) =0,71wL + 6,9 0,7 - wL + 7

sau

wL = 1,4(wLV) - 10. (A3)

A.6. Cercetrile au artat c ntre limitele de curgere wL i (wLB ) exist corelaia reprezentat de curba A din figura A5, care este exprimat analitic de relaia:

A.7. De asemenea, s-a stabilit recent c exist o corelaie foarte strns (r = 0,981) ntre valorile indicelui de plasticitate IP, cnd limita de curgere este stabilit cu cupa i atuncicnd se folosete conul, (IP

B), aa c se poate considera c practic aceti indici sunt egali, ip ib (fig. A6).

[top]ANEXA B

1. AMPRENTA1.1. Modul de construcie al amprentei Aamprenta a este o figur geometric construit ntr-un sistem de patru axe coordonate, prin reunirea abacei de plasticitate (diagrama casagrande) reprezentat n cadranul i sia curbei de granulozitate reprezentat n cadranul iii (fig. B1).Pe axa absciselor pozitive se prezint limita superioar de plasticitate (wL), iar pe axa ordonatelor pozitive, valorile indicelui de plasticitate (IP).

n Cadranul I se reprezint punctul (P1) de coordonate (wL) i (IP). n acest cadran se traseaz dreptele A ecuaie IP = 0,75 (wL - 20%) i B ecuaie wL = 50%, ce dauposibilitatea stabilirii domeniilor corespunztoare pmnturilor cu granulaie fin.

n Cadranul III granulozitatea pmntului se reprezint prin curba sa granulometric, ns n poziie rotit cu 900 n sens contrar acelor de ceasornic. Astfel, pe axa absciselornegative (xd), sunt marcate procentajele corespunztoare diametrelor echivalente (d), iar pe axa ordonatelor, la scar logaritmic, diametrele.

Datorit impreciziilor ce apar n trasarea curbei granulometrice n poriunile de la capete, pentru trasarea amprentei n Cadranul III se reine numai poriunea cuprins ntreprocentajele de 10% i 90%, limitat de punctele (P3) pentru pmnturi necoezive i (P90) (a se vedea figura B1). n cazul argilelor i prafurilor amprenta va fi limitat deorizontala corespunztoare diametrului echivalent d = 2m (punctul P2m), limita analizelor prin sedimentare n laboratoarele curente. n Cadranul II se reprezint punctul (P2m)avnd abscisa egal cu procentajul particulelor cu diametrul mai mic ca 2 m (0,002 mm) i ordonata egal cu indicele de plasticitate (ip) (fig. B1).Cadranul II poate fi separat prin drepte de egali indici de activitate, IA = IP / x2m punctul (P2) indicnd direct indicele de activitate al pmntului respetiv.n Cadranul IV se reprezint punctul (P4) de abscis (wL) i avnd ordonata corespunztoare procentajului de 10% din curba granulometric pentru pmnturile necoezive saucea corespunztoare diametrului echivalent de 2m, pentru materialele coezive.Prin unirea punctelor P1, P2, P90, P3 sau P2m i P4 se obine o figur geometric amprent avnd 5 laturi, din care una, cea corespun-ztoare curbei granulometrice,este curb. Forma i dimensiunea amprentei A caracterizeaz natura pmntului considerat.n cazul pmnturilor neplastice (wL = 0 i IP = 0) punctele (P1) i (P2) se confund cu originea (O), iar punctul (P4) este situat chiar pe ax, amprenta limitndu-se n generaldoar la Cadranul III.Pentru a facilita interpretarea amprentei, pe diagram se traseaz un cerc de referin, avnd centrul n originea axelor de coordonate i raz egal cu 50%.Pentru a obine garania unor amprente de form identic pentru acelai pmnt trebuie precizat raportul dintre scara absciselor pozitive i scrile celorlalte axe.Se recomand alegerea raportului astfel nct la (log 10 = 1) pe axa ordonatelor negative corespunde 50% pe celelalte axe.Se precizeaz c efectuarea de comparaii i stabilirea de analogii ntre alctuirile pmnturilor pe baza amprentelor este raional numai n msura n care pentrudeterminarea granulozitii i plasticitii pmnturilor au fost folosite metode standardizate ce conduc la rezultate identice sau foarte apropiate (vezi Anexa A). 1.2. Exemplu de construire a amprentei APentru un pmnt s-au determinat n laborator urmtoarele caracteristici:

Din analiza granulometric

Diametru 2 m 5 m 10 m 20 m 40 m

Procentaj 30 43 55 71 90

Limitele de plasticitate:

Limita de curgere wL = 80%

Limita de frmntare wP = 30% Indicele de plasticitate IP = 50%

Masa specific rs = 2,70 g/cm3, deci volumul specific Vs = 100 / rs = 37 cm3/100 g.


17 of 26 13.08.2014 18:49

Cu aceste date s-a construit amprenta din figura B1, astfel: punctul P1 de coordonate (wL = 80%, IP = 50%);

n cadranul III poriunea de curb granulometric mrginit de punctul P90 corespunztor procentului de 90%, diametrului 1 mm i punctul P2m corespunztor diametrului de0,002 mm (2m); punctul P4 situat pe dreapta orizontal corespunztoare la 2m i avnd abscisa wL = 80% ; prin unirea punctelor P1, P2, P90, P2m, P4 i P1 a rezultat amprenta pmntului considerat n cazul de mai jos, argila roie de Constana; construirea amprentei este indicat a se face pe hrtie milimetric pe care n prealabil se marcheaz axele, dreptele i marcajele menionate n continuare.Pentru wL, IP i xd se adopt de obicei scara 100% = 10 cm, iar pentru diametrul echivalent (d) se folosete o scar logaritmic n aa fel nct pentru schimbarea ordinului demrime, de pild de la 0,1 cm la 1 cm sau de la 1 la 10 , corespund 5 cm (2,5 cm) adic 50% pe celelalte trei axe (vezi fig. B1).Corespondena ntre numr i logaritmul su zecimal este:

Numrul 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Logaritmulzecimal

0 0,3 0,47 0,6 0,7 0,78 0,84 0,9 0,95 1

Se marcheaz apoi, de sus n jos, pe axa ordonatelor negative valorile corespunztoare diametrelor de 1 cm = 10 mm (n originea axelor de coordonate), 5, 2, 1 mm, 500, 200,100, 50, 20, 10, 5 i trasndu-se eventual linii orizontale corespunztoare limitelor de separaie dintre fraciunile principale. Pentru separarea fraciunilor n majoritatea riloreuropene se folosete ns scara bazat pe numerele 2 i 6 deoarece n felul acesta domeniile subdivizibile (f fin; m mediu; g grosier) sunt practic egale.De asemenea, n cadranul I se traseaz dreptele corespunztoare ecuaiilor:A IP = 0,73(wL - 20)

B wL = 50%

ce separ domeniile CH, CL, MH, ML din clasificarea unificat (Casagrande).Aceste simboluri au urmtoarea semnificaie:CH argil gras;CL argil slab;MH praf argilos;ML praf nisipos.n cadranul II se traseaz dreptele IP = 12, 23, 32, 50%, respectiv xd = 12, 17, 26, 50%, precum i IA = 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 ce servesc la separarea domeniilor neactiv (n), puinactiv (p.a), activ (a), foarte activ (f.a) i extrem de activ (e.a) stabilite pe baza observaiilor privind degradrile construciilor.Aria relativ a amprentei este dat de raportul:

,

adic, pentru pmntul considerat:

.

Aria relativ exact este ceva mai mic deoarece trebuie sczut poriunea parabolic haurat din figura B1,a:

,

aa c diferena ariei relative va fi:

,

iar Ar = 4,189 - 0,038 = 4,151, deci o diferen la a doua zecimal.

din abaca cu curbele de egale valori ar (fig. 6) rezult pentru wL = 80% i IP = 50% aria relativ aproximativ Ar 4,3 deci o diferen de 0,15 care se datoreaz gradului deaproximaie a corelaiei dintre IP i x2m (Croney).Din cele de mai sus rezult c argila gras roie de Constana este un pmnt argilos, extrem de activ, care poate prezenta umflri i contracii mari pentru variaii nsemnatede umiditate. Acest fapt este confirmat i de valoarea indicelui de activitate:

.

La Catedra de Geotehnica si Fundatii de la Facultatea de Hidrotehnica a Universitatii Tehnice de Constructii din Bucuresti exista un program automat pentru trasarea amprenteiA , care da direct aria relativa Ar.2. DIAGRAMA DE STARE2.1. Modul de construcie al diagramei de stare

Diagrama de stare este un sistem de reprezentare ce are n abscis umiditatea (w) iar n ordonat volumul specific (V), volumul corespunztor la 100 g faz solid, sistemelaborat i folosit la nceput de Haines (1923) n tiina Solului, Norton (1952) n Ceramic i Terracina (1955) n Geotehnic.


18 of 26 13.08.2014 18:49

Fa de sistemul att de uzitat al lui Proctor (1933) (w, rd), diagrama de stare (w, V = 100 / rd) prezint o serie de avantaje datorate n principal posibilitii de a urmri directvariaiile de volum, respectiv modificarea strii de ndesare a unui pmnt n raport cu starea de umiditate, n timpul diferitelor solicitri mecanice, termice, hidrice etc.totodat, faptul c n diagrama de stare majoritatea indicilor curent folosii pentru a exprima starea de umiditate i ndesare apar sub forma unor familii de drepte (n

reprezentarea proctor familii de hiperbole echilaterale), permite reprezentarea i citirea direct fr calcule a eventualelor modificri a acestor indici (fig. B1,b).pentru a alege parametrii cei mai semnificativi este necesar mai nti o analiz comparativ a reprezentrii proctor i reprezentrii haines-norton-terracina, ce se deosebescprin parametrul reprezentat n ordonat, densitatea uscat (rd) n primul caz i volumul specific aparent (v) exprimat n procente sau volumul corespunztor la 100 grame de

schelet n cel de-al doilea caz (fig. B.1). Aceti doi parametri sunt legai prin relaia evident:

sau (B.1)

care devine, atunci cnd volumul porilor se reduce la zero:

,

unde Vs este volumul specific al scheletului.

Relaiile ce rezult pentru principalii indici ce exprim raporturile dintre faze pot fi deduse dac se face referire la figura B1.Pentru a stabili limita domeniului de existen a pmntului corespunztoare strii de saturaie, este necesar s se exprime umiditatea de saturaie:

. (B.2)

Dac se ine seama de relaiile:

rd = (1-n)rs (B.3)

, (B.3)

se obin expresiile indicilor corespunztori porozitii n reprezentarea:

Proctor Haines-Norton-Terracina

(B.4) (B.4)

adic:

liniar (ntre n i rd) hiperbolic (ntre n i rd)

(B.5) (B.5)(relaia liniar) (relaia liniar)

nlocuind aceste relaii n expresia umiditii de saturaie (B.1) se obine:

, (B.6)

wsat = rw (V - Vs) , (B.6)adic:

o hiperbol echilateral o dreapt

ce trece prin punctul: ce trece prin punctele:

i este

asimptot la dreptele Dreapta de saturaie poate fi trasatcu uurin pentru orice domeniu.De pild pentru:

V = 100 cm3 rw = 1 se obine:wsat = V - Vs


19 of 26 13.08.2014 18:49

n aceste condiii starea de egal saturaie poate fi exprimat prin relaiile:

, (B.7)

W = Sr rw (V - Vs) (B.7)

o familie de hiperbole echilaterale un fascicol de drepte

ce trece prin punctul:

i sunt asimptote la familia de drepte:

i la axa absciselor:

rd = 0 (w )

i cu panta

pentru saturaie

complet (dreapt la 450)

Umiditatea volumic adic raportul dintre volumul apei (Vw) i volumul total (V), noiune utilizat n problemele de inflitraii, poate fi exprimat n cele dousisteme n felul urmtor:

; (B.8)

, (B.8)

de unde rezult c egala umiditate volumic (q = constant) corespunde la:

o familie de hiperbole echilateraleasimptote la axele de coordonate:

rd = 0 (w )

w = 0 (rd )

o familie de drepte cetrec prin originea axelor

i cu panta:

(B.9)

Egala mas volumic ( = constant) adic raportul dintre masa total i volum poate fi stabilit plecnd de la expresia:

(B.10)

de unde:

(B.11)

adic o familie de hiperbole echilateraleasimptote la axa absciselor:

rd = 0 (w i la dreapta vertical:

w = -100 (rd )

(B.11)

adic o familie de drepte ce trec prin punctul

ce ntlnesc axa ordonatelor n punctecorespunztoare lui:

(B.12)

i cu pantele invers proporionale cu:

(B.12)


20 of 26 13.08.2014 18:49

Faptul c n toate cazurile, cu excepia porozitii (n), indicilor curent folosii pentru a exprima starea de umiditate sau ndesare le corespund familii de drepte n reprezentareaHaines-Norton-Terracina i familii de hiperbole echilaterale, n reprezentarea Proctor nu mai las nici o ndoial a

GE 044 2001

Documents

Transcript of GE 044 2001