INSTRUCTIUNI TEHNICE PENTRU CERCETAREA TERENULUI DE FUNDARE PRIN METODA PENETRARII CU CON, PENETRARE STATICA, PENETRARE DINAM

INSTRUCTIUNI TEHNICE PENTRU CERCETAREA TERENULUI DE FUNDARE PRIN METODA PENETRARII CU CON, PENETRARE STATICA, PENETRARE DINAMICA, VIBROPENETRARE.

Indicativ: C 159-89 nlocuieste: C 159-73; C 179-84

Cuprins* GENERALITATI * NCERCAREA DE PENETRARE STATICA* NCERCAREA DE PENETRARE DINAMICA CU CON* NCERCAREA DE VIBROPENETRARE * MASURI DE PROTECTIA MUNCII* ANEXA 1: Penetrare static* ANEXA 2: Penetrare static* ANEXA 3* ANEXA 4: Schema logic a programului de calcul pentru prelucrarea datelor penetrrii statice* ANEXA 5: Determinarea valorilor E i

HYPERLINK "mk:@MSITStore:C:\\Program%20Files\\MatrixRom\\Matrix%20Construct\\fundatii.chm::/c159-89.htm" \l "an5#an5" j STAS 3300/1-85 pe baza datelor de penetrare static* ANEXA 6: Verificarea compactrii rambleurilor prin sondaje de penetrare cu con* ANEXA 7: Exemple privind interpretarea rezultatelor penetrrii statice* ANEXA 8: Fi de nregistrare a rezultatelor penetrrii dinamice cu con nr.* ANEXA 9: Diagrama de penetrare* ANEXA 10: ncercarea de penetrare dinamic cu manta* ANEXA 11: Exemple privind interpretarea rezultatelor penetrrii dinamice cu con* ANEXA 12: Fi de nregistrare a rezultatelor vibropenetrrii* ANEXA 13: Diagrama de vibropenetrare ncercare* ANEXA 14: Exemplu de identificare a nivelurilor de separaie ntre straturi prin vibropenetrare

1. GENERALITATI1.1. Prezentele instruciuni tehnice au drept scop stabilirea domeniului de utilizare, a modului de execuie i a principiilor de interpretare a rezultatelor diverselor tipuri de ncercare de penetrare cu con (static, dinamic, vibropenetrare) n vederea cercetrii terenurilor.

1.2. ncercarea de penetrare cu con const n introducerea n teren a unei coloane de tije metalice (denumit deseori sond) prevzut la partea inferioar cu un vrf conic i nregistrarea rezistenei terenului la naintarea conului, exprimat n diverse moduri n funcie de tipul ncercrii.

Coloana de tije poate fi protejat cu un tub metalic (manta) n vederea eliminrii frecrii dintre coloana de tije i teren.

Dup modul de introducere n teren a coloanei de tije se deosebesc urmtoarele tipuri de ncercri de penetrare cu con:

- ncercare prin penetrare static;

- ncercare prin penetrare dinamic;

- ncercare prin vibropenetrare.

Rezistena terenului la naintarea conului depinde de natura i caracteristicile fizico-mecanice ale straturilor ntlnite, adncimea la care se gsete vrful conic sub nivelul de la care ncepe ncercarea, nivelul apei subterane, tipul ncercrii, caracteristicile penetrometrului etc.

1.3. ncercarea de penetrare cu con face parte din gama de ncercri ale terenului de fundare ,,in situ" i constituie, de regul, un procedeu ce completeaz metodele de cercetare a terenurilor de fundare prin forare, prefevri de probe, analize de laborator, permind reducerea volumului acestor lucrri i obinerea unor informaii suplimentare asupra terenului de fundare.

De asemenea, ncercarea de penetrare cu con poate fi folosit i pentru verificarea calitii lucrrilor de mbuntire ale terenurilor slabe de fundare sau a unor umpluturi ct i pentru aprecierea capacitii portante a piloilor etc.

1.4. ncercarea prin penetrare static const n presarea n teren, n mod lent i continuu (viteza optim fiind 0,5...2 cm/s) a sondei cu vrf conic, prevzut, de regul, cu tub de protecie (manta). Conul de penetrare poate fi fix sau mobil n raport cu tubul de protecie.

Viteza redus i constant cu care se execut presarea face ca operaia s poat fi considerat static.

Se determin rezistena opus la ptrundere pe vrful conului (Rp) i fora datorit frecrii laterale (Fl) pe suprafaa mantalei.

Determinarea valorilor Rp i Fl se face n funcie de tipul penetrometrului astfel:

- la penetrometrul cu con fix se determin separat rezistena pe vrful (Rp) i fora total (Ft). Frecarea lateral (Fl) se obine prin calcul;

- la penetrometrul cu con mobil, se determin separat rezistena pe vrf (Rp) i frecarea lateral (Fl) pe tuburile de protecie.

Cercetarea terenului prin penetrare static este reglementat prin STAS 1242/6-76 ,,TEREN DE FUNDARE. Cercetarea terenului prin penetrare static", prezentele instruciuni tehnice cuprinznd elemente suplimentare cu privire la aplicarea metodei.

1.5. ncercarea de penetrare dinamic cu con const n introducerea n teren, prin batere cu ajutorul unui berbec, care cade liber de la nlimea constant, a sondei cu vrf conic.

Pe parcursul ncercrii se nregistreaz numrul de lovituri (Nz) necesar pentru nfingerea conului pe echidistane (z) de 10 sau 20 cm, alegerea acesteia fiind efectuat de organul de cercetare.

Tipurile de penetrometre dinamice utilizate n practic variaz n funcie de lucrul mecanic dezvoltat de berbecul n cdere, modul de acionare al acestuia (manual sau mecanic) precum i de modul de nregistrare a numrului de lovituri la naintarea conului pe o adncime constant ,,z".

n funcie de masa berbecului penetrometrele se clasific n:

- penetrometre dinamice uoare (PDU) cu berbec de 5...10 kg;

- penetrometre dinamice mijlocii (PDM) cu berbec de 20...40 kg;

- penetrometre dinamice grele (PDG) cu berbec de 50...80 kg;

- penetrometre dinamice supergrele (PDSG) cu berbec mai mare de 80 kg.

nlimea de cdere a berbecului este impus de lucrul mecanic care trebuie realizat i se fixeaz prin construcia aparatului.

n prezentele instruciuni tehnice sunt prezentate penetrometrul dinamic uor cu acionare manual i penetrometrul mijlociu i greu cu acionare mecanic echipat cu un dispozitiv de numrare a loviturilor de berbec.

Penetrometrele dinamice fiind ,de regul, fr manta de protecie a coloanei de tije, diametrul conului de penetrare depete sensibil diametrul tijei, fapt ce conduce la diminuarea sau chiar eliminarea frecrii dintre coloana de tije i teren.

1.6. ncercarea de vibropenetrare const n introducerea n teren prin vibrare a sondei cu vrf conic.

Pe parcursul ncercrii se nregistreaz timpul (t) de ptrundere a conului i facultativ rezistena dinamic Rdv. Pe baza timpului de penetrare se determin viteza de deplasare (Vz) a conului pe echidistane z (10 sau 20 cm).

1.7. Rezistena la penetrare, nregistrat la echidistane z, exprimat n diverse moduri, dup specificul ncercrii, servete la trasarea diagramei de penetrare n baza creia se desprind aspecte calitative i cantitative asupra terenului studiat i care urmeaz s fie prezentate n capitolele care trateaz diversele tipuri de ncercri de penetrare.Domeniul de utilizare a sondajelor de penetrare1.8. ncercarea de penetrare cu con se execut n pmnturi coezive i n pmnturi necoezive srace n particule grosiere (pietri) i lipsite de bolovni.

n pmnturi coezive cu permeabilitate redus i de obicei saturate, ncercarea de penetrare dinamic cu con are aplicaii limitate utilizndu-se la delimitarea straturilor de consisten diferit.

1.9. Volumul lucrrilor de cercetare a terenului de fundare prin ncercri de penetrare cu con depinde de amploarea i natura construciilor, de natura terenului de fundare, de etapa de proiectare i de gradul de cunoatere al acestuia prin studii anterioare sau prin alte procedee de investigaie.

Pentru stabilirea numrului, distanei i adncimii sondajelor de penetrare se vor respecta prevederile din STAS 1242/1-89 ,,TERENUL DE FUNDARE. Principii generale de cercetare", cu meniunea c numrul ncercrilor de penetrare se ncadreaz n numrul total de sondaje termice i adncimea este limitat de capacitatea de penetrare a aparatului (pct. 1.10).

Pe amplasamentul cercetat se va executa n mod obligatoriu cel puin un foraj, care se va cupla cu un sondaj de penetrare executat n vecintatea acestuia la distan minim de 2 m. Diagrama de penetrare astfel obinut corelat cu stratificaia rezultat din foraj se va considera diagram etalon pentru amplasamentul dat sau pentru o zon din acesta, avnd stratificaia uniform.

Ori de cte ori se constat modificri pronunate n diagrama de penetrare fa de cea etalon, se execut un nou foraj n vecintatea sondajului de penetrare.

Pentru terenurile neuniforme programul de cercetri prin sondaje de penetrare se va stabili, de la caz la caz, n funcie de variaia litologic pe orizontal.

Se recomand s se execute n primul rnd sondajul de penetrare i pe urm forajul, pentru a avea certitudinea c penetrarea s-a executat ntr-un teren nederanjat.

La testarea calitii lucrrilor de mbuntire ale terenului de fundare, volumul sondajelor de penetrare este stabilit de ,,Normativul privind consolidarea terenurilor de fundare slabe prin procedee mecanice" indicativ C29-85.

La testarea compactrii rambleurilor, volumul sondajelor de penetrare se stabilete n funcie de importana i amploarea lucrrii (Anexa VI).

1.10. Adncimea sondajelor de penetrare este egal cu cea stabilit pentru foraje conform STAS 1242/1-89, limitat ns de capacitatea de penetrare a aparatului n condiiile geotehnice date.

Sondajele de penetrare static pot atinge adncimea de 20 m i uneori chiar mai mari.

Penetrometrul dinamic uor PDU poate fi folosit pentru cercetarea terenului pe adncimi reduse de 6...8 m, n pmnturi nisipoase afnate i de ndesare medie, srace n fragmente mari. n pmnturi argiloase de consisten redus adncimea de investigare este limitat la 4...5 m.

La pmnturi rezistente i cnd adncimea de cercetare depete valorile limit ale PDU se utilizeaz penetrometrele mijlocii i grele. n mod frecvent cu PDM se ating adncimi de 8...15 m, iar cu PDG, 15...20 m.

Sondajele de vibropenetrare pot fi conduse la adncimi de 8...10 m n funcie de natura terenului i caracteristicile vibratorului utilizat.

Domeniul de utilizare a rezultatelor ncercrilor de penetrare cu con1.11. La cercetarea terenului n vederea stabilirii condiiilor de fundare, diagrama de penetrare, reprezentat pentru fiecare ncercare efectuat, corelat cu diagrama etalon construit pe baza sondajului de penetrare din vecintatea forajului de referin, ofer o serie de elemente calitative asupra amplasamentului cercetat. Astfel, rezultatele se utilizeaz la:

- exploatarea identificrii litologice fcute prin sondaje;

- verificarea uniformitii litologice pe suprafaa unui amplasament;

- reperarea diferitelor orizonturi litologice.

Pe baza rezistenelor la penetrare pot fi apreciate unele caracteristici fizico-mecanice ale terenului, utiliznd n acest scop corelaii existente n literatura de specialitate.

Utilizarea acestor corelaii trebuie fcut cu mare atenie ntruct ele au valabilitate local, fiind n general, specifice condiiilor concrete n care s-au determinat (litologia amplasamentului, tipul penetrometrului etc.).

n cazul amplasamentelor mari, unde exist suficiente date obinute n paralel (lucrri clasice i sondaje de penetrare, diverse tipuri de sondaje de penetrare, sau sondaje de penetrare i alte lucrri de cercetare a terenului ,,in situ") se pot stabili corelaii ntre caracteristicile geotehnice ale terenului i rezistena la penetrare, ntre rezistenele la penetrare corespunztoare diverselor tipuri de penetrri sau ntre rezistenele la penetrare i ali parametri geotehnici specifici altor medote de cercetare ,,in situ".

1.12. La verificarea calitii lucrrilor de mbuntire a terenurilor de fundare dificile, prin compararea diagramelor de penetrare martor efectuate n terenul mbuntit, se pot stabili:

- efectul calitativ al lucrrii de mbuntire prin majorarea rezistenei la penetrare;

- efectul lucrrii de mbuntire prin aprecierea unor caracteristici geotehnice ale terenului natural i mbuntit utiliznd corelaii existente n literatur sau stabilite pentru amplasamentul n studiu;

- adncimea pn la care se resimte influena lucrrii de mbuntire a terenului.

1.13. Verificarea compactrii rambleurilor realizate din pmnturi a cror granulozitate se ncadreaz n limitele corespunztoare pmnturilor care pot fi cercetate prin sondaje de penetrare, se face pe baza unor diagrame de penetrare etalon obinute n condiii controlate pe platforme experimentale, cu care se compar diagramele de penetrare a sondajelor de penetrare de control efectuat n rambleu n perioada de execuie.

1.14. Evaluarea capacitii portante a piloilor se poate face i pe baza rezistenelor la penetrare utiliznd relaiile stabilite n acest scop, sau prin corelare cu capacitatea portant determinat prin ncercri de prob.

1.15. Prelucrarea datelor obinute prin ncercrile de penetrare cu con se face innd seama de factorii care influeneaz rezultatele ncercrii.

n cazul n care prelucrarea calitativ se rezum la compararea digramei de penetrare cu diagrama etalon nu este necesar corectarea rezistenelor la penetrare datorit factorilor de influen.

Factorii care infueneaz rezultatele ncercrii de penetrare cu con1.16. Rezistena real a terenului la ncercarea de penetrare cu con poate fi modificat de factorii legai de condiiile geotehnice i hidrogeologice, de tipul ncercrii de penetrare i a penetrometrului utilizat, de modul de lucru, fapt de care trebuie s se in seama pentru a efectua interpretarea corect a rezultatelor penetrrii.

1.17. Factorii legai de condiiile geotehnice i hidrogeologice (natura terenului succesiunea straturilor, prezena apei subterane etc.) influeneaz n mod sensibil egal rezistena la penetrare stabilit prin cele trei tipuri de ncercare (static, dinamic, vibropenetrare).

a. Granulozitatea, forma i rugozitatea particulelor, respectiv natura terenului pot influena rezultatele penetrrii.

Fragmentele de pietri i bolovni din masa pmnturilor nisipoase, ct i lentilele subiri de pietri sunt evideniate prin salturi brute ale diagramei de penetrare. Pentru o interpretare corect a rezultatelor penetrrii, nu se ine seama de aceste valori.

n cazul n care dimensiunile particulelor se apropie de diametrul conului de penetrare, se nregistreaz rezistene sporite n mod artificial care nu vor fi luate n considerare.

b. Gradul de ndesare a pmnturilor nisipoase influeneaz asupra rezultatelor penetrrii; cu ct gradul de ndesare este mai ridicat cu att rezistena la penetrare este mai mare.

La acelai grad de ndesare, prezena legturilor structurale asigur nisipurilor n stare natural o rezisten la penetrare mai mare dect a acelorai nisipuri n umplutur.

c. Consistena pmnturilor argiloase influeneaz asupra rezistenei la penetrare, care crete odat cu sporirea consistenei.

Consistena redus a pmnturilor argiloase influeneaz asupra forelor de frecare pe tija penetrometrelor neprotejate cu manta ducnd la o cretere artificial a rezistenei la penetrare.

d. Alternana unor straturi moi cu altele tari sau afnate cu ndesare influeneaz asupra rezistenei la penetrare. Astfel, rezistena la penetrare crete deasupra straturilor mai rezistente, respectiv scade deasupra straturilor mai slabe. n general, aceast influen se resimte la adncimi reduse de 10...15 d, d fiind diametrul conului.

e. Influena apei subterane se resimte asupra rezistenei la penetrare a pmnturilor necoezive ducnd la diminuarea acesteia. Scderea medie procentual a rezistenei la penetrare variaz ntre 10...50%, n funcie de gradul de ndesare i de adncime. Odat cu creterea gradului de ndesare scade reducerea medie procentual.

f. Influena adncimii se resimte prin creterea rezistenei la penetrare.

La nceputul sondajului de penetrare executat n pmnturi nisipoase, creterea rezistenei la penetrare n funcie de adncime este accentuat datorit posibilitii de refulare n sus (pe lng refularea lateral) a pmntului dislocat de penetrometru. Adncimea pn la care aceast cretere a rezistenei la penetrare este pronunat poart denumirea de adncime critic (hcr), a crei mrime variaz n general ntre 15 i 25 d, putnd atinge valori i mai mari la nisipurile afnate.

Datorit unei cruste tari care se formeaz de obicei la suprafaa terenului i care mpiedic posibilitatea de refulare a acestuia n timpul penetrrii, adncimea critic nu se manifest n toate cazurile.

n straturile ndesate, dup parcurgerea adncimii critice, rezistena la penetrare rmne aproximativ constant. n straturile afnate creterea cu adncimea continu uor i dup depirea adncimii critice.

g. Frecarea pe coloana de tije a penetrometrului fr manta de protecie, se manifest prin creterea continu cu adncimea a rezistenei la penetrare, fr a se modifica natura i caracteristicile pmntului.

n vederea reducerii frecrii, diametrul conului (d) se face mai mare dect cel al tijelor (d1).

La pmnturile nisipoase influena frecrii pe tije este slab deasupra nivelului apei subterane. Sub nivelul apei subterane frecarea pe tije se dezvolt progresiv, oadt cu creterea adncimii.

La pmnturile coezive, cu sau fr substane organice, de consisten sczut, influena frecrii se poate manifesta prin creterea continu a rezistenei la penetrare, deci caracteristicile geotehnice ale pmntului respectiv nu s-au modificat.

Penetrometrele dinamice sunt, n general, fr manta de protecie motiv pentru care la ncercarea de penetrare dinamic trebuie s se ia n considerare acest efect. n ANEXA X se prezint modul n care influena frecrii poate fi nlturat prin utilizarea mantalei de protecie i prin aplicarea unor coeficieni de corecie asupra datelor penetrrii.

1.18. Factorii dependeni de aparatura folosit i de modul de lucru, numii i factori tehnologici sunt specifici celor trei tipuri de ncercare de penetrare (static, dinamic, vibropenetrare).

a. La penetrarea static, pot apare modificri ale rezistenei la penetrare, datorit unor factori tehnologici, dintre care se menioneaz:

- nerespectarea vitezei constante i optime de penetrare;

- frecarea parazit dintre tije i tubul de protecie;

- montarea defectuoas a conului i ptrunderea pmntului ntre con i tubul de protecie;

- frecarea parazit, n cazul centrrii incorecte a forei de presare.

b. La penetrarea dinamic pot apare modificri ale rezistenei la penetrare datorit unor factori tehnologici, dintre care se menioneaz:

- modificarea vitezei de penetrare;

- prelungirea coloanei de tije a penetrometrului.

Influena vitezei de penetrare se resimte n special la pmnturile coezive cu consisten sczut unde rezistena la penetrare este invers proporional cu aceast vitez. De asemenea, dup fiecare ntrerupere a penetrrii necesitat la prelungirea coloanei de tije, la aceste pmnturi se observ o cretere a rezistenei la penetrare.

Lungimea coloanei de tije influeneaz asupra rezultatelor penetrrii dinamice cu con, creterea greutii datorit prelungirii tijelor duce la modificarea raportului dintre energia de batere i masa lovit; o parte din energie fiind consumat de fenomene parazite, rezult o cretere artificial a rezistenei terenului cu adncimea. Acest fenomen poate fi redus prin adugarea unor piese de lestare, pentru a menine un raport relativ constant ntre energia de batere i masa lovit.

Pn la adncimea de cca. 6,0 m se obine o cretere relativ redus a numrului de lovituri (1,5...20%).

c. La ncercarea de vibropenetrare principalii factori tehnologici care influeneaz timpul i viteza de penetrare sunt:

- parametrii vibratorului instalaiei de vibropenetrare i frecrile parazite care consum o parte din energia de vibrare, rezultnd o cretere artificial a timpului de penetrare;

- lungimea coloanei de tije influeneaz timpul de penetrare prin vibraiile logitudinale care consum o parte din energia de vibrare i conduc la creterea timpului de penetrare, respectiv la scderea vitezei de ptrundere a coloanei de tije.

[top]

2. NCERCAREA DE PENETRARE STATICAAparatura2.1. Aparatul de penetrare static tip INCERC, este de tipul cu con fix, determinndu-se separat fora pe con (Fc) i fora total (Ft) cu ajutorul unor doze de presiune (fig. 1.).

Penetrometrul (fig. 2) este compus din:

- dispozitiv de presare;

- echipament de sondare (penetrare);

- dispozitiv de msurare a rezistenelor la penetrare (pe con i total);

- dispozitiv de ancorare.

a. Dispozitivul de presare este alctuit dintr-un asiu (1) realizat din evi metalice, avnd asamblate pe el dou roi de transport basculante (3) prin intermediul unui butuc (2). De asiu, n partea din fa este prins roata de manevr pivotat i detaabil (4), partea superioar a pivotului constituind i reazem pentru verina (8) n timpul transportului.

La 90o fa de direcia de fixare a fuzetelor roilor (3), pe butuc sunt fixai doi montani (5), care prin intermediul grinzii superioare (6) i al unui urub de presare (7), susin verina (8) n poziie vertical n timpul lucrului sau n poziie orizontal pentru transport.

De tija (10) a pistonului verinei este fixat capul mobil de presare (11) ce culiseaz pe cei doi montani (5).

Montanii i verina sunt meninui n poziie vertical prin intermediul a dou uruburi bol ce se introduc n gurile existente n fuzetele roilor (3).

La slbirea uruburilor bol, verina i fuzetele roilor basculeaz, iar odat cu atingerea roilor de teren, asiul se ridic i verina se sprijin pe capul pivotului roii (4), de care se fixeaz cu ajutorul unei brri.

Acionarea verinei (8) se face cu ajutorul grupului de pompare (15) pus n aciune de un motor termic sau electric (16). Deplasarea pistonului verinei n ambele sensuri este asigurat de distribuitorul (17) i furtunuri de nalt presiune (18).

b. Echipamentul de sondare (penetrare) fig. 1 este alctuit dintr-un con de oel (1) cu unghiul la vrf de 60o i diametrul bazei de 36,5 mm, ce poate fi presat de la suprafa cu ajutorul unor tije metalice (cu 18 mm i lungimea de 1 m).

Tijele sunt protejate mpotriva frecrii cu pmntul cu ajutorul unor evi (3) cu diametrul exterior de 38 mm i lungimea de 1 m, care se prelungesc prin nfiletare cap-muf, la extremiti dou locae pentru prinderea cu cheia.

Ansamblul evilor de protecie este denumit n mod uzual ,,manta".

Pentru eviatarea ptrunderii pmntului ntre tije i manta, conul este prevzut cu o manet (2), iar prima eav de protecie este prelucrat pentru a intra n aceasta.

Pentru extragerea echipamentului de sondare din pmnt se monteaz dispozitivul de extracie (poz. 13 n fig. 2), la capul mobil de presare i se acioneaz cu ajutorul verinei.

c. Dispozitivul de msurare a rezistenelor la penetrare este format (fig. 1) din dou doze manometrice, concentrice echipate cu manometrele (7) i (8) sau 19 i 20 (n fig. 2) care permit msurarea simultan a rezistenei opuse la nfingerea conului i a rezistenei totale. Din diferena lor se poate afla frecarea pe mantaua de protecie. Dozele manometrice sunt etalonate de ctre furnizor i se reetaloneaz periodic.

Dozele se intercaleaz ntre capul mobil (11) i coloana d epenetrare (9), (fig. 2).

d. Dispozitivul de ancorare (fig. 2) necesar prelurii reaciunii maxime a terenului, este constituit din burghiele de ancoraj (21) i jugurile de fixare (22). n acest scop, asiul este prevzut pe direcia longitudinal cu dou orificii n form de potcoav, necesare fixrii pe dou burghie, iar pe direcie transversal cu dou locae necesare aezrii celor dou juguri care permit fixarea pe nc patru burghie. Pentru fixarea asiului i a jugurilor pe burghie, acestea sunt prevzute cu piesele de ghidaj (23) i piuliele de blocare (24).

Pentru nfigerea n teren a burghielor se utilizeaz o cheie special corespunztoare formei prii superioare a acestora.

Penetrometrul static poate fi montat ntr-un autolaborator, caz n care dispozitivul de ancorare nu este necesar. Reaciunea maxim a terenului la penetrare este preluat de greutatea proprie a autocamionului suplimentat cu un lest din plci metalice.

Modul de efectuare a ncercrii de penetrare static2.2. Efectuarea unei penetrri comport urmtoarele operaii:

- pregtirea ncercrii;

- efectuarea ncercrii;

- extragerea echipamentului de sondare;

- pregtirea aparaturii pentru transport.

a. Pregtirea ncercrii const n:

nivelarea terenului pe o suprafa de 3 x 3 mp;

marcarea prin rui a punctului de penetrare i a punctelor de fixare a burghielor de ancorare;

introducerea burghielor n pmnt n punctele marcate;

amplasarea penetrometrului deasupra punctului de penetrare;

decuplarea verinei de asiu prin scoaterea brrii de fixare;

ndeprtarea roii pivotante (4);

slbirea urubului de fixare (7), tragerea verinei n afara asiului pn la limita maxim, urmat de strngerea urubului (7);

ancorarea provizorie a asiului penetrometrului de burghiele longitudinale cu ajutorul pieselor de ghidaj (23) i a piulielor de blocare (24);

ridcarea verinei n poziie vertical cu ajutorul troliului 914) roile basculante (3) ridicndu-se de pe pmnt, iar asiul aezndu-se pe tlpile de calare (25);

asigurarea poziiei verticale a verinei (8) prin blocarea fuzetelor roilor cu ajutorul uruburilor bol i prin manevrarea tlpilor de calare;

montarea jugurilor de fixare peste asiu, centrarea i fixarea lor de burghie;

verificarea calrii penetrometrului i definitivarea fixrii n burghiele de ancorare;

cuplarea grupului de pompare (15) la verin (8) cu ajutorul furtunurilor de presiune (18);

verificarea bunei funcionri a grupului de pompare prin efectuarea a 3-4 curse ale pistonului verinei;

montarea dozei de presiune la capul mobil (11) al pistonului;

introducerea primei tije de penetrare (prevzut cu con i manta) prin buca de ghidare a butucului i montarea celei de a doua tije i a mantalei acesteia.

b. Efectuarea ncercrii const n:

acionarea n jos a pistonului verinei, urmrind ca doza de presiune s se aeze perfect centric pe coloana de sondaj;

nscrierea n fia de nregistrare (Anexa I.) din zece n zece centimetri a presiunilor indicate de manometrele (19) i (20) din figura 2. n coloana 1 se nscrie numrul de tije montate, iar n coloana 5 (observaii) se va nota n mod obligatoriu durata ntreruperilor sau alte evenimente care pot influena diagrama de penetrare;

dup nfingerea echipamentului de sondare, pe un metru, se schimb sensul de deplasare al pistonului, se monteaz o nou tij i o nou manta i se repet operaiile de mai sus pn la atingerea adncimii de sondare necesare sau pn la atingerea presiunii maxime de lucru a aparatului.

NOT: n cazul cnd ncercarea se efectueaz cu penetrometrul static cu dispozitive electronice de nregistrare automat a datelor, se obin direct diagramele de variaie pe adncimea investigat a rezistenei pe con i a frecrii pe manta.

c. Extragerea echipamentului de sondare const n:

demontarea dozei de presiune;

montarea la capul mobil (11) a dispozitivului de extracie (13) i prinderea lui de manta;

dup extragerea complet a unui tronson de 1 m (cu ajutorul verinei), se nltur extractorul i se deurubeaz tronsonul, n prealabil mpiedicnd, printr-un dispozitiv, cderea coloanei n gaura sondajului (n special n pmnturile slabe);

se procedeaz la fel pentru extragerea ntregii coloane de penetrare.

d. Pregtirea aparatului pentru transport, const n:

coborrea pistonului verinei n poziia inferioar;

decuplarea piulielor de la burghiele de ancorare laterale i ndeprtarea celor dou juguri de fixare;

slbirea uruburilor bol din asiu pn ies din gurile fuzetelor;

slbirea piulielor de la burghiele longitudinale;

coborrea verinei la orizontal cu ajutorul troliului, apoi slbirea urubului (7), mpingerea verinei ntre montani i fixarea din nou a urubului;

desfacerea piulielor de la burghiele longitudinale i scoaterea penetrometrului de pe acestea;

montarea roii pivotante (4) i prinderea verinei de asiu cu ajutorul brrii;

scoaterea burghielor din pmnt.

Prelucrarea i interpretarea rezultatelor2.3. Rezultatele din teren ale ncercrii de penetrare static, nregistrate pe formularul tip A (ANEXA I) se prelucreaz pe baza formularului B (ANEXA II) i a diagramei C (ANEXA III).

a. Formularul B se ntocmete pe baza rezultatelor nregistrate pe formularul A, innd cont de diagramele de etalonare a dozelor de presiune cu care se determin fora de nfingere a conului (col 4) i fora total de nfingere a penetrometrului (col. 5).

n coloana 8 se nscrie rezistena la penetrare Rp, calculat cu relaia:

(1)

n care:

Fc - fora de nfingere a conului;

Gct - greutatea coloanei de tije i a conului de penetrare;A - aria seciunii transversale a conului.

Fora de frecare pe manta Fl (col. 9) se determin cu relaia

Fl = Ft + Gm - Fc (2)

n care:

Ft - fora total de nfingere a penetrometrului;

Gm - greutatea mantalei.

Pe baza datelor din teren nregistrate n formularul tip A, pot fi determinate rezistena la penetrare Rp i frecarea lateral Fl, prin calcul automat, utiliznd programul de calcul a crui schem logic este prezentat n ANEXA IV.

b. Diagrama C (ANEXA III) se ntocmete pe baza datelor din coloanele 8 i 9 ale formularului B, diagram ce constituie forma de baz sub care se prezint rezultatul sondajului de penetrare static.

2.4. Parametrii ncercrii de penetrare static, rezistena pe con Rp, n MPa sau kPa i fora de frecare lateral Fl, n kN sau daN, permit estimarea urmtoarelor elemente referitoare la condiiile de fundare a construciilor:

- stratificaia terenului, pe baza corelrii stratificaiei ntlnite n forajele de referin cu orizonturile semnificative dup criteriul rezistenei Rp, inclusiv gradul de neuniformitate a depozitelor ntlnite, i adncimea la care se gsesc straturile cu portan mare;

- caracteristicile fizico--mecanice ale pmnturilor ce intr n alctuirea terenului de fundare, pe baza corelaiilor statistice ntre rezultatele analizelor de laborator i valorile Rp; corelaiile cu caracteristicile pmnturilor avnd un caracter aproximativ se recomand ,,tasarea" ncercrii pentru condiiile concrete din amplasamentul studiat;

- alegerea sistemului de fundare, n funcie de natura i particularitile terenului de fundare i ale construciei;

- valorile orientative ale presiunii convenionale pe baza pconv a terenului de fundare i ale tasrii fundaiilor de suprafa; care rezult indirect prin evaluarea indicilor geotehnici n funcie de rezultatele penetrrii;

- capacitatea portant a piloilor izolai.

2.5. Stabilirea orientativ a stratificaiei terenului de fundare se face n funcie de valorile i alura diagramelor de variaie cu adncimea a rezistenei pe con Rp i a frecrii laterale Fl, dup indicaiile din tabelul 1.

Pe baza rezultatelor obinute se pot ntocmi profile de stratificaie sau bloc-diagrame, din care s rezulte:

- grosimea diferitelor straturi de pmnt ntlnite;

- adncimea la care se gsete stratul cu portan mare;

- gradul de neuniformitate al masivului de pmnt pe adncime i n plan orizontal.

2.6. Caracteristicile fizico-mecanice ale pmnturilor ce alctuiesc terenul de fundare se estimeaz orientativ pe baza rezistenei la penetrare pe con Rp, dup cum urmeaz. (Tabelul 1.)

a) Starea de ndesare a nisipurilor se apreciaz pe baza rezistenei Rp, conform tabelului 2.

Tabelul 2

STAREA DE NDESARE APRECIAT PE BAZA REZISTENEI Rp (MPa)Categorii de nisipAdncimea de penetrare (m) Afnat lD0,67

Nisip mare5< 10,010,0...15,0> 15,0

10< 15,015,0...22,0> 22,0

Nisip mijlociu5< 6,06,0...10,0> 10,0

10< 9,06,0...10,0> 15,0

Nisip fin5< 3,03,0...6,0> 6,0

10< 4,04,0...9,0> 9,0

b) Greutatea volumic n stare uscat d, n kN/mc, porozitatea n % i indicele porilor e pentru pmnturile nisipoase, n condiii naturale, se poate aprecia, n funcie de rezistena Rp, n MPa, pe baza graficului din figura 3 sau cu ajutorul relaiei:

e = 0,9916 - 0,36lgRp 0,13 (3)

c) Unghiul de frecare interioar al nisipurilor se poate aprecia n funcie de rezistena la penetrare pe con Rp cu ajutorul abacelor din figura 4.d) Coeziunea c a argilelor moi, a mlurilor etc., pentru care unghiul de frecare interioar este neglijabil (), se poate aprecia n funcie de rezistena pe con Rp, exprimat n (MPa), pe baza relaiei:

(4)

c) Modulul de deformaie edometric M2-3 al pmnturilor se stabilete n mod orientativ, astfel:

- pe baza relaiei:

M2-3 = Rp (5)

unde:

pentru nisipuri cu Rp > 4,5 MPa;

2 < < 5 pentru nisipuri argiloase i argile compacte cu 1,5 < Rp < 3,0 MPa;

5 < < 10 pentru argile moi cu Rp > 1,0 MPa;

- sau pe baza graficului din figura 5.Cu programul de calcul din ANEXA IV se obin caracteristicile geotehnice menionate la literele b, c, d i e.

f) Valorile orientative ale modului de deformaie liniar E i ale unghiului de frecare interioar recomandate de STAS 3300/1-85 pentru pmnturi nisipoase, pot fi estimate pe baza abacelor din ANEXA V., funcie de rezistena pe con Rp i presiunea de mpingere n stare de repaus p0 exprimate n MPa; n calculul abacelor, pe cale teoretic, s-a adoptat pentru coeficientul de deformaie lateral valoarea (conform STAS 3300/2-85).

De asemenea, valoarea modulului de deformaie liniar E poate fi estimat i pe baza urmtoarelor corelaii:

- pentru nisipuri,

(6)

- pentru pmnturi coezive,

E = 3,8Rp - 0,55n - 26 (7)

sau

E 4,8Rp (8)

n care:

lD - gradul de ndesare;

n - porozitatea n procente;

E i Rp - se exprim n MPa.

Pot fi utilizate i alte corelaii care au fost verificate n prealabil prin ncercri paralele cum se prevede la punctul 2.4.

2.7. Calculul capacitii portante a fundaiilor de suprafa i verificarea tasrilor probabile se poate face informativ, pe baza datelor penetrrii statice n conformitate cu prevederile din STAS 3300/2-85 ,,TEREN DE FUNDARE. Calculul terenului de fundare n cazul fundrii directe", pe baza valorilor medii ale caracteristicilor fizico-mecanice ale pmnturilor, stabilite conform punctului 2.6.

n ANEXA VII se prezint un exemplu de stabilire a capacitii portante a terenului i a presiunii convenionale de baz pentru o construcie dat.

2.8. Capacitatea portant a unui pilot, izolat prefabricat, introdus prin batere i solicitat la compresiune se determin pe baza datelor de penetrare static cu relaia:

kN (9)

n care:

k - este coeficient de omogenitate, egal cu 0,7;

m - coeficient al condiiilor de lucru, egal cu 1;

Rp - rezistena convenional pe conul penetrometrului calculat cu relaia:

kPa

Rp1 - media rezistenelor pe con, nregistrare n straturile situate de la nivelul vrfului pilotului pn la o adncime egal cu 4 de sub acest nivel, n kilopascali;Rp2- media rezistenelor pe con, nregistrate de la nivelul vrfului pilotului pn la o nlime egal cu d

deasupra acestui nivel, n kilopascali;

d - diametrul sau dimensiunea maxim a seciunii n cazul piloilor dreptunghiulari, n centimetri;

- coeficient, care se adopt conform tabelului 3;

A - Aria seciunii transversale a pilotului, n metri ptrai;

Fl- Fora de frecare pe suprafaa lateral a penetrometrului, introdus pn la nivelul vrfului pilotului, n kilonewtoni;

U - perimetrul seciunii transversale a pilotului n metri;

Up - perimetrul seciunii coloanei penetrometrului, n metri.

Tabelul 3.

VALORILE COEFICIENTULUIStratul n care se execut penetrarea

Pmnturi coezive, nisipuri afnate3

Nisipuri de ndesare medie8

Nisipuri ndesate i nisipuri cu pietri15

a) Capacitatea portant a pilotului izolat, prefabricat introdus prin batere i solicitat la compresiune, determinat cu relaia (9) are un caracter orientativ, pentru construciile ce transmit solicitri mari fundaiei, la definitivarea valorii capacitii portante se va ine seama i de rezultatele ncercrilor de prob pe piloi, conform STAS 2561/2-81.

n ANEXA VII se prezint un exemplu de stabilire a capacitii portante a unui pilot izolat pe baza rezultatelor penetrrii statice.

b) Stabilirea capacitii portante a unui pilot care lucreaz n grup, precum i calculul la deformaii al fundaiilor pe piloii flotani se face n conformitate cu STAS 2561/3-83.

2.9. La verificarea capacitii rambleurilor sau a pernelor din materiale granulare (pmnt, balast, zgur etc.), se utilizeaz o diagram de penetrare etalon, obinut prin executarea unor penetrri ntr-un material identic cu cel din care se execut rambleul (aceeai umiditate, granulometrie etc.) realizat n condiiile de compactare impuse prin proiect.

Prin compararea diagramelor de penetrare, obinute n diferite puncte ale rambleului, cu diagrama etalon, se evideniaz zonele slabe insuficient compactate.

n ANEXA VI se prezint o metod de verificare prin sondaje de penetrare a compactrii rambleurilor cu volumul peste 5000 mc, avnd grosimea de minim 1 m.

2.10. Penetrarea static poate fi utilizat pentru verificarea calitii lucrrilor de mbuntire a terenurilor slabe de fundare (necoezive sau slab coezive) i pentru stabilirea adncimii pn la care se manifest efectul acestor lucrri; n acest sens se execut dou serii de sondaje de penetrare:

- penetrri martor n teren natural;

- penetrri de control n teren mbuntit.

Numrul sondajelor de penetrare martor i control, dispunerea lor pe amplasament i adncimea pn la care se execut, pentru a depi zona de influen, sunt n funcie de procedeul utilizat pentru mbuntirea terenului i vor fi stabilite de proiectant, cu respectarea normelor i prescripiilor n vigoare, specifice lucrrilor de mbuntire.

n cazul mbuntirii terenurilor slabe prin procedee mecanice, la stabilirea numrului sondajelor de penetrare martor i control, la dispunerea i interpretarea acestora se vor respecta prevederile corespunztoare din ,,Normativul privind consolidarea terenurilor de fundare slabe prin procedee mecanice" indicativ C 29-85.

Prin compararea diagramelor de penetrare martor i de control se determin adncimea pn la care terenul a suferit modificri datorit lucrrii de mbuntire.

Creterea rezistenei pe con Rp n terenul mbuntit fa de rezistena Rp n terenul natural, indic sporirea capacitii portante datorit modificrii caracteristicilor geometrice ale terenului.

Verificarea calitii lucrrilor de mbuntire se poate face prin compararea valorilor Rp cu cele obinute n cadrul lucrrilor de compactare experimental pe baza crora se ntocmesc diagrame etalon.

[top]

3. NCERCAREA DE PENETRARE DINAMICA CU CONAparatura3.1. Penetrometrul dinamic uor cu acionare manual, PDU (fig. 6) are urmtoarele pri principale:

- dispozitivul de batere;

- coloana de tije;

- vrful conic.

Dispozitivul de batere (fig. 6a) const din: berbec (1), nicoval (2), tija de ghidaj (3) i limitator de curs (4), cu care se fixeaz nlimea de cdere a berbecului.

Coloana de tije (5) se realizeaz din tronsoane de evi de oel superior de 1,0 m lungime mbinate de regul prin nfiletare, mbinate care trebuie astfel realizat nct s reziste la oc. Peretele evii trebuie s fie suficient de gros pentru a prelua n condiii bune sarcinile dinamice i pentru a permite executarea filetului.

La primul tronson de tije este montat conul de penetrare (6) (fig. 6, detaliul A).

Penetrometrul se echipeaz cu o plac de baz (7) prevzut n partea central cu un cilindru de ghidaj, avnd nlimea de minimum 20 cm, prin care trece tija penetrometrului. Rolul plcii de baz este de a asigura verticalitatea penetrometrului.

Pentru nregistrarea numrului de lovituri la naintarea conului cu adncimea constant ,,z", pe tije sunt marcate repere la echidistane ,,z" n acelai scop, n placa de baz se poate nfileta o tij gradat la echidistane ,,z" (11), penetrometrul fiind prevzut n acest caz cu un ac indicator (12).

Extractorul pentru recuperarea coloanei de tije (fig. 6.b), caracterizat prin prinderea tijelor ntr-o singur direcie (dee jos n sus), este format din dispozitivul de prindere cu bile (8), corpul propriu-zis al extractorului (9) i prghia de acionare (10).

3.2. Penetrometrul dinamic mijlociu i greu cu acionare mecanic PDM-G prezentat n figura 7 poate fi antrenat cu motor termic sau motor electric (pentru cazul n care pe amplasamentul respectiv exist surse de energie electric), trecerea de la o acionare la alta realizndu-se prin schimbarea curelelor trapezoidale care fac legtura ntre reductor i motorul de antrenare termic sau electric.

Aparatul este conceput s poat lucra n dou variante:

- penetrometru dinamic mijlociu (PDM),

- penetrometru dinamic greu (PDG).

Trecerea de la o variant la cealalt se face prin adugarea sau ndeprtarea a dou greuti adiionale la berbecul corespunztor penetrometrului mijlociu.

Prile principale ale penetrometrului dinamic cu acionare mecanic sunt similare cu cele ale penetrometrului PDU la care se mai adaug:

- catargul metalic (8) care ghideaz dispozitivul de batere, susine lanul de antrenare (7) a berbecului i asigur verticalitatea aparatului n timpul efecturii sondajului de penetrare;

- talpa de rezemare (9) alctuit din profile metalice, constituie suportul pentru catarg i pe ea sunt fixate motoarele de acionare, precum i cele dou roi prin care se asigur transportul i calarea vertical a aparatului;

- motorul termic (10) de tip METROM Braov AI-75-B;

- motor electric (11) de tip ELECTROMOTOR - Timioara 33-Ba x 1,1 x 3000 A;

- instalaia de nregistrare a numrului de lovituri (12) care este alimentat de la reea n cazul utilizrii motorului electric sau de la o surs de baterii n cazul acionrii termice.

Penetrometrul dinamic cu acionare mecanic, n varianta PDG, produs de IMEC Bucureti este prevzut numai cu motor termic, care acioneaz un ansamblu hidraulic ce antreneaz lanul de ridicare a berbecului.

3.3. Caracteristicile principale ale celor trei tipuri de penetrometre descrise la punctele 3.1 i 3.2 sunt prezentate n tabelul 4.

Tabelul 4

PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE PENETROMETRELOR DINAMICE CU CON FOLOSITE N ROMNIATipul penetrometruluiSimbolConulTijaBerbecul

Diam d mmSectAcm2Unghi la vrf gradeDiam d1mmMasa M1kgnl de cdere h cm

UorPDU35,61090221050

MijlociuPDM43,71590323550

GreuPDG43,71590325050

Efectuarea ncercrii de penetrare dinamic3.4. ncercarea ncepe n general de la suprafaa terenului, mai rar de la talpa spturii de fundaie sau de la pardoseala subsolului, n funcie de scopul pentru care se execut cercetarea (prospectarea, verificarea rezistenei terenului de fundare n groapa de fundaie sau n subsolul unei construcii existente).

ncercarea se poate executa i n gaura de foraj, penetrarea efectundu-se sub cota la care s-a oprit forajul. Este indicat ca forajul s fie tubat iar diametrul s permit introducerea penetrometrului chiar i n cazul unor eventuale abateri ale axei forajului fa de vertical.

Efectuarea ncercrii de penetrare dinamic cu con comport urmtoarele operaii:

a) Pregtirea ncercrii de penetrare, care const n:

- nivelarea (orizontalizarea) terenului pe o suprafa de cca. 1,0 mp n zona de ncercare;

- pichetarea punctelor unde urmeaz a se efectua sondajele de penetrare i apoi aducerea n poziia de lucru a aparatului;

n cazul PDU, pentru asigurarea verticalitii sondajului de penetrare, se aeaz la nivelul terenului placa de baz (7) (fig. 6), prima tij introducndu-se de la partea inferioar a acesteia.

n cazul PDM-G cu acionare mecanic, aparatul trebuie pregtit pentru varianta solicitat i pentru transportul la locul de efectuare a ncercrii.

Penetrometrul are din construcie montat berbecul pentru varianta PDM; pentru a trece la varianta PDG se monteaz cele dou greuti adiionale care se fixeaz cu ajutorul a dou uruburi.

Pregtirea aparatului pentru deplasare se face prin nclinarea acestuia spre spate pn se sprijin numai pe cele dou roi pe pneuri (13), folosind n acest scop cele dou mnere (14) plasate la partea superioar a catargului (fig. 7).

La punctul de lucru se realizeaz operaia de calare prin acionarea rozetelor (15).

b) Efectuarea ncercrii propriu-zise const din:

- aplicarea loviturilor cu frecvena de 15-30 lovituri pe minut prin cderea liber a berbecului, de la nlime constant, pe nicovala aparatului. Ridicarea berbecului se face manual, pn n dreptul limitatorului de curs, la PDU i cu ajutorul lanului cu eclise pn la atingerea declanatorului automat, la PDM-G;

- nregistrarea numrului de lovituri necesare pentru naintarea conului cu 10 sau 200 cm. Se poate nregistra i adncimea de nfingere sub un numr constant de lovituri;

- prelungirea coloanei de tije pe msura nfingerii conului penetrometrului n teren, prin introducerea a cte un tronson de tije, ntre nicoval i tija parial nfipt n teren.

c) Extragerea echipamentului de sondare const din:

- desfacerea legturii dintre ultima tij nfipt n teren i nicovala penetrometrului;

- ndeprtarea penetrometrului;

- extragerea din teren a coloanei de tije a penetrometrului cu ajutorul extractorului manual (fig. 6.b) sau a extractorului hidraulic n varianta utilizrii unui motor hidraulic;

- demontarea tijelor pe msura extragerii lor din teren;

- curirea i conservarea tijelor (n special a filetelor de mbinare).

Prelucrarea i interpretarea rezultatelor3.5. Datele ncercrii de penetrare dinamic cu con (numrul de lovituri ,,Nz " necesar pentru parcurgerea unei adncimi ,,z" de ctre conul de penetrare) se nregistreaz n fia din ANEXA VIII. n coloana ,,Observaii" se vor nota n mod obligatoriu, durata ntreruperilor sau alte evenimente care pot modifica rezistena la penetrare.

Pe baza datelor nscrise n coloana 2 a fiei de nregistrare a datelor (ANEXA VIII) se ntocmete diagrama de penetrare (ANEXA IX) n care pe abscis se trece numrul de lovituri ,,Nz" (,,z" fiind 10 sau 20 cm), iar pe ordonat adncimea n metri. n stnga diagramei se reprezint stratificaia terenului.

n funcie de ptrunderea penetrometrului sub o lovitur a berbecului se determin rezistena la penetrare dinamic pe con Rp care reprezint rezistena opus de teren la naintarea conului de penetrare sub aciunea lucrului mecanic constant realizat prin cderea berbecului. Se calculeaz cu relaia:

kPa (10)

unde:

G1 este greutatea berbecului (kN);

G2 - greutatea tijelor (inclusiv nicovala, tija de ghidaj i con) la adncimea respectiv (kN);h - nlimea de cdere a berbecului (m);e - ptrunderea conului sub o singur lovitur (m);

A - aria seciunii transversale a conului (mp).

Diagrama de variaie a rezistenei dinamice se poate reprezenta prin suprapunere peste diagrama de penetrare notnd pe abscis valorile Rd.

Rezultatele sondajelor de penetrare dinamic pot fi utilizate sub aspect calitativ sau cantitativ conform celor prezentate n capitolul 1, punctele 1.11...1.14.

3.6. Datele obinute prin sondaje de penetrare dinamic cu con efectuate n cadrul lucrrilor de cercetare a unui amplasament permit reducerea cantitativ a lucrrilor clasice de investigaie. Diagrama obinut pe baza datelor sondajelor de penetrare, efectuate ntr-un punct al amplasamentului se compar cu diagrama de penetrare etalon stabilit conform pct. 1.9. n cazul n care cele dou diagrame au alura asemntoare, semnalndu-se diferene nesemnificative ntre numrul de lovituri ,,Nz", penetrarea efectuat n punctul respectiv poate nlocui forajul, deoarece terenul prezint uniformitate.

Se va executa un nou foraj, acolo unde alura diagramei difer de cea a diagramei etalon.

3.7. Penetrarea dinamic cu con fiind o metod de investigaie continuu, permite detectarea i controlul stratificaiei terenului de findare, deoarece rezistena la penetrare pe vrf, exprimat prin numrul de lovituri ,,Nz", variaz n funcie de natura terenului. Prin aceast metod pot fi sesizate chiar i intercalaiile subiri, care se difereniaz de pachetul n care se gsesc.

La stabilirea diferitelor orizonturi litologice, trebuie s se in seama de influena alternanei straturilor (pct. 1.17.d). n cazul n care diagrama de penetrare nu delimiteaz chiar orizonturile litologice sau chiar apar neconcordane cu stratificaia din forajul de referin, se recomand utilizarea diagramei integrale sau difereniale (fig. 8).

Diagrama integral reprezint variaia numrului de lovituri nsumat () cu adncimea. Diagrama prezint puncte de frngere ntre care se accept o variaie liniar (fig. 8.b).

Diagrama diferenial (fig. 8c) reprezint variaia N / h cu adncimea.

Punctele de frngere (de schimbare de pant) n diagrama integral i salturile din cea diferenial, indic cota delimitrii dintre straturile cu caracteristici diferite.

Pe baza penetrrilor i a unui numr limitat de foraje se pot ntocmi profile litologice sau bloc diagrame, din care s rezulte grosimea diferitelor straturi, adncimea la care se gsesc straturile de portan ridicat, gradul de uniformitate litologic pe suprafaa unui teren.

3.8. n cazul unor depozite naturale de pmnturi nisipoase se poate efectua, prin metoda penetrrii, verificarea uniformitii ndesrii, prin executarea unor sondaje de penetrare n diferite puncte ale amplasamentului. Pe verticala penetrrilor dispuse dup diferite profile se reprezint curbele de egal numr de lovituri obinute prin unirea absciselor egale din diagramele integrale.

Curbele care se menin aproximativ echidistante i paralele cu suprafaa terenului, pun n eviden ndesarea uniform pe zona respectiv i n adncime. n zona n care curbele se apropie, se semnaleaz creterea gradului de ndesare a terenului, respectiv acolo unde se ndeprteaz, scderea lui (ANEXA XI.c).

Pentru verificarea capacitii rambleurilor sau a pernelor din materiale granulare (pmnt, balast, zgur etc.) se procedeaz conform celor prezentate la punctul 2.9.

Gradul de ndesare a nisipurilor mijlocii i fine din depozite naturale sau rambleuri se poate aprecia orientativ n funcie de numrul de lovituri ,,Nz" corespunztor penetrometrului dinamic uor, cu relaia:

lglD% = 0,554lgN10-PDU + 0,98 (11)

reprezentat prin diagrama din figura 9.

Greutatea volumic n stare uscat ,,D", indicele porilor ,,e" i modulul de deformaie edometric ,,M2-3" pentru nisipuri se pot aprecia cu relaiile date la punctul 2.6, utiliznd n acest scop rezistena la penetrare static pe con ,,Rp", determinat cu relaiile:

- pentru nisipuri mijlocii i fine, n cazul utilizrii penetrometrului dinamic uor,

Rp = 0,203N10-PDU MPa (12)

- pentru nisipuri fine, n cazul utilizrii penetrometrului dinamic greu,

Rp = 0,28N20-PDU MPa (13)

- pentru nisipuri medii i grosiere, n cazul utilizrii penetrometrului dinamic greu,

Rp = 0,66N20-PDU MPa (14)

Relaiile 11...14 sunt valabile pentru penetrometrele cu caracteristicile prezentate n tabelul 4. De asemenea N10, respectiv N20 reprezint valoarea corectat a numrului de lovituri n funcie de factorii de influen prezentai la punctele 1.17 i 1.18. Pn la adncimi de 3,0...4,0 m se pot utiliza valorile Nz nregistrate (necorectate), dup depirea adncimii critice (pct. 1.17.f).

3.9. Penetrarea dinamic cu con se poate utiliza pentru verificarea calitii lucrrilor de mbuntire ale terenurilor slabe de fundare (necoezive sau slab coezive) i pentru stabilirea adncimii pn la care se manifest efectul acestor lucrri, principiul verificrii fiind cel prezentat la punctul 2.10.

3.10. Pentru identificarea pmnturilor sensibile la umezire diagramele obinute pe baza sondajelor de penetrare efectuate n terenuri cu umiditate natural se compar cu diagramele de penetrare obinute n terenul umezit n adncime cu ajutorul unor puuri-dren. Reducerea pronunat a numrului de lovituri semnaleaz evident sensibilitatea terenului la umezire.

3.11. Metoda penetrrii dinamice cu con poate da informaii asupra fiei necesare i capacitii portante a piloilor. n acest sens n vecintatea piloilor ncercai n conformitate cu STAS 2561/2-81 ,,Fundaii pe piloi. ncercarea n teren a piloilor de prob i din fundaii", se execut sondaje de penetrare pe baza crora se construiesc diagrame etalon cu care se compar diagramele obinute din sondajele de penetrare efectuate lng piloii a cror capacitate portant se impune a fi evaluat. Diferene evidente ntre diagrama de penetrare executat lng un pilot de pe amplasament i diagrama etalon vor semnala modificri ale capacitii portante care impun, de regul, efectuarea unor ncercri de prob.

Pe baza datelor penetrrii dinamice se poate determina capacitatea portant a unui pilot izolat prin utilizarea relaiei (9) corespunztoare penetrrii statice, cap. 2 punctul 2.8. Rezistena la penetrare static,,Nz" necesar calculului capacitii portante, se determin cu relaiile 12...14 de punctul 3.8.

[top]

4. NCERCAREA DE VIBROPENETRAREAparatura4.1. Prile principale ale instalaiei de vibropenetrare sunt:

- instalaia mobil de vibrare;

- coloana de tije;

- vrful conic;

- dispozitivele electronice i mecanice de msurare a parametrilor de vibronfigere.

a) Instalaia mobil de vibrare se compune din urmtoarele elemente principale:

- vibrogenerator cu mase excentrice;

- motor electric de acionare a vibrogeneratorului;

- cadru metalic al vibrogeneratorului;

- grind pentru ghidarea cadrului vibratorului;

- troliu cu cablu i scripete fix pentru manevrarea pe vertical a cadrului, mpreun cu vibrogeneratorul;

- platforma mobil pentru deplasarea instalaiei.

b) Coloana de tije tubulare se realizeaz din tronsoane de evi de oel cu diametrul 22 mm i lungimea de 1 m, mbinate prin nfiletare. Ansamblul de tije este prins rigid de vibrator.

c) Vrful conic are diametrul d = 3,60 cm, suprafaa bazei A = 10 cm2, unghiul la vrf .

d) Echipamentul de msurare a parametrilor de nfingere este format din elemente mecanice i electrice prezentat n schema bloc din fig. 10.Dispozitivul mecano-electric (1) are rolul de msurare a deplasrii n jos a cadrului vibratorului i implicit a coloanei de tije cu vrful conic. Acest dispozitiv este montat lateral grinzii de ghidare a instalaiei mobile de vibrare iar subansamblurile componente ale acestui dispozitiv sunt prezentate n fig. 11.Discul cu came (4) al dispozitivului mecano-electric are forma unui poligon convex i este pus n micare de rotaie numai la deplasarea n jos a cadrului vibratorului. La o rotaie complet a discului, deplasarea vertical a coloanei de tije este h i se realizeaz un numr prestabilit ,,n" de acionri asupra ntreruptorului (5)

sub forma unor semnale treapt a cror lungime n timp este funcie direct de viteza de rotaie a discului cu came (4) i implicit de viteza de deplasare a coloanei de tije.

Deoarece n ncercarea vibrodinamic, nregistrarea forei dinamice de rspuns a terenului pe vrful conic este opional, pentru acest scop se folosete echipamentul a crui schem bloc este prezentat n figura 12.Modul de efectuare a ncercrii de vibropenetrare4.2. ncercarea ncepe n general, de la suprafaa terenului i mai rar de la talpa spturii de fundaie sau de la pardoseala subsolului, n funcie de scopul pentru care se execut cercetarea (prospectarea, verificarea rezistenei terenului de fundare etc.).

Efectuarea ncercrii de vibropenetrare const n urmtoarele faze:

- lucrri pregtitoare;

- efectuarea ncercrii propriu-zise;

- extragerea coloanei de tije.

a) Lucrrile pregtitoare constau n nivelarea (orizontalizarea) terenului n zona de ncercare, pichetarea punctelor unde urmeaz s se fac sondaje de vibropenetrare, pregtirea instalaiei de vibropenetrare. Pregtirea instalaiei de vibropenetrare presupune urmtoarele operaii:

- verificarea rezervei de hrtie i indigou a inregistratorului i a mecanismului de antrenare a hrtiei pentru a nu fi blocat;

- aducerea n poziia dorit a schimbtorului vitezei de derulare a hrtiei (de preferat pentru prima tij poziia maxim 50 mm/s);

- verificarea acului nregistrator s nu fie agat de cel al bazei de timp;

- conectarea nregistratorului la sursa de alimentare electric (acumulator 12 V);

- racordarea microntreruptorului dispozitivului de msurare a deplasrii verticale la priza de timp a nregistratorului;

- verificarea funcionrii nregistratorului;

n cazul nregistrrii forei dinamice pe vrful conic se face conexiunile cablului traductorului de for la puntea tensometric.

b) Efectuarea ncercrii propriu-zise:

- se monteaz prima tij cu vrful conic;

- se conecteaz nregistratorul i apoi motorul vibratorului prin releu, efectund nfingerea primei tije;

- dup oprirea automat a motorului (prin limitatorul de curs al cadrului) se oprete nregistratorul;

- se dechide vibratorul de prima tij, deplasndu-l n sus prin intermediul troliului;

- se monteaz tija 2, 3... cu reluarea ciclurilor conectare-deconectare a nregistratorului i motorului electric.

c) Extragerea echipamentului de sondare const din:

- deconectarea nregistratorului i desfacerea conexiunilor;

- extragerea tijelor din teren sub aciunea concomitent a vibraiilor i forei statice realizate prin intermediul troliului;

- trecerea pe o nou poziie de lucru.

La efectuarea ncercrilor de vibropenetrare se vor respecta msurile generale i specifice de protecii prevzute n capitolul 5.Prelucrarea i interpretarea rezultatelor4.3. nregistrarea datelor primare ale ncercrilor de vibropenetrare; adncimea de penetrare (h) i timpul corespunztor t (i opional rezistena dinamic pe vrful conic Rdv) se face grafic pe hrtia nregistratorului rapid cu 2 penie de tip TSS-102 sub forma unor semnale treapt pentru adncimea de penetrare, respectiv sub forma unei vibrograme pentru fora dinamic (fig. 13).

4.4. Preluarea datelor primare, pe baza nregistrrilor grafice const n determinarea timpului i a vitezei de vibropenetrare pe echidistana ,,z" a crei mrime se stabilete de ctre specialistul care efectueaz cercetarea.

Echidistana z se stabilete astfel nct s fie un multiplu sau un submultiplu a lui h, care este deplasarea pe vertical a coloanei de tije corespunztoare unei rotaii complete a discului cu came (4) (fig. 12). n acest fel echidistana z corespunde la n semnale treapt (n - nr. de vrfuri ale discului 4) sau a unui multiplu (sau submultiplu) de n. Viteza medie de ptrundere a coloanei de tije (Vz) pe echidistana ,,z" se determin cu relaia:

(15)

Timpul ,,t" de ptrundere a coloanei pe echidistana ,,z" se determin direct pe hrtia nregistratorului, fiind funcie de viteza de antrenare a hrtiei acestuia.

Datele primare i cele rezultate pe baza prelucrrii acestora se prezint tabelar (ANEXA XII), i sub forma unor diagrame ale vitezelor medii de vibropenetrare (ANEXA XIII).

4.5. n prelucrrile de interes geotehnic se recomand utilizarea funciilor urmtoare:

- pentru viteza de penetrare

(16)

- pentru timpul de penetrare

(17)

a crei form liniarizat este:

(18).

Parametrii formei liniarizate () se determin aproximativ grafic () sau analitic prin metoda celor mai mici ptrate.

4.6. Datele obinute prin sondajele de penetrare pot servi la extrapolarea identificrii litologice fcute prin foraje. n acest scop pe lng un foraj se efectueaz un sondaj de vibropenetrare i se coreleaz datele furnizate de foraj cu variaia vitezei de vibropenetrare pe adncime. Acest sondaj se consider o diagram etalon. Diagramele de penetrare efectuate n diverse puncte ale amplasamentului se compar cu diagrama etalon. n cazul n care ntre acestea i diagrama etalon nu apar diferene semnificative, se consider c terenul are uniformitate nemaifiind necesare i alte foraje.

Se vor executa noi foraje numai n zonele n care alura diagramei de vibropenetrare difer de cea a diagramei de penetrare etalon.

4.7. Vibropenetrarea permite detectarea i controlul stratificaiei terenului de fundare, deoarece rezistena de penetrare pe vrf, exprimat prin viteza vz, variaz n funcie de natura terenului. Variaiile vitezelor medii vz i a celor momentane vh i schimbrile de alur n diagrama de variaie a acestora pe adncime, pun n eviden orizonturile de separaie dintre straturile litologice (vezi figura 14.1 i figura 14.2 din ANEXA 14).

4.8. Verificarea ndesrii depozitelor naturale i a celor artificiale se poate efectua prin metoda vibropenetrrii prin execuia unor sondaje n diferite puncte ale amplasamentului. Variaia vitezei medii de penetrare vz pe echidistana z (de exemplu, 10 sau 20 cm) d informaii asupra uniformitii ndesrii. Variaii mici ale vitezei de vibropenetrare indic o ndesare uniform pe zona respectiv, n timp ce creteri sau scderi accentuate ale acesteia indic scderea respectiv creterea gradului de ndesare.

Pentru verificarea compactitii rambleurilor sau pernelor din materiale granulare, se utilizeaz o diagram etalon, obinut prin executarea unor vibropenetrri ntr-un material identic cu cel din care se execut rambleul (aceiai umiditate, granulometrie etc.) aflat ntr-o stare de ndesare impus i controlat.

Prin compararea diagramei de vibropenetrare obinut n diverse puncte ale rambleului, cu diagrama etalon se evideniaz zonele slabe, insuficient compactate.

Evaluri orientative ale gradului de ndesare i a unor caracteristici geotehnice (d, e, M2-3) se pot face prin stabilirea unor corelaii ntre ncercarea de vibropenetrare i penetrarea static sau dinamic cu con.

Parametrii pe baza crora se fac corelrile sunt vz, viteza de ptrundere pe echidistane z de la vibropenetrare i Rp, rezistena pe con de la penetrarea static, respectiv Nz, numrul de lovituri pentru ptrunderea coloanei de tije la penetrarea dinamic.

4.9. ncercarea de vibropenetrare poate fi folosit pentru verificarea calitii lucrrilor de mbuntire a terenurilor slabe. n acest scop se execut dou serii de sondaje de vibropenetrare: vibropenetrri martor n teren natural i vibropenetrri de control n teren mbuntit. Se traseaz diagramele de variaie ale vitezei medii de vibropenetrare v pe adncimea de vibropenetrare. La stabilirea numrului de sondaje de vibropenetrare se adopt recomandrile prevzute la punctul 2.10.

Prin compararea diagramelor de vibropenetrare martor cu cele de control, se determin adncimea pn la care terenul a suferit modificri datorit lucrrilor de mbuntire. Scderea vitezei medii de penetrare vz n teren mbuntit comparativ cu cea n teren natural, indic sporirea capacitii portante a terenului.

[top]

5. MASURI DE PROTECTIA MUNCII5.1. La efectuarea sondajelor de penetrare cu con, se vor respecta prevederile din:

- Norme republicane de protecia muncii, aprobate de Ministerul Muncii i Ministerul Sntii cu Ordinul nr. 34/1975 i respectiv 60/1975.

- Normele de protecia muncii n activitatea de construcii montaj, aprobate de Ministerul Construciilor Industriale cu ordinul nr. 1233/D-1980.

5.2. Pe lng prevederile din norme, se vor respecta i msurile suplimentare de protecia muncii, specifice fiecrui tip de ncercare de penetrare.

5.3. La penetrarea static, n funcie de fazele de ncercri se vor respecta:

a) La pregtirea ncercrii:

- Aparatura nu va fi adus n poziie de lucru dect dup nivelarea i orizontalizarea amplasamentului i nfingerea n teren a burghielor de ancorare;

- bascularea verinei se va face cu atenie; pe lng acionarea cu troliul ea va fi sprijinit i de un numr corespunztor de muncitori; nainte de nceperea basculrii se va verifica rotirea uruburilor-bol;

- cuplarea furtunurilor de presiune la grupul de pompare se va face cu atenie, asigurndu-se o prindere corect i numai dup o verificare prealabil a strii acestora (prinderea pieselor de racordare, aspectul mbrcmintei etc.).

b) La efectuarea ncercrii propriu-zise:

- se va verifica n permanen calarea aparatului i fixarea acestuia de burghiele de ancorare;

- la apariia tendinei evidente de smulgere a burghielor, ncercarea se va sista;

- maneta distribuitorului de presiune se va aciona doar dup montarea unei noi tije i manta;

- funcionarea grupului de pompare va fi supravegheat continuu de un muncitor calificat, care va interveni imediat n cazul n care se observ apariia fenomenului de smulgere a burghielor sau n orice alt situaie n care se consider c ar fi periclitat buna funcionare a aparatului sau securitatea personalului de deservire.

c) La extragerea echipamentului de sondare:

- se va respecta msurile recomandate de efectuarea ncercrii;

- se va utiliza un dispozitiv de blocare a coloanei de tije pe durata demontrii unui tronson i a remontrii extractorului.

d) La pregtirea aparatului pentru transport:

- slbirea uruburilor-bol n vederea basculrii verinei la orizontal, se face numai dup aducerea pistonului acesteia n poziia inferioar i prinderea ei de ctre un numr corespunztor de muncitori;

- decuplarea furtunurilor de presiune de la verin i de la grupul de pompare, se va face numai cnd grupul este oprit.

5.4. La penetrarea dinamic cu con se var respecta i urmtoarele msuri suplimentare:

a) La pregtirea ncercrii:

- aparatura nu va fi adus n poziia de lucru dect dup nivelarea terenului i orizontalizarea suprafeei pe care se aeaz placa de baz;

- se va ridica cu atenie n poziie vertical catargul PDM-G acesta trebuind s fie susinut de un numr corespunztor de muncitori;

b) La efectuarea ncercrii propriu-zise:

- se va verifica n permanen calarea aparatului;

- se va asigura la PDM-G fixarea la troliu a berbecului n timpul operaiilor de prelungire a coloanei de tije;

- sunt interzise intervenii asupra ansamblului berbec-nicoval-tij n timpul funcionrii aparatului, sau asupra altor piese n micare;

- se interzice punerea n funciune a penetrometrului cu acionare mecanic, fr aprtoare la dispozitivul de batere, curelele de transmisie i cupla electric;

- la pornirea motorului termic deservantul va nfura corect funia pe aib, astfel ca ea s se poat desprinde. Este interzis nfurarea funiei pe mn;

- la penetrometrul acionat cu motor hidraulic, se interzice cuplarea sau decuplarea furtunurilor de presiune n timpul funcionrii motorului;

- la penetrometrele acionat cu motor electric, se interzic deplasri ale instalaiei electrice cnd aceasta este sub tensiune;

- nu se vor efectua penetrri n medii explozive sau n puncte unde exist gospodrie subteran (cabluri electrice, conducte de gaze, cabluri telefonice etc.).

c) La extragerea echipamentului de sondare:

- se vor demonta, la penetrometrul uor, tija de ghidaj cu berbecul, dup care se ncepe extragerea coloanei de tije;

- se va desface mbinarea dintre nicoval i coloana de tije i se va ndeprta penetrometrul PDM-G, dup care se recupereaz coloana de tije;

- n vederea transportului, berbecul trebuie cobort la partea inferioar a penetrometrului i asigurat cu crligul su.

5.5. La ncercrile de vibropenetrare vor trebui luate urmtoarele msuri suplimentare:

- aparatura nu va fi adus n poziia de lucru dect dup nivelarea terenului i orizontalizarea suprafeei;

- nu se pune n funciune instalaia de vibropenetrare dect dup ce toate legturile electrice de racord la reea i la aparatele de nregistrare a parametrilor au fost verificate;

- se interzice staionarea personalului lng instalaie n timpul funcionrii acesteia;

- se interzice depnri ale instalaiei n timpul funcionrii i cnd aceasta este racordat la reea;

- nu se vor efectua vibropenetrri n medii explozive sau n punctele n care exist gospodrie subteran (cabluri electrice, conducte de gaz, cabluri telefonice etc.).

[top]

ANEXA 1Unitatea..................

antierul..................Formular A

Comanda nr......

PENETRARE STATIC

Aparat nr. .. Doza de presiune .

Nr.de tije nfipteAdncime (m)Citiri doz presiune (bar)Obs.Nr.de tije nfipteAdncime (m)Citiri doz presiune (bar)Obs.

ConMantaConManta

1234512345

0010

1020

2030

3040

4050

5060

6070

7080

8090

9000

0010

1020

2030

3040

4050

5060

6070

7080

8090

9000

Lucrat deSemnturaViza ef laboratorNumele i prenumele Semntura

[top]ANEXA 2Formularul B

PENETRARE SATIC

P5 Nr.

Seciune, con, A = Fl = Ft + Gm FcRezistena la penetrare pe con RpGreutatea coloanei de tije GctFora de nfigere a conului FcCitire doz presiune conAdncimea de penetrareCitire doza presiune montat conFora total de nfigere FtGreutatea mantalei GmForta de frecare pe manta Fl

864213579

[top]

ANEXA 3

[top]

ANEXA 4SCHEMA LOGIC A PROGRAMULUI DE CALCUL PENTRU PRELUCRAREA DATELOR PENETRRII STATICEProgramul avnd schema logic din figura 4.1. servete la prelucrarea datelor primare pentru un numr NR de sondaje de penetrare static, pe baza relaiilor din prezentate instruciuni tehnice, n care pentru simplificare se utilizeaz notaii simbolice.

Rezistenta la penetrare pe con R i frecarea pe manta F se calculeaz cu relaiile :

4.1.

4.2.

unde :

PC(I) presiunea doz con la nivelul I ;

PM(I) presiunea doz manta + con a nivelul I ;

A(J) greutatea coloanei de tije la nivelul J ;

B(J) greutatea coloanei de tije cu manta la nivelul J ;

S suprafaa conului de penetrare ;

I l, L reprezint intervalele la care se nregistreaz datele primare ;

J l, K reprezint intervalele de 0,1 m la care se prelungesc tijele ;

10,3 i 39,0 reprezint valorile tg1 respectiv tg2 din graficele e etalonare a dozelor de presiune, figura 4.2. cu care este echipat penetrometrul static al I.P Traian Vuia Timioara.

La pmnturile nisipoase, cu valoarea rezistenei la penetrare pe con, se calculeaz indicele porilor E porozitatea N i greutatea volumic n stare uscat G pentru care s-a considerat greutatea specific a scheletului s=2,65 cN/cm3.

n funcie de rezistena la penetrare se determin coeziunea C a argilelor moi, a mlurilor etc., pentru care unghiul de frecare interioar este neglijabil ( 0).

n cadrul programului se calculeaz toate caracteristicile susmenionate, respectiv modul edometric pentru toi coeficienii (rel.5) urmnd ca la interpretarea rezultatelor, din Tabelul valorilor calculate s se utilizeze axele valori care sunt concludente pentru pmntul n care s-a realizat sondajul de penetrare .

[top]

ANEXA 5 DETERMINAREA VALORILOR E I STAS 3300/1-85 PE BAZA DATELOR DE PENETRARE STATIC

Presiunea de mpungere n stare de repaus pa se calculeaz cu relaia :

n care :

pg presiunea geologic la nivelul conului, MPa ;

- coeficientul deformaie, laterale

NOT : pentru nisipuri s-a adoptat = 0,30 (conform STAS 3300/2-85)

[top]

ANEXA 6VERIFICAREA COMPACTRII RAMBLEURILOR PRIN SONDAJE DE PENETRARE CU CON

Calitatea rambleurilor realizate n straturi succesive din pmnturi coezive, necoezive sau alte materiale granulare a cror particulare nu depesc 20 mm poate fi verificat prin sondajele de penetrare cu con (static, dinamic, vibropenetrare) utiliznd n acest scop diagrame etalon obinute pe platform experimental cuprins n ampriza lucrrii i realizat n paralel cu aceasta.

Verificarea compactrii prin sondaje de penetrare este indicat la rambleuri concentrate (pe zone restrnse) sau de ntindere are, cu volumul peste 5.00 m3 i grosimea cel puin 1m.

Utilizarea sondajelor de penetrare la verificarea compactrii rambleuri reduce volumul lucrrilor de control prin gradul de compactare sau gradul de ndesare determinate pe probe prelevate sau prin msurtori radiometrice, care se efectueaz doar pe platform experimental i n numr minim n lucrare, conform prescripiilor tehnice corespunztoare specificului lucrrii executate lucrri de mbuntire funciare, terasamente de cale ferat etc.).

Verificarea compactrii fiecrui strat din care se execut rambleu se obine prin corelarea gradului de compactare sau a gradului de ndesare obinut pe un numr minim de probe prelevate sau verificare prin metode radiometrice, cu rezistena la penetrare obinut pe un numr minim de sondaje de penetrare dispuse n nodurile unei reele i conduse pn la adncimea corespunztoare diagramei etalon, stabilit pe baza sondajelor de penetrare de pe platforma experimental. Calitatea compactrii fiecrui strat rezult din compararea diagramei de penetrare cu diagrama etalon corespunztoare. Diagrama etalon stabilit pentru grosimea maxim a rambleului de pe platforma experimental (23 m) permite verificarea unor rambleuri cu nlimea nelimitat, prin dispunerea sondajelor de penetrare n alte puncte ale reelei n conformitate cu o schem stabilit de la nceputul lucrrii.

Verificarea compactrii rambleurilor de penetrare etalon prin sondaje de penetrare pe platforma experimental, efectuat n paralel cu verificarea gradului de compactare, respectiv de ndesare pe probe, prelevate :

- faza 1, stabilirea diagramelor de penetrare etalon prin sondaje de penetrare pe platform experimental, efectuat n paralel cu verificarea gradului de compactare, respectiv de ndesare pe probe, prelevate ;

- faza 2, verificarea compactrii rambleului, din lucrarea propriu-zis.

Cele dou faze ale verificrii compactrii se expun pe baza unui exemplu.

Faza 1.

Diagramele de penetrare etalon se stabilete pe baza sondajelor de penetrare efectuate pe platforma experimental. Numrul sondajelor de penetrare rezult din raportul dintre adncimea maxim pe care se execut sondajul de penetrare pe platforma experimental i grosimea stratului de material dup compactare .

La rambleuri cu nlimea cuprins ntre 1 i 3 m platforma experimental se menine pe toat grosimea rambleului, obinndu-se cte o diagram de penetrate etalon pentru fiecare strat de material pus in lucrare (figura 6.1,AJ) .

La rambleuri cu nlimea mai mare de 3 m, platforma experimental se menine pe o grosime de rambleu identic cu adncimea maxim pe care se execut sondaje de penetrare cuprins ntre 2 la 3 m, ultima diagram de penetrare obinut (figura 6.1, J) fiind utilizat n continuare pentru verificarea compactrii straturilor urmtoare .

Pentru obinerea diagramei etalon se execut minimum zece sondaje de penetrare pentru fiecare strat dispuse pe ct posibil uniform pe suprafaa platformei experimentale (figura 6.2). Pentru mrirea preciziei, n funcie de importana lucrrii, numrul sondajelor de penetrare poate fi sporit.

n paralel cu sondajele de penetrare se verific compactarea fiecrui strat de pe platforma experimental pe probe prelevate din cel puin teri puncte alese n vecintatea sondajelor la care s-au nregistrat valorile cele mai sczute ale rezistenei la penetrare.

Dac media valorilor i valoarea minim corespunztoare gradului de compactare, respectiv gradului de ndesare se nscriu n limitele admise de prescripiile tehnice specifice lucrri executate, sondajele de penetrare respective se pstreaz pentru calculul diagramei etalon. n caz contrar se renun la aceste sondaje i se execut altele dup compactarea suplimentar a stratului din zona respectiv.

Pe baza datelor din sondajele de penetrare se calculeaz ;

valorile medii ale rezistenei la penetrare la echidistane de 10 cm cu care se reprezint diagrama medie de penetrare etalon (figura 6.1. diagrama a) ;

abaterea medie ptratic pentru fiecare orizont (figura 6.1 diagrama b) .

Faza 2 .

Verificarea compactrii fiecrui strat de material pus n lucrare se face prin executarea unui numr minim de sondajele de penetrare i prin verificarea gradului de compactare sau de ndesare pe un numr minim de probe prelevate stabilit de prescripiile tehnice n vigoare, referitoare la verificarea compactrii rambleurilor din diverse ramuri ale construciilor.

Sondajele de penetrare se execut n nodurile unei reele, ca n exemplul 1 din figura 6.3, pe adncimea corespunztoare diagramei de penetrare etalon. La fiecare strat de material compactat sondajele de penetrare se execut n alte puncte ale reelei, astfel ca la realizarea unui numr de ns straturi, egal cu raportul dintre lungimea maxim a diagramei etalon i grosimea unui strat dup compactare, n toate nodurile reelei s fie executate sondaje de penetrare. Cifrele romane din figura 6.3 indic poziia sondajelor de penetrare pentru situaia n care ns=10.

La urmtoarele ns straturi puse n lucrare, ciclul de sondaje de penetrare se repet pstrnd aceeai ordine de efectuare a acestora, ceea ce permite ca in final, n toate punctele reelei s existe diagrame de penetrare pe toat grosimea rambleului (figura 6.4).

Compactarea fiecrui strat de pmnt i implicit a grosimii de rambleu corespunztoare adncimii pentru care s-a construit diagrama etalon se verific prin compararea diagramelor de penetrare, efectuate de la nivelul stratului respectiv, cu diagrame etalon.

Diagrama de penetrare din care rezult rezistene mai sczute dect cele corespunztoare diagramei etalon, indic zona insuficient compactat. Dup compactarea suplimentar se execut un nou sondaj de penetrare.

Probele pentru stabilirea gradului de compactare sau de ndesare se preleveaz din vecintatea sondajelor n care s-au obinut cele mai sczute rezistene la penetrare, dar cel puin egale cu cele corespunztoare diagramei b situat n stnga diagramei a din figura 6.1.

La recepia preliminar sau definitiv se execut sondaje de penetrare pe toat grosimea rambleului n condiiile n care penetrometrul utilizat permite acest lucru.

Pentru controlul operativ al compactrii rambleurilor prin sondaje de penetrare static n locul diagramei de variaie a rezistenei la penetrare pe con (Rp) se pateu utiliza diagrama de variaie a presiunii citit pe manometrul corespunztor rezistenei la naintarea conului .

[top]

ANEXA 7EXEMPLE PRIVIND INTERPRETAREA REZULTATELOR PENETRRII STATICEI. Fundaii de suprafa

Pentru exemplificarea modului de determinare a caracteristicilor fizico mecanice ale pmntului i stabilirea orientativ a capacitii portante de calcul a terenului de fundare se consider diagrama de penetrare static din figura 7.1, obinut pe unul din amplasamentele cercetate.

a) Din examinarea diagramei se constat c ntre 0,00 i 0,60 m att rezistena la penetrare pe con (Rp) ct i frecarea lateral (Fl) cresc cu adncimea, ceea ce indic existena unui pmnt nisipos (tabelul 1).

ntre 6,00 11,00 m rezistena la penetrare pe con se menine constant n jurul valorii de 2 MPa, n timp ce frecarea lateral crete cu adncimea; aceasta indic prezena unei pmnt argilos

b). Pentru o construcie cu structur de rezisten din zidrie portant, se adopt fundaii continue i se alege o adncime de fundare Df=1 m i o lime B=1 m.

la nivelul cotei de fundare (Df=1 m) pentru Rp=10 MPa se obin urmtoarele valori, informative ale caracteristicilor fizico mecanice :

d=16,3 kN/m3 (conform diagramei din figura 3) ;

n=38%

e=0,62.

Cu o umiditate w=8% determinat n laborator se obine greutatea volumic a pmntului .

Pe baza tabelului 2, se apreciaz c la nivelul cotei de fundare stratul de nisip se afl n stare de ndesare medie.

Unghiul de frecare interioar se apreciaz folosind abacele din figura 4.

Pentru sarcina geologic pg = Df = 17,2 1 = 17,3 kPa (0,17 daN/cm3) se obine un unghi de frecare interioar =380 .

Adoptnd un coeficient de omogenitate h=0,8 pentru valorile caracteristicilor fizico mecanice ale pmnturilor, astfel determinate, se obin urmtoarele valori de calcul :

*=13,8kN/m3

pg* = 1,38 kpPa

*=30030

c) Dup STAS 3300/2-85 valoarea orientativ a capacitii portante de calcul a terenului de fundare se obine cu ajutorul relaiei :

unde :

B este limea redus a tlpii fundaiei, n m ;

N , Ne, Nb coeficieni de capacitate portant care depinde de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioar ;

, e, b coeficieni de form ai tlpii fundaiei .

Sarcina fiind centric se ia: B=B=1 m rezult :

pcf=13,8 1 10 +0+13,8 20 1

pcr=414 kPa

d) Pentru starea de ndesare medie a nisipului, stabilit conform tabelul 2 pentru Rp=10 MPa, se poate determina presiunea convenional de baz, dup tabelul 16 din STAS 3300/2-81.

II. Calculul capacitii portante a piloilor

n cadrul acestui exemplu de calcul se ia n considerare diagrama din figura 7.2 obinut pe antierul Institutului Politehnic Bucureti.

a) Din analiza alurei diagramei de penetrare static rezult c pn la adncimea de 4,00 m rezistena la penetrare pe con prezint valori sczute (0,8 1,5 MPa) n timp ce frecarea lateral crete uor cu adncimea indicnd existena unor strate constituite din prafuri argiloase sau argile prfoase. n continuare, rezistena la penetrare pe con i frecarea lateral cresc, prezentnd o serie de maxime i minime (alur n dini de ferstru), indicnd existena unor pmnturi nisipoase cu rare elemente de pietri. Dup o uoar scdere a rezistenei la penetrare pe con i a frecrii laterale n jurul adncimii de 9,00 m, att rezistena la penetrare pe con ct i frecarea lateral cresc continuu fr a mai prezenta aspectul n dini de ferstru, indicnd un pmnt argilos consolidat.

b) Se consider o construcie cu fundaii pe piloi btui din beton armat, cu latura de 35 cm, nfipi la o adncime de 6,96 m, cu vrful oprit n nisip.

Pe baza relaiei (9) funcie de rezultatele ncercrii de penetrare se determin capacitatea portant :

unde: Rp1 determinat ca medie aritmetic pe adncimea 4 0,35=1,40 m este :

Rp2 determinat ca medie aritmetic, de la planul vrfului n sus, pe nlimea 8 0,35=2,80 m este :

Fora de frecare pe suprafaa lateral a penetrometrului introdus pn la nivelul vrfului pilotului este 18,5 kN.

Raportul perimetrelor U/up=12,5.

Capacitatea portant a pilotului este :

ANEXA 8Unitatea.............Laboratorul.........Lucrarea..........Localitatea.......Poziionarea.....Data.................

Fi de nregistrare a rezultatelor penetrrii dinamice cu con nr.

Adncimea [m]Nr.lovituriObservaiiAdncimea [m]Nr.lovituriObservaii

012345

,00,00

,10,10

,20,20

,30,30

,40,40

,50,50

,60,60

,70,70

,80,80

,90,90

,00,00

,10,10

,20,20

,30,30

,40,40

,50,50

,60,60

,70,70

,80,80

,90,90

Lucrat de..........SemnturaVizat ef laborator..............Numele i prenumele..........Semntura

[top]

ANEXA 9DIAGRAMA DE PENETRARE LA FIA NR.

Tipul penetrometrului PDU

ntocmit................................Numele i prenumele.............SemnturaVizat ef laborator........................Numele i prenumele....................Semntura

[top]

ANEXA 10NCERCAREA DE PENETRARE DINAMIC CU MANTAPentru eliminarea efectului parazit a frecrii laterale pe coloana de tije, penetrometrele dinamice pot fi echipate cu manta de protecie, care se introduc n teren sub efectul lucrului mecanic dezvoltat de berbecul penetrometrului n cdere liber.

n figura 10.1 se prezint schema tehnologic pentru efectuarea ncercrii propriu-zise n cazul penetrometrului dinamic uor PDU; primul tronson de manta are lungimea de 70 cm i este prevzut cu cuit la baz pentru facilitarea naintrii n teren i mpiedicarea ptrunderii pmntului ntre coloana de tije i manta.

Pentru reducerea forei e frecare pe mantaua de protecie, ceea ce asigur o introducere mai uoar n teren, primul tronson poate avea diametrul majorat la partea inferioar pe cca. 80 mm.

Din schema tehnologic prezentat n figura 10.1, rezult c introducerea coloanei de tije i a mantalei de protecie se face succesiv pe echidistane de 10 cm.

ncercarea de penetrare dinamic cu manta de protecie este greoaie, cu randament mult mai redus dect ncercarea de penetrare dinamic, fr manta, motiv pentru care se recomand efectuarea acestor ncercri pe amplasamentele unor obiective importante, cnd pe adncimea cercetat se intercepteaz straturi de nisipuri cu grad de ndesare redus situate sub nivelul apei subterane, sau argile cu consisten sczut, pmnturi susceptibile de a da fora de frecare nsemnate pe coloana de tije a penetrometrului. De asemenea, sondajele de penetrare cu manta sunt indicate a se executa indiferent de natura terenului, dac adncimea cercetat depete 56 m la PDU i 10 m la PDM i PDG.

Pentru evidenierea influenei frecrii pe coloana de tije a penetrometrului fr manta de protecie, se execut n paralel sondaje, penetrare cu i fr manta, lng forajele de referin de pe amplasament. Se recomand ca numrul celor dou tipuri de sondaje de penetrare s fie de min. 3, diagramele etalon construite reprezentnd media rezistenelor la penetrare pe echidistane s.

Pe baza diagramelor de penetrare etalon construite pentru cele dou tipuri de sondaje de penetrare se calculeaz coeficienii i Gf cu relaiile :

n care :

NZ numrul de lovituri pentru naintarea conului pe adncimea z, la penetrometrul dinamic fr manta ;

NZ(m) numrul de lovituri pentru naintarea conului pe adncimea z, la penetrometrul dinamic cu manta ;

RZ rezistena dinamic calculat cu relaia (10) pentru penetrometrul dinamic fr manta ;

RZ(m) rezistena dinamic calculat cu relaia (10) pentru penetrometrul dinamic cu manta .

Diagrama de variaie a coeficientului indic sporul artificial a rezistenei la penetrare exprimat prin Nz sau Rd iar diagrama de variaie a coeficientului Cf este necesar pentru corectarea valorilor rezistenelor de penetrare obinute cu penetrometrul fr manta n diverse puncte al amplasamentului, n care stratificaie terenului este sensibil egal cu cea interceptat n forajul de referin. Valorile corectate se calculeaz cu relaia :

n care N10(m) i Rd(m) reprezint numrul de lovituri, respectiv rezistena la penetrare degrevate de influena frecrii pe coloana de tije a penetrometrului.

n exemplul din figura 10.2 sunt prezentate diagramele de penetrare cu i fr manta de protecie, diagramele de variaie a rezistenelor dinamice la penetrare Rd i pd i diagramele i Cf .

Pe lng rezistena dinamic de penetrare Rd s-a calculat cu relaia (10.4) i rezistena dinamic notat cu pd, care ine seama de caracterul percuiei i de frecare lateral pe coloana de tije a penetrometrului .

unde :

K coeficient care ine seama de pierderea de energie la o lovitur ;

L0 lucrul mecanic specific ;

Cf coeficientul prin care se ine seama de influena frecrii pe coloana de tije ;

Nz numrul de lovituri pentru ptrunderea pe adncimea z a penetrometrului dinamic fr manta ;

z intervalul de ptrundere considerat .

Coeficientul de pierdere a energiei se calculeaz cu relaia :

unde :

M1 masa berbecului (kg) ;

M2 masa tijelor (inclusiv nicovala, tija de ghidaj i con) la adncimea respectiv (kg) ;

- coeficient de restituire datorat caracterului elastoplatic al percuiei, egal cu 0,56 .

Lucrul mecanic specific L0 se calculeaz cu relaia :

n care :

G1 greutatea berbecului (kN) ;

G2 greutatea tijelor, corespunztoare masei M2 (kN) ;

h nlimea de cdere a berbecului (m) ;

A aria seciunii transversale a conului (m2)

Rezistenele dinamice pd obinute cu relaia 10.4 sunt mai mari dect rezistenele Rd(m) motiv pentru care rezistena dinamic calculat cu relaia (10) din capitolul 3, poate fi considerat satisfctoare .

[top]

ANEXA 11EXEMPLE PRIVIND INTERPRETAREA REZULTATELOR PENETRRII DINAMICE CU CONa. Pentru exemplificarea modului n care factorii menionai n cadrul pct. 1.17 i 1.18 pot influena asupra rezultatelor penetrrii vor fi analizate diagramele din fig. 11.1.

Diagrama a din fig. 11.1 s-a ntocmit pe baza datelor unui sondaj de penetrare efectuat ntr-un teren n care s-au interceptat mai multe straturi n forajul de control.

n diagram se evideniaz o influen redus a adncimii critice,pn la aproximativ 0,50 m de la nivelul terenului, din cauza crustei tari a solului vegetal.

De la cota -1,50 m se semnaleaz creterea rezistenei de penetrare n stratul de praf argilos plastic consistent, din cauza stratului de nisip cu urme de pietri cu ndesare medie care apare de la cota -1,80 m i care are rezisten mai mare dect stratul superior.

Apa subteran cantonat n pachetul de pmnturi nisipoase a dus la scderea rezistenei de penetrare, semnalat la cota -2,00 m, dei apa apare la -2,30 m. Scderea rezistenei la penetrare deasupra nivelului apei subterane este consecina creterii accentuar a umiditii n zona respectiv,datorit capilaritii (zona de franjuri capilare).

n stratul de pietri cu nisip, care apare de la -2,5 m, sunt interceptate lentile de nisip prfos, n dreptul crora se observ scderea accentuat a rezistenei la penetrare.

Rezistenele sporite n diagram, evideniate prin valori mari ale numrului de lovituri N10, sunt datorate particulelor mari cuprinse strat. La interpretarea diagramei aceste valori sunt eliminate.

Diagrama b din figura 11.1 evideniaz influena trecerii de la stratul superficial de praf nisipos cu rezistena la penetrare sczut la stratul mai rezistent, de nisip cu pietri, prin creterea rezistenei la penetrare de la cota -0,90 m, cu cca. 30 cm deasupra limitei de separaie dintre straturi.

n diagram, pe grosimea stratului de nisip cu pietri apar salturi brute, datorit fragmentelor mari, valori care se elimin la interpretarea diagramei.

n stratul de argil plastic moale, de la cota -4,0 m se manifest influena frecrii pmntului pe tija penetrometrului, prin creterea continu a rezistenei de penetrare (aproximat prin numrul de lovituri N10) fr a se fi modificat caracteristicile pmntului n strat. Neluarea n considerare a efectului frecrii ar atrage dup sine concluzii eronate legate de rezistena argilei.

b. Pentru delimitarea unor umpluturi afiliate, s-au executat foraje i penetrri dinamice cu PDU. n figura 11.2 este reprezentat un profil executat prin 2 foraje i 5 penetrri. n dreptul penetrrilor sunt reprezentate diagrame de penetrare i diagrama integra