NOI ABORDĂRI PRIVIND STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII ... Andrei - Rezumat... · Consolidarea probelor...

I

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI INSTALAȚII

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI

NOI ABORDĂRI PRIVIND STUDIUL

COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR CA

TEREN DE FUNDARE

- REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT -

Conducător de doctorat:

Prof. univ. em. dr.H.C. dr. ing. Anghel STANCIU

Doctorand:

ing. Andrei ILAȘ

IAȘI

2017

Cuprins

I

1 INTRODUCERE .................................................................................... 1

1.1 ASPECTE GENERALE ......................................................................................... 1

1.2 OBIECTIVELE CERCETĂRII ................................................................................. 2

1.3 STRUCTURA TEZEI DE DOCTORAT ...................................................................... 2

2 COMPRESIBILITATEA PĂMÂNTURILOR ..................................... 5

2.1 CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND COMPRESIBILITATEA PĂMÂNTURILOR ........... 5

2.2 ALCĂTUIREA PĂMÂNTURILOR ........................................................................... 5

2.3 POROZITATEA ȘI PERMEABILITATEA PĂMÂNTURILOR ......................................... 5

2.4 STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR ................................................... 6 2.4.1. Aplicabilitatea ecuațiilor constitutive și modul de determinare a

compresibilității pământurilor în Mecanica Pământurilor ..................................... 6

2.4.2. Raportul de supraconsolidare, drumul de eforturi și factorul de corecție al

modulului de deformație edometric ......................................................................... 8 2.4.3. Încercarea edometrică și curba de compresiune-porozitate ........................ 10

2.4.4. Importanța determinării presiunii de preconsolidare și de corectare a curbei

de compresiune-porozitate .................................................................................... 11 2.4.5. Consolidarea probelor de pământ argilos saturat în edometru ................... 11

2.4.6. Analogia modelării fizice a stratului de pământ argilos saturat cu încercarea

edometrică...............................................................................................................13

2.5 TEORIA CONSOLIDĂRII MONODIMENSIONALE DEZVOLTATĂ DE KARL TERZAGHI ȘI

INFLUENȚA PRESIUNII APEI DIN PORI ASUPRA COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR . 14

2.6 TASAREA MASIVELOR DE PĂMÂNT ARGILOS ȘI FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ

CORECTA PROIECTARE A FUNDAȚIILOR DE SUPRAFAȚĂ ......................................... 14

3 ÎNCERCĂRĂ DE LABORATOR ȘI IN SITU PENTRU

EVALUAREA PARAMETRILOR CARE DEFINESC

COMPRESIBILITATEA PĂMÂNTURILOR ..............................................17

3.1 CONSIDERAȚII PRIVIND APARATURA DE DETERMINARE A COMPRESIBILITĂȚII

PĂMÂNTURILOR ................................................................................................... 17

3.2 ÎNCERCAREA EDOMETRICĂ ............................................................................. 17

3.3 ÎNCERCAREA MONOAXIALĂ ............................................................................ 17

3.4 ÎNCERCAREA TRIAXIALĂ ................................................................................. 18

3.5 ÎNCERCAREA CU PLACA .................................................................................. 19

3.6 ÎNCERCAREA PRESIOMETRICĂ ȘI CEA DILATOMETRICĂ..................................... 20

3.7 ÎNCERCAREA PENETROMETRICĂ ...................................................................... 20

3.8 NECESITATEA CONCEPERII UNUI NOU ECHIPAMENT PENTRU STUDIUL

COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTULUI ÎN LABORATOR ................................................. 21

4 CONCEPȚIA, PROIECTAREA ȘI REALIZAREA

DISPOZITIVULUI (CONSOLIDOMETRUL) COMPLEX PENTRU

STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR ..............................23

4.1 INTRODUCERE ................................................................................................ 23

4.2 PREZENTAREA PRINCIPIILOR PROIECTĂRII DISPOZITIVULUI COMPLEX DENUMIT

CONSOLIDOMETRU .............................................................................................. 23

4.3 PREZENTAREA FUNCȚIONALITĂȚII CONSOLIDOMETRULUI ȘI A IMPLEMENTĂRII

PROCEDURILOR CONSACRATE .............................................................................. 23

4.4 PREZENTAREA GENERALĂ A CONSOLIDOMETRULUI ........................................ 28

Cuprins

II

4.5 PREZENTAREA DETALIATĂ A TIPURILOR DE ÎNCERCĂRI SPECIFICE

CONSOLIDOMETRULUI ........................................................................................ 30 4.5.1. Încercarea de Tipul I (încercare de tip placă în foraj cu prelevare de probă).......................................................................................................................31

4.5.2. Încercarea de Tipul II (încercare de tip placă fără perturbare) ................. 32

4.5.3. Încercarea de Tipul III (încercare de tip triaxial fără perturbare).............................................................................................................. 34

4.5.4. Încercarea de Tipul IV (încercare edometrică clasică de dimensiuni

reduse).....................................................................................................................35

4.6 PREZENTAREA ÎMBUNĂTĂȚIRILOR ȘI COMPLETĂRILOR ADUSE DISPOZITIVULUI

(CONSOLIDOMETRULUI) ................................................................................. 35

5 STUDIUL COMPARAT AL COMPRESIBILITĂȚII

PĂMÂNTURILOR ÎN CONSOLISOMETRU, EDOMETRU,

MONOAXIAL ȘI TRIAXIAL ........................................................................ 41

5.1 INTRODUCERE ............................................................................................... 41

5.2 PROPRIETĂȚILE ȘI CARACTERISTICILE FIZICE ALE ARGILEI CAOLINITICE UTILIZATE

ÎN CADRUL CERCETĂRII ...................................................................................... 47 5.2.1. Morfologia și geneza Argilei Caolinitice ..................................................... 47

5.2.2. Determinarea caracteristicilor fizice ale Argilei Caolinitice

utilizate.................................................................................................... ............... 47 5.2.3. Centralizarea caracteristicilor fizice determinate ale Argilei Caolinitice

utilizate.................................................. ................................................................ 48

5.3 TEHNICA PREGĂTIRII PROBELOR CONSOLIDOMETRULUI .................................. 48

5.4 ÎNCERCAREA DE TIPUL I ȘI TIPUL IV ............................................................... 50 5.4.1. Încercarea de Tipul I.A (determinarea curbei de compresiune-

consolidare).............................................................................................................51 5.4.2. Încercarea de Tipul I.B (prelevarea epruvetei și confecționarea probelor

edometrice specifice încercării de Tipul IV) ......................................................... 52

5.4.3. Determinarea presiunii de preconsolidare prin metodele actuale, pe probe reconstituite în consolidometru, la presiune impusă ............................................. 53

5.4.3.1. Prezentarea metodelor de determinare a presiunii de

preconsolidare implementate în cadrul cercetării ................................................. 53 5.4.3.2. Centralizarea valorilor presiunii de preconsolidare determinate

prin metodele implementate în cadrul cercetării ................................................... 53

5.4.3.3. Concluzii asupra actualelor metode de determinare a presiunii de preconsolidare implementate în cadrul cercetării pe probe reconstituite ......... 54

5.4.4. Analiză comparativă privind alura curbelor de C-T/C-P și a parametrilor care

caracterizează compresibilitatea pământurilor, pe probe edometrice de diferite dimensiuni................................................................................................................55

5.4.5. Încercarea de tipul I.C (polizarea bazei după prelevarea

epruvetei).................................................................................................................55 5.4.6. Încercarea de Tipul I.D (încercarea propriu-zisă de tip placă în foraj, pe o

probă perturbată de extragerea epruvetei) ........................................................... 56

5.4.6.1. Trasarea curbei efort-deformație (E-D) pentru încercarea de Tipul I și determinarea parametrilor mecanici specifici încercării cu placa ........ 56

5.4.6.2. Determinarea modulului de deformație edometric pe probele

edometrice specifice încercării de Tipul IV .......................................................... 58 5.4.6.3. Analiză comparativă privind raportul dintre e din încercarea de

Tipul I și Eoed/M din încercarea de Tipul IV pentru determinarea valorilor lui M0.............................................................................................................................58

Cuprins

III

5.4.6.4. Constatări privind raportul dintre E, Eoed/M și M0 (încercarea de

Tipul I)................................................................................................................... . 58

5.5 ÎNCERCAREA DE TIPUL II ................................................................................ 61 5.5.1. Încercarea de Tipul II.A (evaluarea curbei de compresiune-tasare)..................................................................................................... ................ 62

5.5.2. Încercarea de Tipul II.B (încercarea propriu-zisă de tip placă în foraj fără

perturbare) ............................................................................................................ 62 5.5.2.1. Trasarea curbei efort-deformație (E-D) pentru încercarea de

Tipul II și determinarea parametrilor mecanici specifici încercării cu placa ....... 62

5.5.2.2. Analiză comparativă privind raportul dintre E din încercarea de Tipul II și Eoed/M din încercarea de Tipul IV pentru determinarea valorii lui M0 . 64

5.5.2.3. Constatări privind raportul dintre E, Eoed/M și M0 (încercarea de

Tipul II)....................................................................................................................65 5.5.2.4. Trasarea curbei de compresiune-tasare (C-T) pentru încercarea

de Tipul I și Tipul II în baza metodei stratului echivalent a lui Țîtovici comparativ

cu cea a probelor edometrice de Tipul IV și prezentarea comparativă a indicatorilor mecanici M și mv ................................................................................................... 65

5.5.2.5. Analiză comparativă privind raportul dintre M stabilit pe baza

metodei lui Țîtovici pentru încercările de Tipul I, Tipul II și Eoed/M din încercările de Tipul IV pentru determinarea valorii lui M0.......................................................67

5.5.2.6. Constatări privind raportul dintre M stabilit pe baza metodei lui

Țîtovici pentru încercările de Tipul I, Tipul II și Eoed/M din edometru și valoarea reazultată a lui M0 ................................................................................................. 68

5.6 ÎNCERCAREA DE TIPUL III ............................................................................... 68 5.6.1. Încercarea de Tipul III.A (evaluarea curbei de compresiune-

tasare)......................................................................................................................70 5.6.2. Încercarea de Tipul III.B (încercarea propriu-zisă de tip triaxial fără

perturbare) ............................................................................................................ 70

5.6.2.1. Trasarea curbei caracteristice pentru încercarea de Tipul III.B și determinarea parametrilor mecanici specifici ................................................... 71

5.6.2.1.1. Trasarea curbei de compresiune-tasare (C-T) pentru

încercarea de Tipul III.B și determinarea modulilor de deformație analog celor edometrici.............................................................................................................. . 71

5.6.2.1.2. Trasarea curbei deviator-deformație specifică pentru

încercarea de Tipul III.B și determinarea modulilor de deformație liniară analog încercării triaxiale ................................................................................................ 72

5.6.2.2. Determinarea raportului dintre modulii de deformație liniară

analog încercării triaxiale și modulii de deformație analog celor edometrici pentru încercarea de Tipul III.B ....................................................................................... 73

5.6.3. Încercarea de compresiune triaxială clasică ............................................... 74

5.6.4. Încercarea de compresiune monoaxială clasică .......................................... 76

5.6.5. Analiză comparativă între M/E determinați pe baza încercării de tipul T III.B

și E determinat pe baza încercării triaxiale respectiv monoaxiale clasice ............ 78

5.7 CONCLUZII CU PRIVIRE LA REZULTATELE PROGRAMULUI DE CERCETARE.......... 78

6. ASPECTE PRIVIND MODELAREA NUMERICĂ PENTRU STUDIUL

COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR SUPUSE ÎNCĂRCĂRILOR

AXIALE ............................................................................................................79

6.1 INTRODUCERE ................................................................................................ 79

6.2 ANALIZA COMPUTERIZATĂ A ÎNCERCĂRILOR EFECTUATE PRIN INTERMEDIUL

CONSOLIDOMETRULUI .......................................................................................... 79

Cuprins

IV

6.2.1. Implementarea setărilor generale și convenția de semne în Plaxis

2D............................................................................................................ ............... 79 6.2.2. Prezentarea modelelor de calcul utilizate în analiza computerizată efectuată

prin intermediul programului de calcul geotehnic Plaxis 2D -

v9.0.......................................................................................................... ............... 80 6.2.2.1. Modelul mohr-coulomb în plaxis 2d - v9.0 ............................. 80

6.2.2.2. Modelul hardening soil în plaxis 2d - v9.0 .............................. 80

6.2.2.3. Modelul soft soil creep în plaxis 2d - v9.0 .............................. 80 6.2.3. Prezentarea generală a modelării încercărilor specifice Consolidometrului în

programul de calcul geotehnic Plaxis 2D - v9.0 ................................................... 80

6.2.4. Prezentarea rezultatelor calculului modelarii numerice al incercărilor ..... 81 6.2.4.1. Modelarea încercării de Tipul IV (încercare edometrică clasică

de dimensiuni reduse)...............................................................................................81

6.2.4.2. Modelarea încercării de Tipul I (încercare de tip placă în foraj

cu prelevare de probă).............................................................................................82

6.2.4.3. Modelarea încercării de Tipul II (încercare de tip placă fără

perturbare) ............................................................................................................ 84 6.2.4.4. Modelarea încercării de Tipul III (încercare de tip triaxial fără

perturbare) ............................................................................................................ 86

6.3 CONCLUZIILE MODELĂRII NUMERICE CU PROGRAMUL DE

CALCUL GEOTEHNIC PLAXIS 2D.................................................................87

7 CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUȚII PERSONALE.

VALORIFICAREA REZULTATELOR. DEZVOLTĂRI

ULTERIOARE.................................................................................................. 89

7.1 CONCLUZII GENERALE ................................................................................... 89

7.2 CONTRIBUȚII PERSONALE ............................................................................... 91

7.3 VALORIFICAREA REZULTATELOR .................................................................... 92

7.4 POSIBILITĂȚI ULTERIOARE DE CERCETARE ...................................................... 93 BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ ............................................................ 95

Introducere

1

1.1 ASPECTE GENERALE

Compresibilitatea pământurilor este dependentă de un grup de factori greu de

integrat într-un calcul de interacțiune, mai ales în cazul celor coezive. În practica

curentă a laboratoarelor geotehnice studiul compresibilității pământurilor se

realizează prin intermediul încercării edometrice, în urma căruia se obține, în

primă fază, curba de C-T asemenea obținerii curbei caracteristice a oțelului.

Fundamentul încercării la compresiune a pământurilor devenit mai

târziu cunoscut sub numele de încercarea edometrică, a fost stabilit de Karl

Terzaghi, în 1925, când a publicat studiul teoriei consolidării, în cartea aniversară

Erdbaumechanik auf Bodenphysikalisher Grundlage. Faimosul studiu i-a adus

acestuia titlul de părintele Mecanicii Pământurilor și l-a marcat ca fiind liderul

unei noi ramuri a ingineriei civile, denumită Mecanica Pământurilor. De atunci

cercetările s-au axat pe argumente pro și contra privind metodele de testare

respectiv aparatura de încercare și nu pentru a concepe un aparat/echipament/

dispozitiv care să reproducă cât mai fidel comportarea pământului in situ supus

la compresiune, cu valori ale parametrilor determinați cât mai apropiați de cei

reali. Astfel, una din problemele reale ale domeniului constă în imposibilitatea

de a concepe un dispozitiv de laborator relativ ușor de manipulat care să simuleze

modul real de comportare al pământului in situ fără a implica costuri exagerate.

De la începutul anilor 1950, dezvoltarea calculului asistat de calculator

prin intermediul programelor de element finit se află într-o continuă ascensiune

datorită sistemelor informatice care devin tot mai performante. Aceste softuri au

devenit în timp un partener de nădejde în calculul de proiectare al lucrărilor

specifice ingineriei geotehnice datorită rapidității cu care pot efectua diverse

calcule. Doar că, datele de intrare în programele de calcul sunt de fapt acei

parametri, determinați în condiții și cu aparatură de laborator. Aparatură care

prin imposibilitatea sa de a reproduce comportamentul pământului in situ,

dată de natura concepției sale sau generată de factorii externi acesteia, poate

să ducă la obținerea unor valori ale parametrilor determinați care, fie să

supradimensioneze afectând factorul economic, fie să subdimensioneze

punând în primejdie siguranța prin apariția tasărilor diferențiate peste

limita admisibilă.

Rezultă din cele prezentate, necesitatea, ca simultan cu

perfecționarea și implementarea în practica de proiectare a metodelor

moderne de calcul și de analiză a construcțiilor, să se realizeze și să se

perfecționeze metodologiile și aparatura clasică, de stabilire a parametrilor

fizico-mecanici ai pământurilor, ce au apărut ca necesități a metodelor

clasice, pentru a corespunde sensibilității și nivelurilor de precizie ale

cerințelor actuale.

Introducere

2

1.2 OBIECTIVELE CERCETĂRII

Prin intermediul încercărilor de laborator se urmărește dezvoltarea unor

instrumente practice și analitice cu scopul de a promova un echipament de

laborator care să ofere posibilitatea determinării cu o exactitate mult mai mare

parametrii care definesc compresibilitatea pământurilor și energiile

complementare de deformație ale acestora.

Obiectivele tezei de doctorat stabilite prin tema de cercetare sunt: ➢ Incercări de probă pentru perfecționarea echipamentului de concepție

originală (Consolidometru) prin intermediul căruia să se realizeze studii

experimentale privind determinarea indicilor mecanici care caracterizează

compresibilitatea pământurilor;

➢ Efectuarea unor analize comparative pentru a se evidenția diferențele care apar

între valorile parametrilor compresibilității pământurilor determinați prin

intermediul încercărilor specifice echipamentului propus, care permit dezvoltarea

stării de eforturi și deformații în proba de pământ asemenea celei in situ, și a

edometrului clasic, a cărei probe încercate are deformațiile laterale complet

împiedicate și care suportă în prealabil un drum de eforturi, diferit de cel din situ,

cu impact asupra structurii sale;

➢ Pe baza încercărilor comparative, echipament propus – încercare edometrică

clasică, se va determinarea sensului și mărimea aproximațiilor introduse în practica

actuală după următorul plan:

• analiza metodologiilor existente în literatura de specialitate, privind estimarea

presiunii de preconsolidare;

• evaluarea rezultatelor studiu comparat al compresibilității pământurilor pe

baza încercării edometrice în sensul unei mai bune corespondențe cu

rezultatele încercării in situ;

• evaluarea coeficienților M0 din clasica încercare, E = M0 · M, utilizați pentru

corecția modulului de deformație edometrică care actualmente au valori

supraunitare, ceea ce aparent contravine sensului fizic și raționamentului

teoretic;

• prelucrarea rezultatelor obținute și analiza veridicității constatărilor;

➢ Analize comparative pentru evidențierea stării de eforturi și deformații, în

cadrul încercărilor specifice echipamentului utilizat și edometrul clasic;

➢ Realizarea unui studiu numeric cu privire la influența pe care o are drumul de

eforturi asupra valorilor obținute în cadrul laboratorului prin încercări de

compresiune în edometru;

1.3 STRUCTURA TEZEI DE DOCTORAT

Prezenta teză de doctorat cuprinde șapte capitole, în care sunt evidențiate aspecte

cu privire la evaluarea parametrilor care cuantifică compresibilitatea

pământurilor, precum și tratarea liniilor directoare prezentate anterior:

Capitolul I – Introducere: sunt prezentate aspectele generale respectiv

motivația și obiectivele cercetării compresibilității pământului prin intermediul

unui dispozitiv de concepție originală. Ulterior se oferă cadrul general al

studiului prin intermediul unei prezentări succinte a structurii prezentei cercetări.

Introducere

3

Capitolul II – Compresibilitatea pământurilor: cuprinde prezentarea

fundamentală al aspectelor teoretice ale compresibilității pământurilor. Se

argumentează caracterul complex și unicat al comportării pământurilor. Se

evidențiază factorii care au contribuit la formarea pământului în urma proceselor

din natură, urmată de prezentarea legăturii dintre modul de comportare și acești

factori. Se prezintă parametrii care caracterizează pământul din punct de vedere

fizic, legătura dintre aceștia și influența pe care o au asupra compresibilității.

Se evidențiază factorii precum raportul de supraconsolidare, drumul de

eforturi, ce pot influența alura curbei de C-T/C-P, variația valorilor indicilor

proprietăților mecanice sau chiar obținerea unor valori diferite de cele reale. Sunt

prezentați indicii care caracterizează compresibilitatea pământurilor, legătura

dintre aceștia și se oferă argumente pentru care M0 ar avea valori subunitare sau

supraunitare. Este subliniată importanța preciziei în determinarea presiunii de

preconsolidare și influența acesteia asupra corecției curbei de C-P. Este

evidențiat procesul de consolidare al probelor de pământ argilos saturat în

edometru, urmat de analogia modelării fizice a stratului de pământ argilos din

situ cu principiile încercării edometrice. Se prezintă teoria consolidării

monodimensionale dezvoltate de Karl Terzaghi, urmată de prezentarea factorilor

ce guvernează tasarea masivelor de pământ argilos.

Capitolul III – Încercări de laborator și in situ pentru evaluarea

parametrilor care definesc compresibilitatea pământurilor: sunt prezentate

detaliat metodologiile încercărilor actuale pentru determinarea directă și/sau

indirectă a parametrilor care caracterizează compresibilitatea pământurilor în

laborator și in situ. Se prezintă pentru fiecare tipologie de încercare modul de

efectuare, forma probelor, indicii geotehnici, curbele caracteristice, relații de

calcul, avantaje și dezavantaje. În finalul capitolului se argumenează necesitatea

conceperii unui nou dispozitiv pentru studiul compresibilității pământurilor în

laborator, care să integreze principiile încercării in situ cu cele din laborator.

Capitolul IV – Concepția, proiectarea și realizarea dispozitivului

(Consolidometrul) complex pentru studiul compresibilității pământurilor: este

dedicat prezentării exclusive a Consolidometrului. Se prezintă principiile care

stau la baza proiectării dispozitivului. Se prezintă similitudinea încercărilor

Consolidometrului cu a încercării edometrice, triaxiale, cu placa, dar și

implementarea procedurilor acestora în cadrul încercărilor specifice

dispozitivului. Se evidențiază la nivel general și detaliat, cu planșe,

Consolidometrul și piesele componente. Se prezintă în detaliu tipurile de

încercări specifice Consolidometrului și dimensiunile probelor ce pot fi

încercate. În finalul capitolului sunt reliefate îmbunătățirile și completările aduse

de doctorand Consolidometrului, cu fotografii de prezentare și schițe.

Capitolul V – Studiul comparat al compresibilității pământurilor în

Consolidometru, edometru, monoaxial și triaxial: este dedicat exclusiv părții

experimentale din cadrul proiectului de cercetare doctorală. Capitolul debutează

cu prezentarea detaliată a programului experimental, urmată de prezentarea

Introducere

4

argilei caolinitice din punct de vedere morfologic și de prezentarea detaliată a

unor încercări de laborator efectuate cu scopul de a evidenția caracteristicile

argilei caolinitice utilizate, completată de o centralizare a rezultatelor susținută

de datele găsite în literatura de specilitate. Se prezintă tehnica pregătirii probelor

reconstituite din argilă caolinitică.

În continuare se evidențiază prima parte a programului experimental

propriu-zis constituit din încercarea de Tipul I și Tipul IV. În cadrul acesteia a

fost integrată o analiză comparativă privind parametrii curbelor C-T/C-C

rezultate din consolidarea pastei în Consolidometru-edometru. Tot aici a fost

integrată o analiză experimentală pentru determinarea presiunii de

preconsolidare prin unsprezece metode grafo-analitice actuale pe probe de

diferite dimensiuni și diferite programe de încărcare. De asemeni a fost integrată

o analiză comparativă privind alura curbelor C-T/C-P și a parametrilor de

compresibilitate pe probe edometrice de diferite dimensiuni. Se prezintă curba

efort – deformație a încercării de Tipul I cu determinarea parametrilor

carcteristici încercării cu placa și determinarea Eoed pe probele încercării de Tipul

IV, urmată de determinarea lui M0 pe baza raportului E/Eoed și ai modulilor

încercării monoaxiale Eo, Es.

În a doua parte a programului experimental, constituită din încercarea de

Tipul II, se prezintă curba efort-deformație și se determină M0 pe baza raportului

dintre E din încercarea de Tipul II și Eoed din încercarea de Tipul IV. Ulterior în

baza metodei stratului echivalent a lui Țâtovici, se trasează curba C-T a încercării

de Tipul II, comparativ cu cea a încercării de Tipul I și Tipul IV pentru

determinarea raportului M din Consolidometru și Eoed din edometru, completată

de analiza comparativă a lui ε, Mi, mvi pentru Tipul II, Tipul I și Tipul IV.

În a treia parte a programului experimental, constituită din încercarea de

Tipul III pentru care se trasează, atât curba C-T pentru determinarea lui M, cât și

curba deviator – deformație specifică pentru determinarea lui Ei, E50, Ef. După

consolidarea unei probe consolidate după specificul încercării de Tipul III se

prelevează și se efectuează o încercare triaxială (Ei, E50, Ef) și monoaxială clasică

(Eo, Es). S-a urmărit valoarea subunitară sau supraunitară a raportului dintre toți

acești moduli. Capitolul se încheie cu o centralizare a rezultatelor.

Capitolul VI – Aspecte privind modelarea numerică pentru studiul

compresibilității pământurilor supuse încărcărilor axiale: este dedicat exclusiv

părții de modelare numerică pentru crearea unei imagini de ansamblu asupra

modului de comportare al probelor de pământ în Consolidometru. Se evidențiază

descrierea modelelor de calcul utilizate, a modului de implementare în program

al încercărilor și al prezentării rezultatelor. S-a efectuat o analiză comparativă a

Tipului IV prin trei modele de calcul.

Capitolul VII – Concluzii generale. Contribuții personale.

Valorificarea rezultatelor. Dezvoltări ulterioare: sunt relevate concluziile

generale ale studiului, constribuțiile personale, valorificarea rezultatelor prin

publicări și redactarea unui brevet și enunțarea unor direcții de cercetare viitoare.

Compresibilitatea Pământurilor

5

2.1 CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND COMPRESIBILITATEA

PĂMÂNTURILOR

Proprietatea pământurilor de a se deforma este definită în Mecanica

Pământurilor prin noțiunea de compresibilitate (Stanciu & Lungu, 2006).

Procesul de evoluție în timp a deformării datorită reducerii

volumului de pori, sub acțiunea unei solicitări exterioare constante,

constituie consolidarea pământurilor și se datorează eliminării parțiale a

apei din pori, succedat de reducerea presiunii acesteia până la o valoare

nulă (Lungu, et al., 2013).

Tasarea fundațiilor și a terasamentelor sub încărcări reprezintă una

dintre provocările cu care se confruntă în mod constant inginerii

geotehnicieni. Menționăm faptul că proiectarea structurală este

dependentă de efortul depus pentru a preveni sau cel puțin pentru a limita

tasarea la o valoare admisibilă care să nu pericliteze sistemul structural al

construcției.

2.2 ALCĂTUIREA PĂMÂNTURILOR

Structura pământului depinde de următorii factori (Stanciu & Lungu,

2006):

➢ mărimea și forma particulelor solide;

➢ compoziția chimico-mineralogică a particulelor solide;

➢ alcătuirea și proprietățile fazei lichide și gazoase;

➢ interacțiunea dintre faza solidă, lichidă și gazoasă:

Textura pământului este dependentă de o serie de factori care

concură la distribuția geometrică și spațială, a particulelor și a golurilor,

generându-se următoarele tipuri principale de texturi funcție de fracțiunea

de solid anorganic (Stanciu & Lungu, 2006):

➢ texturi afânate;

➢ texturi stratificate specifice alternanței a două straturi;

➢ texturi compacte specifice argilelor.

Prin urmare, rezultă că pământurile au caracteristici fizice,

chimice, mineralogice și biologice, iar cunoașterea științelor precum este

geologia, chimia, fizica și biologia ajută la buna înțelegere a proprietăților

principale ale pământurilor (Gussone, et al., 2016; Itps, 2015).

2.3 POROZITATEA ȘI PERMEABILITATEA PĂMÂNTURILOR

Un volum de pământ este compus din particule solide ce formează o

structură poroasă (Arora, 2004), iar porii care nu sunt umpluți cu apă sau


6

alt lichid, sunt umpluți cu aer sau un alt gaz (Venkatramaiah, 2006),

(Figura 2.1a). Porii din masa pământului pot fi umpluți în proporții

diferite cu aer și apă Figura 2.1b), pot fi umpluți numai cu apă în cazul

pământurilor saturate (Figura 2.1c) sau se pot considera a fi umpluţi doar

cu aer în cazul celor uscate (Figura 2.1d).

Figura 2.1 – Constituenții pământului respectiv sistemul trifazic/sistemul bifazic

2.4 STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR

Fundația ca parte integrantă a clădirilor asigură stabilitatea ansamblului

structural prin preluarea eforturilor de la structură și transmiterea lor la

terenul de fundare (Boikoa & Alhassanb, 2013).

2.4.1. Aplicabilitatea ecuațiilor constitutive și modul de determinare

a compresibilității pământurilor în Mecanica Pământurilor

Mecanica Pământurilor, prin eliminarea oricărei stări de presiuni

preexistente, admite că prin acțiunea forțelor de suprafață transmise de

fundații, ziduri de sprijin, etc., la un punct oarecare al semispațiului sau

semiplanului, aflat în zona de influență a forțelor, acesta, se va deplasa

din locația inițială într-o locație nouă. Distanța dintre aceste locații este

determinată de raportul dintre intensitatea acțiunii și rezistențele

mecanice ale pământului în cauză. Acest aspect admite existența

interdependenței dintre tensiuni (σ) și deformații specifice (ε) în masivul

de pământ.

Stabilirea ecuațiilor constitutive sau fizice dintre cei doi tensori

principali [Tσ] și [Tε] se realizează în cele mai multe cazuri, în laborator

prin încercări specifice asupra unor probe confecționate din materialul

analizat, obținându-se astfel proprietățile fizico-mecanice respectiv

indicatorii proprietăților mecanice și raportul tensiuni/deformații (Budhu,

2011; Wood, 2009).

În Figura 2.7 este prezentat modul de obținere și alura curbei

caracteristice rezultată dintr-o probă fasonată de oțel moale supusă la

compresiune monoaxială (Figura 2.7a) respectiv pe cea a unui pământ

argilos (pământ cu structură elastică) rezultată în urma solicitării la


7

compresiune în edometru (Figura 2.7b), cu scopul de a evidenția

diferențele dintre acestea.

Figura 2.7 – Modul de obținere a curbei caracteristică a oțelului/pământului (Stanciu &

Lungu, 2006)

Se deduce că E ≠ Mi, E - pe baza deformațiilor elastice, iar Mi – pe

baza deformațiilor elastice și plastice/remanente, respectiv E – probele au

deformare laterală liberă, iar Mi – probele au deformații laterale complet

împiedicate, în loc de parțial împiedicate (Terzaghi, et al., 1996;

Xiangtao, et al., 2015).

Prin urmare, Mecanica Pământurilor adoptă metodologiile și

ipotezele specifice Teoriei Elasticității, având ca obiect de studiu

semispațiul și semiplanul. Astfel, pământul este asimilat ca un corp

continuu, izotrop și omogen, aplicându-i-se metode specifice mecanicii

corpurilor continue deformabile, păstrând în cadrul proceselor analizate


8

doar trăsăturile determinante (Stanciu & Lungu, 2006; Hai-Sui, 2006;

Das, 2008; Kaunda, 2014). Deși, în realitate, masivul de pământ este un

mediu natural, discontinu, eterogen și anizotrop (Teodorescu, 1984).

În acest sens, în analiza computerizată, criteriul principal care decide

asupra autenticității modelului de calcul este gradul în care reușește să

introducă în relația tensiune-deformație specifică, neliniaritatea și

neomogenitatea specifică pământurilor (Vaicum, 1988).

2.4.2. Raportul de supraconsolidare, drumul de eforturi și factorul

de corecție al modulului de deformație edometric

Raportul dintre presiunea de preconsolidare (σ`p), determinată din

încercarea edometrică, și presiunea efectivă de consolidare (σγz) oferă

posibilitatea obținerii coeficientului de preconsolidare/raportului de

supraconsolidare (RSC), (Venkatramaiah, 2006), (Figura 2.8).

Figura 2.8 – Tipuri de probe funcție de raportul de supracons., (Stanciu & Lungu, 2006)

Înfluența asupra rezultatelor de laborator (încercării edometrice)

respectiv a valorii indicilor care definesc compresibilitatea pământurilor

pornește de la prelevarea/recoltarea din masivul de pământ (Pant, 2007;

Chen, 2000), transportul pământului până în laborator, depozitarea până

la încercare și confecționarea probelor (Clayton, 2011; Tong, 2011), la

care se mai poate adăuga recomprimarea în aparatura de laborator care

nu poate simula condițiile reale de comportare in situ (Figura 2.9),

(Sohail, et al., 2012; Monkul & Ozden, 2007; Kontopoulous, 2005).

(Bobei & Locks J., 2013) afirmă că prin procedeele actuale este

imposibil a se evita perturbarea probelor, iar (Radaszewski & Stefaniak,

2015) sugerează că este necesară optimizarea metodelor actuale de

determinare a compresibilității pământurilor, deoarece, obținerea unor

rezultate experimentale eronate, ca urmare a metodelor de

investigare/determinare este inacceptabilă.


9

Figura 2.9 – Prelevarea/confecționarea probelor

În Figura 2.10 este evidențiat modul în care perturbarea probelor

influențează aliura curbei de C-T și implicit a curbei de C-P.

Figura 2.10 – Aliura curbei de C-T funcție de calitatea probelor, (Wiliam, 2014)

Figura 2.11 exemplifică modificările care apar datorită acestor

procese în structura probei de pământ normal consolidate din punct de

vedere a porozității, excluzând presiunile capilare.

Figura 2.11 – Curba de compresiune-porozitate in situ/laborator pentru un pământ

normal consolidat (Stanciu & Lungu, 2006)


10

În cadrul încercărilor edometrice, probele au deformația laterală

complet împiedicată (Terzaghi, et al., 1996; Xiangtao, et al., 2015), din

cauza inelului metalic, pe când in situ pământul are deplasarea laterală

parțial împiedicată de pământul din jur, ceea ce înseamna că proba

edometrică ar trebui să aibă o compresibilitate mai mică și o rezistență

mecanică superioară pământului in situ. Totuși relația de determinare a

modulului de deformație liniar (Ecuația 2.17) este în condradictoriu cu

acest fapt fizic, deoarece factorul de corecție al modulului de deformație

edometric (M0) este supraunitar, în loc să fie subunitar (Ecuația 2.18).

MME 0 (Ecuația 2.17)

1

21

2

0M (Ecuația 2.18)

unde:

ν – coeficientul lui Poisson cu valori cuprinse între 0.42-0.27 conform

(*STAS 3300/2, 1985).

Prin urmare, apare dualitatea următoarei contradicții M0>1

sau M0<1:

a. M0 > 1 → E > M deci proba edometrică are o compresibilitate mai

mare și o rezistență mai mică decât cea a pământului in situ,

datorită posibilelor tulburări pe care le suportă proba pe traseul

parcurs, ce ar susține ideea că acest traseu produce degradarea

structurală și afectează rezistența probei;

b. M0 < 1 → E < M deci proba edometrică are o compresibilitate mai

mica și o rezistență mai mare decât cea a pământului in situ, din

cauza deformațiilor laterale complet împiedicate, ce ar duce la o

sporire a rezistențelor la compresiune a pământurilor.

Perturbarea sau deranjarea structurii probei edometrice constituie

motivul pentru care curba de compresiune-porozitate se corectează grafic

prin intermediul metodologiilor acceptate prin norme și reglementări

naționale/internaționale, iar veridicitatea acestor corecții depinde de

precizia cu care presiunea de preconsolidare (σ`p) este determinată

(Jamiolkowski, et al., 1985).

2.4.3. Încercarea edometrică și curba de compresiune-porozitate

Cum ε=f(σ`), respectiv e=f(σ`), (Figura 2.13), prin calcul se determină

indicele porilor final a probei (Ecuația 2.20), corespunzător fiecărei trepte

de încărcare și se reprezintă curba compresiune-porozitate, care conține

în abscisă presiunea (σ`) și în ordonată indicele porilor (e).


11

Figura 2.13 – Relația deformație specifică/indicele porilor

)1()( 00

0 eh

hee i

ii

(Ecuația 2.20)

unde: e0 – indicile porilor inițial in situ;

Δhi/h – tasarea specifică corespunzătoare unei presiuni pi;

Pe baza curbei de compresiune-porozitate se determină o serie de

parametri/mărimi fizice/indici, care definesc/caracterizează

compresibilitatea probei edometrice respectiv a pământului, cum ar fi:

indicele de compresiune (Cc)/indicele de recompresiune (Cr), modulul de

deformație edometric (M), coeficientul de compresibilitate volumică (mv)

și coeficientul de compresibilitate liniară (av).

2.4.4. Importanța determinării presiunii de preconsolidare și de

corectarea curbei de compresiune-porozitate

Corecta determinare a presiunii de preconsolidare (σ`p) reprezintă cheia

în obținerea unor valori reale a indicatorilor compresibilități probelor de

pământ (Katarzyna & Alojzy, 2010). Dificultatea determinării acestei

presiuni, își are originea de la faptul că poate fi egală sau nu cu sarcina

geologică (σγz), (Figura 2.8 – Capitolul 2.4.2).

2.4.5. Consolidarea probelor de pământ argilos saturat în edometru

Încercarea de compresiune-consolidare a unei probe edometrice de

pământ argilos saturat, are ca scop evidențierea relației dintre tasare și

timpul în care se produce aceasta, ca urmare a solicitării cu o încărcare de

intensitate constantă (Maryam, 2012), adică prin intermediul tasărilor

maxime (Δhi) sunt determinate tasările specifice (εi) aferente timpului (ti).

Variația în timp a tasării sub fiecare treaptă de încărcare se

reprezintă grafic prin curba de compresiune-consolidare, utilizând

Metoda Casagrande (1938) sau semilogaritmică (Figura 2.15), care are în

ordonată tasările specifice (εt%) corespunzătoare timpului (ti) la scară


12

normală și în abscisă timpul (t) corespunzător tasărilor specifice (εt%) la

scară logaritmică; respectiv prin Metoda Taylor (1948) sau rădăcinii

pătrate, care are în ordonată tasările specifice (εt %) și în abscisă radical

din timp (ti).

Figura 2.15 – Stadiile procesului de consolidare în reprezentarea Casagrande și

regiunile de desaturare conform McQueen și Miller (1974)

Procesul de consolidare sau de stabilizare a tasărilor are loc pe

parcursul a trei stadia (Figura 2.15), după cum urmează:

➢ stadiul I: este constituit din tasarea imediată sau instantanee;

➢ stadiul II: este constituit din tasarea primară, care se datorează

deformațiilor neelastice plastice/remanente (Figura 2.16);

Figura 2.16 – Variația presiunii apei din pori sub treapta de încărcare

➢ stadiul III: este constituit din tasarea secundară.


13

2.4.6. Analogia modelării fizice a stratului de pământ argilos saturat

cu încercarea edometrică

Se consideră un strat de pământ argilos saturat, de înălțime H, cuprins la

partea superioară și inferioară de câte un strat de nisip, asupra căruia se

produce o creștere instantanee a presiuni totale, cu un spor de presiune

(Δσ), (Ishibashi & Hazarika, 2015; Budhu, 2000), (Figura 2.17).

Figura 2.17 – Variația presiunilor într-un strat de pământ argilos saturat, (Das, 2006)

Pe parcursul transferului de presiune de la faza lichidă la cea

solidă, are loc modificarea grosimii stratului de pământ argilos, ca urmare

a drenării apei/scăderii presiunii apei din pori.


14

2.5 TEORIA CONSOLIDĂRII MONODIMENSIONALE

DEZVOLTATĂ DE KARL TERZAGHI ȘI INFLUENȚA

PRESIUNII APEI DIN PORI ASUPRA COMPRESIBILITĂȚII

PĂMÂNTURILOR

Proba încercată în edometru se asimilează cu un strat de pământ

compresibil de înălțime finită asupra căruia, la partea superioară, se

acționează prin intermediul tălpii unei fundații circulare cu o presiune

activă (Δσ`) uniform distribuită, iar la partea inferioară este mărginit de

un strat de rocă incompresibil (Figura 2.18). Mai exact, proba edometrică,

se asimilează unei coloane de pământ, din stratul compresibil, de pe

direcția verticalei centrului fundației, care datorită simetriei poziției și a

încărcării, se acceptă că deformațiile laterale sunt împiedicate, adică ε2=

ε3=0.

În ceea ce privește tensiunea verticală, aceasta, se consideră a fi

constantă pe direcție verticală, ca urmare a raportului mare dintre

suprafața de încărcare și grosimea stratului compresibil. Prin urmare,

încercarea edometică urmărește cuantificarea efectelor/a tasării

pământului de sub fundație, acționat de încărcările transmise de aceasta și

nu a efectului per ansamblu asupra masivului de pământ.

Figura 2.18 – Principiul de la baza încercării edometrice

2.6 TASAREA MASIVELOR DE PĂMÂNT ARGILOS ȘI

FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ CORECTA

PROIECTARE A FUNDAȚIILOR DE SUPRAFAȚĂ

Convențional, deformarea masivelor de pământ argilos, asemenea

probelor încercate în edometru, este compusă din tasarea imediată (si),

tasarea primară sau consolidarea (sc) și consolidarea secundară (ss), cu

mențiunea că în cazul acestora apare o a patra componentă denumită


15

tasare cauzată de deplasarea laterală (sl). Astfel că tasarea totală (st) a unui

masiv de pământ argilos încărcat cu un spor de presiune (Δσ) este

compusă din suma celor patru componente (Ecuația 2.44), (Walker, 2006;

Ishibashi & Hazarika, 2015).

ls

ss

cs

is

ts (Ecuația 2.44)

În cadrul proiectării fundațiilor de suprafață, respectiv stabilirea

adâncimi de fundare și a dimensiunilor în plan, se urmărește ca tasarea

estimată s(p) (Ecuația 2.45) să nu depășească tasarea admisibilă s(a) (Chen,

2000), (Ecuația 2.46).

)()()( pppcp sss (Ecuația 2.45)

)()( ap ss (Ecuație 2.46)

Obiectivul limitării tasărilor finale este de a adapta viitoarea

construcție la terenul de fundare, pentru a nu fi atinse sau depășite în

exploatare starea limită de exploatare normală (SLEN) și/sau pe cea de

capacitate portantă (SLCP), (Kulhawy & Mayne, 1990), (Figura 2.20).

Figura 2.20 – Stadiile de lucru ale fundațiilor de suprafață (Stanciu, și alții, 2006; Lungu,

și alții, 2013)


16

Prin urmare, metodele de estimare a tasărilor s(p) pe baza Legi

lui Hooke și a Ecuației Boussinesq, care evaluează relația dintre starea de

tensiuni și deformații prin considerarea pământului ca fiind elastic,

omogen, izotrop utilizând modulul de deformație liniar (E) și indicele de

compresiune (Cc), se poate aplica doar pe palierul presiunilor mici în care

comportarea pământului poate fi aproximată cu cea liniar-deformabilă

(Stanciu & Lungu, 2009). Totuși efectul perturbator al drumului de

eforturi (Capitolul 2.4.2) este mai dominant la presiuni mici.

Încercări de laborator și in situ pentru evaluarea parametrilor care definesc compresibilitatea pământurilor

17

3.1 CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND COMPRESIBILITATEA

PĂMÂNTURILOR

Studiul compresibilității pământurilor se poate realiza în laborator prin

încercarea edometrică, monoaxială și triaxială sau in situ prin încercarea

cu placa, presiometrică/dilatometrică și penetrometrică.

3.2 ÎNCERCAREA EDOMETRICĂ

Procedura se bazează pe dispunerea unor probe cilindrice, confecționate

din pământ netulburat prelevat din amplasament, cu dimensiunile

standardizate de Ø = 7.00 [cm] și h = 2.00 [cm] în aparatura denumită

Edometru.

Proba astfel confecționată este dispusă într-un inel metalic (ștanță),

care permite doar deplasarea pe direcție verticală ε1≠0, ε2=ε3=0

(consolidare unidimensională), (Figura 3.1).

Figura 3.1 – Secțiune prin celula edometrică

3.3 ÎNCERCAREA MONOAXIALĂ

Metodologia prevede confecționarea unei probe de formă cilindrică, cu

dimensiunile minime de Ø = 3.50 [cm] și h = 7.00 [cm] și dispunerea

acesteia în aparatul Monoaxial.

Proba astfel confecționată și așezată pe stampa suport, este supusă

la partea superioară prin intermediul stampei de încărcare, unei tensiuni

de compresiune verticală, crescătoare ca intensitate (σ1≠0), până ce are

loc cedarea probei cu deformare laterală liberă (σ2=σ3=0). Funcție de

consistența argilelor se definesc următoarele tipuri de cedări și deformații

relative ce definesc momentul cedării (Stanciu, et al., 2006), (Figura 3.4):


18

➢ cedare casantă (Figura 3.4b);

➢ cedare plastică (Figura 3.4c);

➢ curgere plastică (Figura 3.4d).

Figura 3.4 – Dispunerea și modalitățile caracteristice de cedare a probelor monoaxiale

3.4 ÎNCERCAREA TRIAXIALĂ

Încercarea Triaxială este o încercare complexă de laborator pentru studiul

compresibilității pământurilor din punct de vedere tridimensional.

Aceasta vine în completarea încercării edometrice și a celei monoaxiale,

în sensul că oferă posibilitatea variației tensiunilor principale σ1 și σ2=σ3

după necesități (Verruijt, 2012; Kaunda, 2014). Procedura prevede

confecționarea unei probe cilindrice din pământ netulburat, cu

dimensiunile minime de Ø = 3.50 – 4.00 [cm] și h = 8.00 [cm].

Metodologia de încercare triaxială oferă posibilitatea monitorizării

influenței presiunii apei din pori asupra caracteristicilor de deformare a

probelor și permite modificarea stării de tensiune prin dirijarea presiunii

laterale (σ2=σ3) în raport cu presiunea verticală (σ1), (Lungu, et al., 2013).

Pe baza acestor avantaje se pot realiza următoarele tipuri de încercări

triaxiale, ce duc la determinarea unei game largi de parametri privind

evaluarea rezistenței mecanice a pământurilor (Stanciu & Lungu, 2006;

Guanaratne, 2006; Aghaei, et al., 2012), (Figura 3.7):

➢ încercarea de compresiune neconsolidată-nedrenată (UU);

➢ încercărea de compresiune consolidată-nedrenată (CU);

➢ încercarea de compresiune consolidată-drenată (CD).


19

Figura 3.7 – Etapele de lucru ale încercării triaxiale de tipul CU și CD pentru probe

saturate

3.5 ÎNCERCAREA CU PLACA

Procedura conform reglementărilor naționale și internaționale se poate

realiza atât în sondaje deschise (Figura 3.10a), cât și în foraje (Figura

3.10b). Aceasta prevede transmiterea unor încărcări în trepte asupra

stratului de pământ vizat, prin intermediul unei plăci rigide de formă

circulară sau pătrată, care are rolul de a simula fundația, înregistrându-se

încărcarea și tasarea aferentă (stabilizată), (Fellenius, 2009; Zhang, et al.,

2014).


20

Figura 3.10 – Încercarea cu placa, cu dispozitiv de lestare în varianta (a) sondaj deschis

și (b) foraj

3.6 ÎNCERCAREA PRESIOMETRICĂ ȘI CEA DILATOMETRICĂ

Încercarea presiometrică și cea dilatometrică, au ca specific transmiterea

unei presiuni prin intermediul expansiunii unei membrane flexibile din

componența unei sonde dilatabile asupra pereților găurilor de foraj

(Figura 3.13a / Figura 3.15a). Prin intermediul acestor încercări in situ, se

urmărește stabilirea relației dintre presiune și deformație, prin

înregistrarea deformațiilor radiale (Murthy, 2007).

Figura 3.13 – Sonda presiometrului Ménard / Figura 3.15 – Dilatometrului Marchetti

3.7 ÎNCERCAREA PENETROMETRICĂ

Încercarea penetrometrică funcție de modalitatea de penetrare a

pământului poate fi efectuată cu penetrometre dinamice, de tipul SPT sau

DCPT la care introducerea în teren se realizează prin batere, respectiv cu


21

penetrometre statice de tipul CPT la care introducerea în pământ se

efectuează prin presare continuă. Metodologia încercării cu penetrometre

dinamice prevede înregistrarea numărului necesar de căderi ale

berbecului pentru ca tubul carotier (Figura 3.16a) sau tija cu con (Figura

3.16b) să pătrundă în teren pe o anumită lungime. Metodologia încercării

cu penetrometre statice prevede introducerea în pământ a tijelor cu con

prin presare continuă (Figura 3.16c).

Figura 3.16 – Reprezentarea generală a penetrometrelor SPT, DCPT/DP ȘI CPT

3.8 NECESITATEA CONCEPERII UNUI NOU ECHIPAMENT

PENTRU STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII PĂMÂNTURILOR ÎN

LABORATOR

În cazul ambelor tipologii de încercări (laborator/in situ), stoparea totală

a modificării stării inițiale de tensiune este dificil de evitat, poate chiar

imposibil. Din aceast motiv, metodologia aparaturii utilizate pentru

studiul compresibilității pământurilor trebuie să aibă ca prim pas

premergător determinării, readucerea probei sau a pământului din zona

investigată la o stare de tensiune cât mai apropiată de cea de dinaintea

prelevării/extracției. Prin urmare, un element de volum din masivul de

pământ are deformarea laterală parțial împiedicată de elementele de

volum cu care se află în contact, iar starea de tensiuni preexistentă și

proprietățile fizico-mecanice ale acestora, dictează gradul de deformare a

elementului de referință. Proba de pământ încercată în Edometru ca

element de volum din masivul de pământ este supusă unei stări de

tensiune caracterizate prin tensiuni totale (Ecuația 3.20 și 3.21), (Stanciu,

și alții, 2006; Budhu, 2011).

`1 p (Ecuația 3.20)


22

1032 K (Ecuația 3.21)

Același element de volum in situ, supus unor presiuni identice cu

cele induse probei edometrice, datorită condițiilor din teren, va avea o

stare de tensiune diferită de cea a probei, respectiv σz≠σ1, σx≠σ3 și σy≠σ2,

unde starea inițială de tensiune preexistentă gravitațională este redată pe

baza presiunii de preconsolidare (σp`) de Ecuațiile 3.24 și 3.25, (Stanciu,

și alții, 2006; Arora, 2004; Murthy, 2002; Ishibashi, și alții, 2015). `pz (Ecuația 3.24)

`0 pyx K (Ecuația 3.25)

Astfel că, după încărcarea masivului de pământ cu sarcina

transmisă de construcții, va rezulta o stare de tensiune redată de Ecuațiile

3.26, 3.27 și 3.28, (Stanciu, și alții, 2006; Das, 1999).

zpz ` (Ecuația 3.26)

ypy K `0 (Ecuația 3.27)

xpx K `0 (Ecuația 3.28)

Experimentele realizate de Vesić (1973), la scară redusă pe

fundații amplasate pe pământuri omogene încărcate vertical axial

simetric, au arătat că funcție de starea de îndesare sau de compactitatea

pământului corelat cu adâncimea de fundare, natura sa și viteza de

aplicare a sarcinii, există mai multe moduri de cedare ale terenului de

fundare (Figura 3.17), (Vesić, 1973; Das, 1999). Totodată prin

transpunerea grafică a curbelor specifice s-a observat o similitudine între

starea de îndesare a pământului, modul de cedare și forma curbelor efort-

deformație (p-s), (Lau & Bolton, 2011; Samtani & Nowatzki, 2006).

Figura 3.17 – Tipurile de cedare ale terenului de fundare (Vesić, 1973)

Concepția, proiectarea și realizarea dispozitivului complex pentru studiul compresibilității pământurilor

23

4.1 INTRODUCERE

Dispozitivul/echipamentul de laborator denumit generic Consolidometru,

care stă la baza cercetării efectuate din cadrul prezentei teze de doctorat,

este o invenție exclusivă a coordonatorului științific prof. univ. dr. ing.

Anghel Stanciu. Aportul adus de către doctorand asupra echipamentului

propus, constă în reconfigurarea și refacerea unor piese cheie prezentate

în Capitolul 4.6. Modificările aduse au avut ca scop reducerea timpului

necesar montării pieselor, o mai ușoară manevrabilitate și diminuarea

apariției erorilor din vina utilizatorului.

4.2 PREZENTAREA PRINCIPIILOR PROIECTĂRII

DISPOZITIVULUI COMPLEX DENUMIT CONSOLIDOMETRU

Consolidometrul a fost proiectat și construit ca un dispozitiv de laborator,

care prin îmbinarea metodologiilor consacrate (încercarea edometrică,

triaxială, cu placa) de determinare a compresibilității pământurilor să

substituie aparatul de încercare edometrică, aducând ca avantaje:

• scăderea/eliminarea erorilor specifice probelor clasice de laborator;

• evaluarea compresibilității pământurilor la o stare de tensiuni și

deformații, induse de operator, similare celei preexistente sau

corespunzătoare celei de după ridicarea construcției, urmată de

efectuarea încercărilor propriu-zise ale acestuia;

• reproducerea modului de comportare al masivului de pământ prin

integrarea izobarelor de până la 0.09p în interiorul probei, totodată

aceasta având avantajul deplasării laterale parțial împiedicate de

prezența pământului din jurul volumul de pământ supus acțiunii

directe a încărcării aplicate prin intermediul stampei.

4.3 PREZENTAREA FUNCȚIONALITĂȚII CONSOLIDOMETRULUI

ȘI A IMPLEMENTĂRII PROCEDURILOR CONSACRATE

Prin intermediul apelativului de tip din descrierea tipurilor de încercări

ale Consolidometrului, se înțelege că acestea, se bazează ca principiu de

efectuare și că totodată se urmărește obținerea unor indici geotehnici

identici sau doar a unora din aceia care sunt determinați cu ajutorul

respectivelor încercări (Ilaș, 2015).

Prima etapă specifică celor trei tipuri de încercări ale

Consolidometru (Tipul I, Tipul II, Tipul III) are ca scop, aducerea probei


24

de pământ la starea de tensiuni și deformații corespunzătoare presiunii de

preconsolidare (σ`p), (Figura 4.1). Din punct de vedere al dimensiunilor,

Cilindrul metalic al Consolidometrului are diametrul interior de 165 [mm]

și înălțimea de 230 [mm], comparativ cu proba edometrică standard care

are diametrul de 70 [mm] și înălțimea de 20 [mm].

Figura 4.1 – Comparație între etapa de consolidare a Consolidometrului și Edometrul

clasic

Ulterior etapei de consolidare, se blochează acțiunea presiunii de

preconsolidare (σ`p) transmise prin intermediul sistemului principal de

încărcare. În continuare se poate opta pentru efectuarea unei încercării de

Tipul I (încercare de tip placă în foraj cu prelevare de probe). În Figura

4.2 se pot observa asemănările dintre clasica încercare cu placa în foraj și

modalitatea de efectuare a încercării de Tipul I.

Premergător efectuării încercării de Tipul I, se desfiletează dopul

central cu care a fost proiectată placa superioară. După eliberarea porțiunii

din mijloc, se carotează proba consolidată prin extragerea unei epruvete,

din care se vor confecționa imediat probe edometrice, ce vor fi încercate

concomitent cu proba din Consolidometru.

În calculul de dimenionare a cilindrului s-a urmărit ca prin

asimilarea înălțimii rămase de la baza carotată până la stratul drenant

inferior, cu un mediu continu, omogen și izotrop, izobarele tensiunilor

vertical (σz), orizontale (σx) și tangențiale (τxz) de până la maxim 0.09p,


25

corespunzătoare încărcării transmise prin intermediul unei stampe de

formă circulară cu diametrul de 40 [mm], să se închidă în interiorul probei

(Figura 4.2a).

Metodologia de încercare, din punct de vedere al aplicării

încărcărilor, prevede o succesiune de trepte de încărcare, de intensitate

crescătoare egală, cu durată de menținere de 24 h/treaptă (până la

stabilizarea tasării). Încărcarea continuă până când sunt îndeplinite

condițiile specifice de oprire a încercării prevăzute în (*STAS 8942/3,

1990) pentru încercarea cu placa pe teren (Figura 4.2b).

Figura 4.2 – Comparație între încercarea de tip placă în foraj a Consolidometrului și

încercarea clasică cu placa în foraj

Încercarea de Tipul II (încercare de tip placă în foraj fără

perturbare) este aseamănătoare celei de Tipului I, cu mențiunea că

ansamblul stampei de încărcare este dispus în interiorul probei odată cu

demararea etapei de consolidare a acesteia. Prin intermediul acestor două

tipuri de încercări, implicit al celor efectuate pe probele edometrice

confecționate din epruveta extrasă la încercarea de Tipul I, se urmărește

în principal, evaluarea și determinarea parametrilor mecanici ai

pământurilor, vizând eliminarea factorilor perturbatori specifici

procesului de prelevare și confecționare a probelor clasice.

Încercarea de Tipul III (încercare de tip triaxial fără

perturbare) asemeni încercării de Tipul II, prin desfiletarea dopurilor

centrale cu care au fost proiectate plăcile superioară și inferioară, se

prevede dispunerea stampei de susținere (suport) și a stampei de încărcare


26

în interiorul probei din cilindrul Consolidometrului, astfel încât odată cu

demararea etapei de consolidare a probei să rezulte în final o încercare

similară cu cea triaxială clasică (Figura 4.3).

Figura 4.3 – Comparație între încercarea de tip triaxial a Consolidometrului și încercarea

triaxială

Încercările de laborator efectuate pe probe de pământ nu prevăd

păstrarea sau inducerea unei stări de tensiuni caracteristice celei in situ

(Figura 4.4a, Figura 4.4b și Figura 4.4c). Încercările in situ, în momentul

de față, redau cel mai fidel starea de tensiuni din masivul de pământ

(Figura 4.4d) comparativ cu încercarea edometrică (Figura 4.4e, Figura

4.4f) sau încercarea triaxială (Figura 4.4g) care prevăd ca înainte de

încercarea propriu-zisă să se parcurgă o serie de pași specifici drumului

de eforturi (Figura 2.11). Consolidometrul prin intermediul metodologiei

de efectuare a încercărilor (Figura 4.4h, Figura 4.4i și Figura 4.4j)

urmărește să supună încercării în condiții de laborator o probă de pământ

adusă la starea de tensiuni și deformații aproximativ identică sau mai

apropiată decât determinările clasice, de cea in situ (Figura 4.4k).


27

Figura 4.4 – Starea de tensiuni din masivul de pământ, edometru și încercările

Consolidometrului


28

Prin păstrarea diametrului probelor edometrice confecționate din

epruveta prelevată în cadrul încercării de Tipul I, cu cea a stampei

Consolidometrului, oferă posibilitatea realizării corespondenței biunivoce

între curbele C-T stabilite prin încercarea edometrică și cea stabilită prin

încercarea de tip placă în foraj al aparaturii propuse.

4.4 PREZENTAREA GENERALĂ A CONSOLIDOMETRULUI

Dispozitivul/echipamentul propus pentru studiul compresibilității

pământurilor în laborator, denumit generic Consolidometru, este compus

din următoarele ansamble de piese (Figura 4.5, Figura 4.6 și Figura 4.28):

➢ P1: contragreutate;

➢ P2: brațul de pârghie sau de multiplicare a forței sistemului

principal de încărcare (10:1);

➢ P3: tijă cu cârlig cu rol de susținere a greutății;

➢ P4: ansamblu compus din piesă de transmitere și ghidaj al

încărcării sistemului principal;

➢ P5: inelul dinamometric cu rol de preluare, cuantificare și

transmitere al încărcării;

➢ P6: rezervor cu apă pentru inundarea probei;

➢ P7: trepied cu dublu rol: preluare și transmitere în etapa de

consolidare / oprire și menținere al încărcării în etapa de încercare;

➢ P8: placa superioară și piesele ce se dispun pe aceasta;

➢ P9 și P10: ansamblu de piese ce compun jugul pentru încercarea

probelor consolidate (Tipul I, II și III), conectat la sistemul

secundar de transmitere al încărcării;

➢ P11: ansamblu compus din cilindru, placă inferioară, piesele

comnponente ale stampei de susținere (suport), placa de bază,

sistem de polizare a găurii;

➢ P12: stativ pentru susținerea și fixarea unui microcomparator

pentru citirea într-un punct de pe placa superioară a tasărilor ce au

loc pe parcursul etapei de consolidare a probei;

➢ P13: stativ pentru susținerea și fixarea a patru

microcomparatoare pentru citirea în două puncte de pe placa

superioară a tasărilor din etapa de consolidare a probei și două

microcomparatoare dispuse pe jugul pentru încercarea probelor

consolidate, pentru înregistrarea tasărilor încercărilor propriu-zise;

➢ P14: ansamblu de piese cu rol de susținere a sistemului de

încărcare principal;

➢ P15: trei adaptoare special concepute pentru celulele edometrice

clasice pentru a dispune probele edometrice confecționate din

epruveta extrasă de la încercarea de Tipul I.


29

Figura 4.5 - Vedere laterală a Consolidometrului cu detalii secțiuni și precizare piese

principale

Dispozitivul (Consolidometrul) a fost conceput să permită

efectuarea celor trei tipuri de încercări specifice (Tipul I, II și III), atât pe

probe cu structură naturală din pământ normal consolidat sau

supraconsolidat, cât și pe probe cu structură artificială/reconstituită.


30

Figura 4.6 - Vedere frontală a Consolidometrului cu detalii secțiuni și piese principale în

etape de consolidare și tipurile de încercări

4.5 PREZENTAREA DETALIATĂ A TIPURILOR DE

ÎNCERCĂRI SPECIFICE CONSOLIDOMETRULUI

Consolidometrul în primă fază, are ca scop redarea procesului geologic

de consolidare naturală sub greutate proprie a maselor de pământ, ce au


31

sedimentat deasupra nivelului de recoltare a probelor, urmată ulterior de

simularea a trei tipuri de încercări, efectuate într-un cilindru metalic care

poate avea rol de ștuț și a unei încercări edometrice de dimensiuni reduse.

4.5.1. Încercarea de Tipul I (încercare de tip placă în foraj cu

prelevare de probă)

Încercarea de Tipul I denumită și încercarea de tip placă în foraj cu

prelevare de probă, se desfășoară pe parcursul a patru etape supranumite

în continuare Tipul 1.a, Tipul 1.b, Tipul 1.c și Tipul 1.d (Figura 4.24 și

Figura 4.25).

Figura 4.24 - Încercarea de Tipul I, etapele T1.a și T1.b

Consolidarea a constat în aplicarea de trepte de 12.5-25-50-100-

150 kPa, cu durată de menținere până când diferența dintre două citiri

efectuate la intervale de 24 h a fost mai mică de 0.1 [mm].


32

Figura 4.25 - Încercarea de Tipul I, etapele T1.c și T1.d

În cadrul cercetării întreprinse curbele de C-T obținute pentru

ambele tipuri de încercări (Tipul I și Tipul IV) au vizat următoarea

procedură: aplicarea unei încărcări inițiale de 6.75 [kPa] cu durată de

menținere de 30 min, ulterior sistemele de înregistrare a tasărilor au fost

setate la zero (*STAS 8942/1, 1989), primele două treapte de încărcare

au fost de 12.5-25 [kPa] urmate de trepte de încărcare din 25 în 25 [kPa]

până la o presiune de 425 [kPa] corespunzătoare unei creșteri a tasării

medii mai mari de 1.5 ori creșterea valorii înregistrate la treapta

precedentă a încercării de tip placă în foraj a Consolidometrului (*STAS

8942/3, 1990), fiecare treaptă a avut o durată de menținere de 24 h.

4.5.2. Încercarea de Tipul II (încercare de tip placă fără perturbare)

Încercarea de Tipul II denumită și încercarea de tip placă fără perturbare,

se desfășoară pe parcursul a două etape supranumite Tipul 2.a și Tipul 2.b


33

(Figura 4.26). Consolidarea a constat în aplicarea de trepte de 12.5-25-50-

100-150 kPa, cu durată de menținere până când diferența dintre două citiri

efectuate la intervale de 24 h a fost mai mică de 0.1 [mm].

Figura 4.26 - Încercarea de Tipul II, etapele T2.a și T2.b

În cadrul cercetării întreprinse curba de C-T obținută prin

intermediul încercării de Tipul II a vizat următoarea procedură: aplicarea

de trepte de încărcare până la 150 [kPa] pentru verificarea presiunii de

preconsolidare (σ`p) transmise de sistemul principal de încărcare, urmată

de aplicarea de trepte de încărcare din 25 în 25 [kPa] de la 150 [kPa] până

la o presiune de 425 [kPa] corespunzătoare unei creșteri a tasării medii

mai mari de 1.5 ori creșterea valorii înregistrate la treapta precedentă

(*STAS 8942/3, 1990), fiecare treaptă a avut o durată de menținere de

24h.


34

4.5.3. Încercarea de Tipul III (încercare de tip triaxial fără

perturbare)

Încercarea de Tipul III denumită și încercarea de tip triaxial fără

perturbare, se desfășoară pe parcursul a două etape supranumite Tipul 3.a

și Tipul 3.b (Figura 4.27). Consolidarea a constat în aplicarea de trepte de

12.5-25-50-100-150 kPa, cu durată de menținere până când diferența

dintre două citiri efectuate la intervale de 24h a fost mai mică de 0.1 [mm].

Figura 4.27 - Încercarea de Tipul III, etapele T3.a și T3.b

În cadrul cercetării întreprinse curba de C-T obținută prin

intermediul încercării de Tipul III a vizat următoarea procedură: aplicarea

de trepte de încărcare până la 150 [kPa] pentru verificarea presiunii de

preconsolidare (σ`p) transmise de sistemul principal de încărcare, urmată

de aplicarea de trepte de încărcare din 25 în 25 [kPa] de la 150 [kPa] până

la o presiune de 425 [kPa] corespunzătoare unei creșteri a tasării medii

mai mari de 1.5 ori creșterea valorii înregistrate la treapta precedentă


35

(*STAS 8942/3, 1990), fiecare treaptă de încărcare a avut o durată de

menținere de 24 h.

4.5.4. Încercarea de Tipul IV (încercare edometrică de dimensiuni

reduse)

Încercarea de Tipul IV este o încercare edometrică clasică executată pe

probe de dimensiuni reduse Ø = 4.00 [cm] și h = 1.00 [cm] / Ø = 4.00

[cm] și h = 2.00 [cm] (Figura 4.22) confecționate din epruveta extrasă în

cadrul încercării de Tipul I, în etapa Tipul 1.b. Încercarea de Tipul IV

demarează concomitent cu încercarea etapei Tipului 1.d.

Similitudinea dintre cele două încercări se rezumă la faptul că

diametrul stampelor de încărcare și implicit a probei/zonei de încărcare

sunt egale, respectiv Ø = 4.00 [cm]. Totodată sunt aplicate aceleași trepte

de încărcare cu aceeași durată de menținere pentru a se putea realiza un

studiu comparativ perfect între curbele de C-T obținute de la cele două

tipuri de încercări.

Figura 4.22 - Adaptor celulă edometrică standard pentru probe cu Ø = 4.00 [cm] și h =

1.00 [cm]

4.6 PREZENTAREA ÎMBUNĂTĂȚIRILOR ȘI COMPLETĂRILOR

ADUSE DISPOZITIVULUI (CONSOLIDOMETRULUI)

În urma efectuării unor analize experimentale, s-a constatat necesitatea

reconfigurării și refacerii unor piese cheie, pentru a oferi în cadrul

utilizării dispozitivului de concepție originală o reducere substanțială a

timpului necesar montării, o mai ușoară manevrabilitate și o reducere a

posibilității obținerii erorilor ca rezultat al dispunerii greșite (Figura 4.28).


36

Figura 4.28 - Prezentarea pieselor principale a Consolidometrului

Prima intervenție a vizat reconfigurarea piesei din ansamblul P4

cu rol de transmitere al încărcării sistemului principal la inelul

dinamometric (P5), (Figura 4.31).

Figura 4.31 - Prezentarea piesei reconfigurate din ansamblului P4

P 1

P2

P5

P3

P4

Sistemul de încărcare

secundar

P6

P7

P8

P9

P11

P12 P10

P13

Sistemul de încărcare

principal

P14

Masa suport


37

A doua intervenție a vizat reconfigurarea completă a pieselor

ansamblul P7 cu dublu rol (preluare și transmitere al încărcării la placa

superioară în etapa de consolidare/oprire și menținere al încărcării în etapa

de încercare), (Figura 4.32 și Figura 4.33).

Figura 4.32 - Varianta inițială / Figura 4.33 - Varianta propusă a ansamblului P7

A treia intervenție a vizat reconfigurarea stampei de încărcare

formată din P8.1, P8.2, P8.9, P8.10 (Figura 4.34 și Figura 4.35) a

ansamblului P8.

Figura 4.34 - Varianta inițială a ansamblului stampei de încărcare

Figura 4.35 - Varianta propusă a ansamblului stampei de încărcare

A patra intervenție a vizat conceperea unei piese (denumite P8.18

– Figura 4.37) care să împiedice intrarea pământului între stampa de

încărcare și piesa de protecție și de menținere a verticalității pereților, în

timpul etapei de consolidare sau de încercare propriu-zisă.


38

Figura 4.37 - Prezentarea piesei P8.18

A cincea intervenție a vizat refacerea pieselor P8.19, P8.20 și

P8.21 prezentate în Figura 4.40.

Figura 4.40 – Prezentarea pieselor P8.19, P8.20 și P8.21

A șasea intervenție a vizat conceperea unui prelungitor pentru

piesa P8.3 pentru a oferi o mai ușoară manevrabilitate și o rapiditate mai

mare în procesul de prelevare a epruvetei, din cadrul încercării de Tipul I

(Figura 4.44).

Figura 4.44 – Prezentarea noii configurări a piesei P8.3

A șaptea intervenție a vizat refacerea barelor de transmitere a

încărcării sistemului secundar. Barele respectiv cele două piese P10.1

(Figura 4.45) au fost refăcute cu mici modificări pentru a se adapta unui

nou cilindru mai înalt.


39

Figura 4.45 - Prezentarea pieselor P10.1 inițiale și a celor propuse

A opta intervenție a vizat conceperea unui cilindru (P11.6.1) de

înălțime mai mare și cu mai multe orificii la bază pentru a permite

eliminarea apei din probă pe mai multe direcții. Cilindrul propus a fost

conceput să aibă o înălțime de 230 [mm] și opt orificii, comparativ cu cea

a cilindrului inițial de 180 [mm] și două orificii (Figura 4.46). Cilindrul

nou a fost conceput să satisfacă principiile enunțate în cadrul Capitolul

4.2 privind închiderea izobarelor în interiorul probei.

Figura 4.46 - Prezentarea cilindrului/ștuțului (P11.6.1) inițial și a celui propus

A noua intervenție a vizat conceperea unui adaptor și a unei plăci

speciale la presa din laborator pentru a permite scoaterea probei din

cilindru după terminarea încercărilor (Figura 4.50).

Figura 4.50 - Prezentarea detaliată a adaptorului și a plăcii propuse


40

A zecea intervenție a vizat conceperea unor adaptoare la celulele

edometrice pentru a permite efectuarea încercăriilor edometrice pe

probele confecționate (Ø = 4.00 cm și h = 1.00 cm respectiv h = 2.00 cm)

din epruveta extrasă la încercarea de Tipul I (Tipul 1.b), (Figura 4.52).

Figura 4.52 - Prezentarea adaptoarelor propuse pentru celulele edometrice

Aspecte privind modelarea numerică pentru studiul compresibilității pământurilor supuse încercărilor axiale

41

5.1 INTRODUCERE

Capitolul este dedicat exclusiv prezentării, interpretării și comparării

rezultatelor experimentale obținute în prezenta cercetare, prin intermediul

celor patru tipuri de încercări specifice Consolidometrului (Tipul I, Tipul

II, Tipul III și Tipul IV – Cap. 4) și a celor edometrice (Cap. 3.2),

monoaxiale (Cap. 3.3), triaxiale (Cap. 3.4).

Pământul care a stat la baza analizelor efectuate a fost argila

caolinitică, datorită avantajelor pe care le conferă comparativ cu celelalte

tipuri de pământuri argiloase. Tehnica pregătirii probelor pentru încercare

în Consolidometru este prezentată în Cap. 4.5.

În Figura 5.1 sunt prezentate probele încercate în Consolidometru,

edometru, triaxial și monoaxial, din cadrul cercetării.

Figura 5.1 – Prezentarea probelor din cadrul programului experimental

Schița planului desfășurat al programului experimental este

prezentată sub formă tabelară în Figura 5.2 pentru probele edometrice

prelevate din două probe ce au fost doar consolidate în cilindrul

Consolidometrului, Figura 5.3 pentru probele încercării de Tipul I, Figura

5.4 pentru probele încercării de Tipul II, Figura 5.5 pentru probele

încercării de Tipul III inclusiv probe triaxiale/monoaxiale și în Figura 5.6

probele încercării de Tipul IV.


42

Figura 5.2 – Schița planului desfășurat al programului experimental (1)

Schița planului desfășurat al programului experimental (1) T

ipu

l în

cerc

ării

P

rob

e S

cop

ul/

tip

ul

înce

rcăr

ii

Ob

serv

ații

A

nal

iză

com

par

ativ

ă p

riv

ind

C

apit

olu

l

Înce

rca

rea

“0

”:

conso

lid

area

pas

tei

de

argil

ă

cao

linit

ică

cu w

= w

L =

58

.70 [

%]

în c

ilin

dru

l

Co

nso

lid

om

etr

ulu

i p

ână

la

pre

siunea

de

pre

conso

lid

are

(σ` p

=1

50

kP

a), p

entr

u

pre

levar

e d

e p

rob

e

edo

met

rice

și

mo

no

axia

le

(Ca

p.

5.4

.3)

SI

și S

II

SI

(pro

be

edo

met

rice

):

•

Ø =

7 [

cm],

h =

2 [

cm]:

P7

01

, P

80

1, P

90

1, P

601

;

•

Ø =

4 [

cm],

h =

1 [

cm]:

P1

01

, P

201

, P

301

;

•

Ø =

4 [

cm],

h =

2 [

cm]:

P5

01

;

Tre

pte

le a

pli

cate

cu

men

ținer

e d

e 2

4 h

:

12

.5 –

25 –

50

– 1

00

– 2

00 –

30

0 –

500

–

20

0 –

50

– 1

2.5

[kP

a]

➢

det

erm

inar

ea p

resi

unii

de

pre

conso

lid

are

(σ` p

)

pe

pro

be

reco

nst

itu

ite

pri

n m

eto

del

e gra

fo-

anal

itic

e ac

tual

e (

Cap

. 5

.4.3

.1);

Cap

. 5

.4.3

.2

Cap

. 5

.4.3

.3

➢

alura

curb

elo

r d

e C

-T/C

-P ș

i a

par

amet

rilo

r

(Eoed

/M,

mv,

av)

pen

tru

pro

bel

e d

e d

ifer

ite

dim

ensi

uni

(anal

iza

a viz

at

tras

area

uno

r

curb

e m

edii

p

entr

u

pro

bel

e cu

ac

elea

și

dim

ensi

uni)

;

Cap

. 5

.4.4

SII

(p

rob

e ed

om

etri

ce):

•

Ø =

7 [

cm],

h =

2 [

cm]:

P7

02

, P

80

2, P

90

2, P

602

;

•

Ø =

4 [

cm],

h =

1 [

cm]:

P1

02

, P

202

, P

302

;

•

Ø =

4 [

cm],

h =

2 [

cm]:

P5

02

;

Tre

pte

le a

pli

cate

cu

men

ținer

e d

e 2

4 h

:

12

.5 –

25 –

50

– 1

00

– 2

00 –

30

0 –

500

–

75

0 –

100

0 –

500

–

20

0 –

50

– 1

2.5

[kP

a]

➢

det

erm

inar

ea p

resi

unii

de

pre

conso

lid

are

(σ` p

)

pe

pro

be

reco

nst

itu

ite

pri

n m

eto

del

e gra

fo-

anal

itic

e ac

tual

e (

Cap

. 5

.4.3

.1);

Cap

. 5

.4.3

.2

Cap

. 5

.4.3

.3

➢

alura

curb

elo

r d

e C

-T/C

-P ș

i a

par

amet

rilo

r

(Eoed

/M,

mv,

av)

pen

tru

p

rob

ele

de

dif

erit

e

dim

ensi

uni

(anal

iza

a viz

at

tras

area

uno

r

curb

e m

edii

p

entr

u

pro

bel

e cu

ac

elea

și

dim

ensi

uni)

;

Cap

. 5

.4.4

PC

15

0M

01

(pro

ba

pre

levat

ă

din

SI d

e ti

p m

ono

axia

lă)

Vit

eză

const

antă

de

încă

rcar

e d

e 1

.27

[mm

/min

] cu

cit

iri

din

15

în 1

5 s

ecund

e

➢

mo

duli

i d

e d

efo

rmaț

ie l

inia

ri E

0 ș

i E

s (p

robe

cu

def

orm

are

late

rală

li

ber

ă),

mod

uli

i d

e

def

orm

ați

e ed

om

etri

ci

M1-3

, M

2-3

, M

med

(def

orm

are

la

tera

lă î

mp

ied

ica

tă)

și m

od

ulu

l

de

def

orm

ați

e li

nia

r E

ca

lcu

lat

pri

n d

ifer

ite

met

od

e, d

eter

min

at

pe

pro

bel

e în

cerc

ări

i d

e

Tip

ul

I (T

I.

1 și

T

I.

2,

def

orm

are

la

tera

lă

pa

rția

l îm

pie

dic

ată

de

pă

mân

tul

din

ju

r).

Cap

. 5

.4.6

.4

PC

15

0M

05

(pro

ba

pre

levat

ă

din

SII d

e ti

p m

ono

axia

lă)


43


Schița planului desfășurat al programului experimental (2) T

ipu

l în

cerc

ării

P

rob

e S

cop

ul/

tip

ul

înce

rcăr

ii

Ob

serv

ații

A

nal

iză

com

par

ativ

ă p

riv

ind

C

apit

olu

l

Înce

rca

rea

de

Tip

ul

I: î

nce

rcar

e d

e ti

p

pla

că î

n f

ora

j cu

pre

levar

e d

e p

rob

ă

(Ca

p.

5.4

)

T I

.1 ș

i

T I

.2

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

I.

A

(det

erm

inar

ea

curb

ei

de

C-C

a

pas

tei

Ø=

19

.50

cm,

h

=

16.5

0

cm

);

Tre

pte

le d

e co

nso

lid

are

12

.5 –

25

–

50

–

1

00

–

15

0

[kP

a]

au

fost

men

țin

ute

p

ână

când

d

ifere

nța

din

tre

citi

rile

efe

ctuat

e la

inte

rval

e

de

24

h a

fo

st ≤

0.1

0 [

mm

];

➢

tras

area

cu

rbei

d

e C

-T,

C-C

pen

tru

fiec

are

trea

ptă

și

det

erm

inar

ea

par

am

etr

ilo

r d

e

conso

lid

are.

Pro

bel

e T

IA

.1 ș

i

T I

A.2

;

Cap

. 5

.4.1

•

Co

nso

lid

area

în

ed

om

etr

u

(Ø=

7.0

0 c

m, h =

2.0

0 c

m)

a p

aste

i

pen

tru d

eter

min

area

co

mp

arat

ivă

a cu

rbei

de

C-C

;

Tre

pte

le d

e co

nso

lid

are

12

.5 –

25

–

50

–

1

00

–

15

0

[kP

a]

au

fost

men

țin

ute

p

ână

când

d

ifere

nța

din

tre

citi

rile

efe

ctuat

e la

inte

rval

e

de

24

h a

fo

st ≤

0.0

1 [

mm

];

➢

tras

area

cu

rbei

d

e C

-T,

C-C

pen

tru

fiec

are

trea

ptă

și

det

erm

inar

ea

par

am

etr

ilo

r d

e

conso

lid

are.

P

rob

ele

ED

1

și

ED

2;

Cap

. 5

.4.1

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

I.

B

(pre

levar

ea

epru

vet

ei

și

confe

cțio

nar

ea p

rob

elo

r în

cerc

ării

de

Tip

ul

IV);

Eta

pă

in

term

ed

iară

: d

up

ă co

nso

lid

area

pro

bel

or

de

tip

ul

T I

.A (

T I

A.1

și

T I

A.2

) a

avut

loc

pre

levar

ea u

nei

ep

ruvete

(Ø

=4

.00

cm

, h

= 6

.00

cm

) d

in

care

s-

au co

nfe

cțio

nat

p

rob

ele

edo

metr

ice

(Ø=

4.0

0 cm

, h

=

1

.00

cm

)

pen

tru î

nce

rcar

ea d

e T

ipul

IV (

P7T

01

, P

8T

01

, P

9T

01,

P6T

01

din

T I

A.1

și P

7T

21

, P

8T

21,

P9T

21,

P5T

21

din

T I

A.2

);

Cap

. 5

.4.2

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

I.

C

(po

liza

rea

baz

ei d

up

ă p

rele

var

e);

Eta

pă

in

term

edia

ră:

dup

ă p

rele

var

ea e

pru

vet

ei e

ste

pre

văz

ută

po

liza

rea

baz

ei g

ăuri

i p

entr

u o

rizo

nta

lizar

e/p

regăt

ire

pen

tru î

nce

rcar

ea e

fect

ivă.

C

ap.

5.4

.5

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

I.

D

(înce

rcar

ea

pro

pri

u-z

isă

de

tip

pla

că

în

fora

j,

pe

o

pro

bă

per

turb

ată

de

extr

ager

ea

epru

vet

ei),

(C

ap.

5.4

.6).

Tre

pte

le a

pli

cate

cu m

enți

ner

e d

e

24

h:

12

.5 –

25

– 5

0 –

75

– 1

00

–

12

5 –

150

– 1

75

– 2

00

– 2

25

– 2

50

– 2

75 –

30

0 –

325

– 3

50 –

37

5 –

40

0 –

425

– 3

75

– 3

25

– 2

75

– 2

25

– 1

75 –

12

5 –

75 –

25

– 1

2.5

[kP

a]

➢

tras

area

curb

ei e

fort

-def

orm

ație

(T I

.1 /

T I

.2)

și d

eter

min

area

par

amet

rilo

r m

ecan

ici

(pl,

E,

KS);

Cap

.

5.4

.6.1

➢

E p

e b

aza

T I

.1 ș

i T

I.2

cu M

1-3

,

M2-3

, M

med

p

e b

aza

pro

bel

or

Tip

ulu

i IV

pen

tru s

tab

ilir

ea l

ui

M0.

Cap

.

5.4

.6.3

Cap

.

5.4

.6.4


44


Schița planului desfășurat al programului experimental (3)

Tip

ul

înce

rcăr

ii

Pro

be

Sco

pu

l/ti

pu

l în

cerc

ării

O

bse

rvaț

ii

An

aliz

ă co

mp

arat

ivă

pri

vin

d

Cap

ito

lul

Înce

rca

rea

de

Tip

ul

II:

înce

rcar

e d

e ti

p

pla

că f

ără

per

turb

are

(Ca

p.

5.5

)

T I

I.1 ș

i

T I

I.2

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

II

.A

(eval

uar

ea

curb

ei

de

C-C

cu

stam

pa

de

încă

rcar

e d

isp

usă

în

pas

tă;

Tre

pte

le d

e co

nso

lid

are

12

.5 –

25

–

50

–

10

0

–

150

[k

Pa]

au

fo

st

men

țin

ute

p

ână

când

d

ifere

nța

din

tre

citi

rile

efe

ctuat

e la

inte

rval

e

de

24

h a

fo

st ≤

0.1

0 [

mm

];

➢

tras

area

cu

rbei

d

e C

-T

pen

tru

pro

ba

T

IIA

.1

com

par

ativ

cu

T I

A.1

și

T I

IA.2

co

mp

arat

iv c

u

T I

A.2

;

Cap

. 5

.5.1

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

II

.B

(înce

rcar

ea

pro

pri

u-z

isă

de

tip

pla

că

în

fora

j fă

ră

per

turb

are)

,

(Cap

. 5

.5.2

).

Tre

pte

le a

pli

cate

cu m

enți

ner

e d

e

24

h:

15

0 –

175

– 2

00 –

22

5 –

25

0

– 2

75 –

30

0 –

325

– 3

50 –

37

5 –

40

0 –

425

– 3

75

– 3

25

– 2

75

– 2

25

– 1

75 –

12

5 –

75 –

25

– 1

2.5

[kP

a]

➢

tras

area

cu

rbei

ef

ort

-def

orm

ație

(T I

I.1

– T

I.1

/ T

II.

2 –

T I

.2)

și

stab

ilir

ea

par

am

etri

lor

mec

anic

i

(pl,

E,

KS);

Cap

.

5.5

.2.1

➢

E p

e b

aza

T I

I.1

și

T I

I.2

cu M

1-3

,

M2

-3,

Mm

ed

pe

baz

a p

robel

or

Tip

ulu

i IV

p

entr

u

stab

ilir

ea

lui

M0;

Cap

.

5.5

.2.2

Cap

.

5.5

.2.3

➢

tras

area

cu

rbei

d

e C

-T

pen

tru

înce

rcar

ea d

e T

ipul

II (

T I

I.1

s și

T II

.2s)

și

T

ipul

I (T

I.

1s

și T

II.2

s)

în

baz

a te

ori

ei

stra

tulu

i

echiv

ale

nt

a lu

i Ț

îto

vic

i,

com

par

ativ

cu c

ea a

pro

bel

or

de

Tip

ul

IV;

➢

ind

icat

ori

i m

ecanic

i M

și

mv;

Cap

.

5.5

.2.4

➢

rap

ort

ul

din

tre

M s

tab

ilit

pe

baz

a

Met

od

ei

lui

Țît

ovic

i p

entr

u

înce

rcăr

ile

de

Tip

ul

I, T

ipul

II ș

i

Eo

ed/M

din

înce

rcăr

ile

de

Tip

ul

IV

pen

tru d

eter

min

area

lui

M0.

Cap

.

5.5

.2.5

Cap

.

5.5

.2.6


45



Tip

ul

înce

rcăr

ii

Pro

be

Sco

pul/

tipul

înce

rcăr

ii

Obse

rvaț

ii

Anal

iză

com

par

ativ

ă p

rivin

d

Cap

itolu

l

Înce

rca

rea

de

Tip

ul

III:

înce

rcar

e d

e ti

p

tria

xia

l fă

ră

per

turb

are

(Ca

p.

5.6

)

T I

II.1

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

II

I.A

(eval

uar

ea

curb

ei

de

C-C

cu

stam

pa

de

încă

rcar

e și

ce

a d

e

sup

ort

dis

puse

în p

astă

;

Tre

pte

le d

e co

nso

lid

are

12

.5 –

25

–

50

–

10

0

–

150

[k

Pa]

au

fo

st

men

țin

ute

p

ână

când

d

ifere

nța

din

tre

citi

rile

efe

ctuat

e la

inte

rval

e

de

24

h a

fo

st ≤

0.1

0 [

mm

];

➢

tras

area

cu

rbei

d

e C

-T

pen

tru

pro

ba

T

IIIA

.1

com

par

ativ

cu

T

IIA

.1,

T

IA.1

și

T

II

IA.2

com

par

ativ

cu T

IIA

.2,

T I

A.2

;

Cap

. 5

.6.1

•

Înce

rca

rea

d

e ti

pu

l T

II

I.B

(înce

rcar

ea

pro

pri

u-z

isă

de

tip

tria

xia

l fă

ră

per

turb

are)

,

(Cap

. V

.6.2

).

Tre

pte

le a

pli

cate

cu m

enți

ner

e d

e

24

h:

15

0 –

175

– 2

00 –

22

5 –

25

0

– 2

75 –

30

0 –

325

– 3

50 –

37

5 –

40

0 –

425

– 3

75

– 3

25

– 2

75

– 2

25

– 1

75 –

12

5 –

75 –

25

– 1

2.5

[kP

a]

➢

tras

area

curb

ei d

e C

-T (

T I

II.B

)

și

det

erm

inar

ea

mo

duli

lor

de

def

orm

ație

anal

og

ce

lor

edo

met

rici

;

Cap

.

5.6

.2.1

.1

Cap

.

5.6

.2.1

➢

tras

area

cu

rbei

d

evia

tor-

def

orm

ație

sp

ecif

ică

(T I

II.B

t) ș

i

det

erm

inar

ea

mo

duli

lor

de

def

orm

ație

li

nia

ră

anal

og

înce

rcăr

ii t

riax

iale

;

Cap

.

5.6

.2.1

.2

Cap

.

5.6

.2.1

Efe

ctu

are

a u

nei

înce

rcă

ri d

e ti

pu

l

T I

II.A

den

um

ite

T I

IIA

.2 d

in c

are

au

fost

pre

lev

ate

pro

be

tria

xia

le ș

i

mo

no

ax

iale

T30

01

•

Înce

rca

re

de

com

pre

siu

ne

tria

xia

lă

cla

sică

. P

rob

a T

30

01

este

pre

levat

ă d

in m

ijlo

cul

pro

bei

conso

lid

ate,

fi

ind

si

mil

ară

colo

anei

de

păm

ânt

înce

rcat

e la

T

III.

1.

Co

nso

lid

are

aniz

otr

op

ă (

σ2 =

σ3

=

10

0 k

Pa

și σ

1 =

50

kP

a d

eter

min

ate

pe

baz

a lu

i K

0).

Fo

rfec

area

pro

bei

în

cond

iții

co

nso

lid

ată-d

renat

ă

(CD

) la

o

vit

eză

con

stan

tă

de

încă

rcar

e d

e 0

.002

5 [

mm

/min

] cu

citi

ri d

in 1

5 î

n 1

5 m

inute

.

➢

tras

area

cu

rbei

d

evia

tor-

def

orm

ație

sp

ecif

ică

(T30

01)

și

det

erm

inar

ea

mo

duli

lor

de

def

orm

ație

lin

iară

;

➢

det

erm

inar

ea ra

po

rtulu

i d

intr

e E

tria

xia

l și

Eo

ed/M

ed

om

etru

Tip

ul

IV;

Cap

.

5.6

.3

Cap

.

5.6

.5

TM

00

1

•

Înce

rca

re

de

com

pre

siu

ne

mo

no

ax

ială

cl

asi

că.

Pro

ba

TM

00

1

este

p

rele

vat

ă d

in

mar

gin

ea p

rob

ei c

onso

lid

ate.

Fo

rfec

area

pro

bei

are

lo

c la

o v

itez

ă

const

antă

d

e în

cărc

are

de

0.0

025

[mm

/min

] cu

citi

ri

din

5

în

5

min

ute

. S

unt

luate

măs

uri

sp

eci

ale

pen

tru

ca

pro

ba

să

își

păs

trez

e

um

idit

atea

.

➢

tras

area

cu

rbei

re

zist

ență

-

def

orm

ație

ax

ială

sp

ecif

ică

(TM

00

1)

și c

alcu

lul

mo

duli

lor

de

def

orm

ație

lin

iară

;

➢

det

erm

inar

ea ra

po

rtulu

i d

intr

e E

mo

no

axia

l și

E

oed

/M

edo

met

ru

Tip

ul

IV;

Cap

.

5.6

.4

Cap

.

5.6

.5


46



Tip

ul

înce

rcăr

ii

Pro

be

Sco

pul/

tipul

înce

rcăr

ii

Obse

rvaț

ii

Anal

iză

com

par

ativ

ă p

rivin

d

Cap

itolu

l

Înce

rca

rea

de

Tip

ul

IV:

înce

rcar

e

edo

met

rică

cla

sică

de

dim

ensi

uni

red

use

(Ø

=4

.00

cm

, h =

1.0

0 c

m)

Pre

lev

ate

•

Înce

rca

rea

de

tip

ul T

IV

, p

rob

e

edo

met

rice

co

nfe

cțio

nat

e

din

epru

vet

ele

pre

levat

e d

in ca

dru

l

Tip

ul

I (T

ipul

I.B

) și

înce

rcat

e

conco

mit

ent

cu t

ipul

T I

.D (

Cap

.

5.4

.2);

•

Pro

bel

e P

7T

01

, P

8T

01

, P

9T

01

,

P6T

01

sun

t p

rele

vat

e d

in p

rob

a

conso

lid

ată

T I

A.1

;

•

Pro

bel

e P

7T

02

, P

8T

02

, P

9T

02

,

P6T

02

sun

t p

rele

vat

e d

in p

rob

a

conso

lid

ată

T I

A.2

;

Tre

pte

le

apli

cate

cu

men

ținer

e d

e 2

4 h

: 1

2.5

– 2

5 –

50

– 7

5 –

10

0 –

12

5 –

150

– 1

75

– 2

00

–

22

5 –

250

– 2

75

– 3

00

–

32

5 –

350

– 3

75

– 4

00

–

42

5 –

375

– 3

25

– 2

75

–

22

5 –

175

– 1

25

– 7

5 –

25

– 1

2.5

[kP

a]

➢

det

erm

inar

ea p

resi

unii

de

pre

conso

lid

are

(σ` p

)

pri

n m

eto

del

e gra

fo-a

nali

tice

act

ual

e (

Cap

.

5.4

.3.1

), S

etul

III

de

pro

be;

Cap

.

5.4

.3.2

Cap

.

5.4

.3.3

➢

det

erm

inar

ea

ind

icat

ori

lor

mec

anic

i,

a

pra

met

rilo

r d

e co

mp

resi

bil

itate

(E

oed

/M,

mv,

a v)

și t

rasa

rea

curb

elo

r d

e C

-T ș

i C

-P;

➢

par

amet

rii

au

fost

st

abil

iți

ca

med

ie

într

e

P7T

01

, P

8T

01

, P

9T

01

pen

tru p

rob

a T

IA

.1 ș

i

ca m

edie

într

e P

7T

02

, P

8T

02,

P9T

02

pen

tru

pro

ba

T I

A.2

;

➢

par

amet

rii

Eoed

/M,

mv,

av

au

fost

ca

lcula

ți

toto

dat

ă p

entr

u in

terv

alel

e d

e p

resi

uni

10

0-

30

0 [k

Pa]

, 20

0-3

00 [k

Pa]

, dar

și

ca

m

edie

într

e ac

este

a;

➢

det

erm

inar

ea v

alo

rii

facto

rulu

i d

e co

recț

ie a

l

mo

dulu

lui

de

def

orm

ație

ed

om

etri

c (

M0).

Cap

.

5.4

.6.2

Cap

.

5.4

.6.3

Cap

.

5.4

.6.4

Cap

.

5.5

.2.2

Cap

.

5.5

.2.3

Cap

.

5.5

.2.4

Cap

.

5.5

.2.5

Cap

.

5.5

.2.6

Cap

.

5.6

.2.1

Cap

.

5.6

.3

Cap

.

5.6

.4


47

5.2 PROPRIETĂȚILE ȘI CARACTERISTICILE FIZICE ALE

ARGILEI CAOLINITICE UTILIZATE ÎN CADRUL CERCETĂRII

5.2.1. Morfologia și geneza Argilei Caolinitice

Caolinitul având formula chimică generală Al4[Si4O10](OH)8 aparține

unui sistem de cristalizare tricalcic, care din punct de vedere chimic

corespunde unui silicat bazic de aluminiu. Fiind astfel un constituent al

rocilor argiloase și implicit făcând parte din grupa mare a mineralelor

argiloase (Ianovici, et al., 1979).

Ca urmare a legăturilor rezistente dintre elementele chimice

componente, Caolinul este cel mai stabil mineral argilos constituit din

particule relativ inactive (Vaicum, 1988; Teodorescu, 1984; Dron, 1984).

Din punct de vedere constitutiv este o argilă oligomictică (formată în

principal dintr-un singur mineral argilos), rezultată din alterarea chimică

a feldspaților (minerale principale).

Prin asocierea straturilor tetraedrice (anioni) și a celor octaedrice

(cationi) are loc formarea unui pachet cu grosimea de 7.15 [Å] respectiv

7.15∙10-7 [mm] (distanța dintre două rețele consecutive) și lățimea de 4.4

[Å] respectiv 4.4∙10-7 [mm], denumit “pachet de tip caolinitic” (Ianovici,

et al., 1979; Stanciu & Lungu, 2006; Lehr, 1950), (Figura 5.9).

Figura 5.9 – Vederea tridimensională a unui pachet de tip caolinitic

5.2.2. Determinarea caracteristicilor fizice în laborator ale Argilei

Caolinitice utilizate

Pentru identificarea argilei caolinitice și clasificarea acesteia în

comparație cu celelalte tipuri de pământuri, au fost efectuate o serie de

determinări ale proprietăților fizice precum: analiza granulometrică,

determinarea densității scheletului mineral, identificarea limitelor de

consistență, determinarea umflării libere, determinarea contracției liniare

și determinarea limitei de contracție și a contracției volumice.


48

5.2.3. Centralizarea caracteristicilor fizice determinate ale Argilei

Caolinitice utilizate

În urma analizelor de laborator efectuate pentru determinarea

caracteristicilor fizice ale pământului utilizat și al consultării acestora din

literatura de specialitate (Stanciu, et al., 2016; Dascalu & Vaduva, 2013),

a rezultat că acesta poate fi încadrat în categoria argilei caolinitice

(Tabelul 5.8).

Tabelul 5.8 – Centralizarea caracteristicilor fizice rezultate din încercările de laborator

Caracteristicile fizice determinate Valori

Scheletul mineral, ρs [g/cm3] 2.63

Greutatea volumică a particulelor, γs [kN/m3] 25.80

Analiza granulometrică, [%]: argilă/argilă grasă

- carbonatul de litiu

anhidru ca agent

dispersant și soluția

diluată de silicat de

sodiu ca agent

antifloculant:

(*SR EN ISO 14688-1,

2004) A = 56; P = 44; N = 0

(*STAS 1243, 1988) A = 80; P = 20; N = 0

- hexametafosfat de

sodiu ca agent

dispersant:

(*SR EN ISO 14688-1,

2004) A = 53.5; P = 46.5; N = 0

(*STAS 1243, 1988) A = 84; P = 15; N = 0

Limita superioară de plasticitate, wL [%] 58.70

Limita inferioară de plasticitate, wP [%] 37.50

Indicele de plasticitate, IP [%] 21.20

Umflarea liberă, UL [%] 24.67

Determinarea contracției liniare, CL [%] 9.60

Limita de contracție, ws [%] 25.51

Contracția volumică, CV [%] 53.38

5.3 TEHNICA PREGĂTIRII PROBELOR CONSOLIDOMETRULUI

Încercările întreprinse în Consolidometru au fost pregătite în condiții de

laborator, din argila caolinitică (Cap. 5.2.1), ale cărei proprietăți fizice au

fost prezentate în Cap. 5.2.2. Tehnica pregătirii probelor este compusă

din:


49

➢ mojararea unei cantități de 5.40 [kg] de argilă caolinitică, astfel încât

particulele să treacă prin sita cu ochiurile de 0.25 [mm] și dispunerea

acesteia în recipiente rezistente la căldură (Figura 5.21);

Figura 5.21 – Dispunerea argilei caolinitice mojarate în recipiente rezistente la căldură

➢ uscarea argilei caolinitice mojarate în etuvă la 105°C timp de 24 h

(Figura 5.22);

Figura 5.22 – Uscarea argilei caolinitice în etuvă

➢ formarea unei paste prin amestecarea argilei caolinitice mojarate

uscate cu o cantitate de apă distilată corespunzătoare limitei

superioare de plasticitate determinate (Cap. 5.2.2). După uscare argila

caolinitică a fost recântărită și apoi amestecată cu o cantitate de apă

distilată corespunzătoare unei umidității de 58.70 [%], (Figura 5.23).

Au fost prelevate probe pentru verificarea umidității și a fost etanșat

recipientul în care a fost formată pasta;

Figura 5.23 – Formarea pastei din argilă caolinitică


50

➢ mentinerea pastei în recipientul etanș timp de 48 h pentru

omogenizarea uniformă a pastei (Figura 5.24);

Figura 5.24 – Menținerea pastei timp de 48 h la omogenizat

➢ reamestecarea pastei după scurgerea celor 48 h, prelevarea de probe

pentru reverificarea umidității pastei formate (Figura 5.25) și

dispunerea acesteia în cilindrul Consolidometrului conform

procedurilor specifice încercărilor vizate.

Figura 5.25 – Reamestecarea pastei înainte de dispunerea acesteia în cilindrul

Consolidometrului

5.4 ÎNCERCAREA DE TIPUL I ȘI TIPUL IV

Prin intermediul încercării de Tipul I (încercare de tip placă cu prelevare

de probă respectiv T I.1 și T I.2) se vizează determinarea modulului de

deformație liniară (E), iar încercarea de Tipul IV (încercare edometrică

clasică de dimensiuni reduse respectiv P7T01, P8T01, P9T01 și P7T02,

P8T02, P9T02) are ca scop determinarea modulului de deformație

edometric (Eoed/M) pe probe confecționate din epruvetele extrase din

probele încercărilor de Tipul I, premergător efectuării încercării propriu-

zise. Scopul acestor încercări are ca finalitate determinarea valorii

factorului de corecție al modulului de deformație edometric (M0) pe baza

raportului dintre E/Eoed. În Figura 5.26 sunt prezentate încercările de Tipul

I și Tipul IV.


51

Figura 5.26 – Prezentarea încercării de Tipul I și Tipul IV

5.4.1. Încercarea de Tipul I.A (determinarea curbei de compresiune-

consolidare)

Încercarea de Tipul I.A urmărește să pună în evidență modificarea

parametrilor ce caracterizează procesul de consolidare în timp a

pământului, pentru fiecare treaptă de încărcare, până la cea ultimă,

corespunzătoare presiunii de preconsolidare (σ`p) de 150 [kPa]. Treptele

de încărcare/consolidare au fost de 12.5 – 25 – 50 – 100 – 150 [kPa].

Au fost determinate curbele C-T și C-C (pentru fiecare treaptă de

încărcare/consolidare) pentru două probe consolidate în Consolidometru

T I.A.1 și T I.A.2, Ø = 165 [mm] / h= 195 [mm], respectiv două probe

consolidate în Edometru ED1 și ED2, Ø = 70 [mm] / h= 20 [mm].

Din obiectivul 3 s-au putut constata următoarele:

➢ valorile ε, ε50 și Uc sunt similare atât pentru probele T IA.1 – T IA.2

din Consolidometru, cât și pentru probele ED1 – ED2 din Edometru,

dar și între probele Consolidometru-Edometru;

➢ reprezentarea curbelor C-C prin metoda semi-logaritmică

(Casagrande) a confirmat alura în formă de “S” atât pentru probele din

Consolidometru (T IA.1 – T IA.2), cât și pentru cele din Edometru

(ED1 – ED2);


52

➢ t50 este de ordinul sutelor de minute pentru probele din

Consolidometru (T IA.1 – T IA.2) și de ordinul a câtorva minute

pentru cele din Edometru (ED1 – ED2). Aceasta se datorează

raportului dintre dimensiunile probelor;

➢ cv, cα, k sunt diferiți ca urmare a timpului diferit de consolidare, însă

sunt de același ordin de mărime.

5.4.2. Încercarea de Tipul I.B (prelevarea epruvetei și confecționarea

probelor edometrice specifice încercării de Tipul IV)

Încercarea de Tipul I.B este o etapă intermediară a încercării de Tipul I

care constă în blocarea transmiterii încărcării de consolidare a sistemului

principal, desfiletarea dopului de pe placa superioară, montarea

ansamblului de piese pentru prelevarea epruvetei pe placa superioară

(Figura 5.43), introducerea prelevatorului în probă, extragerea epruvetei

din probă și confecționarea probelor edometrice urmată de dispunerea

acestora în edometru (Figura 5.47).

Figura 5.43 – Blocarea încărcării sistemului principal prin coborârea celor trei piese

P7.4 și montarea ansamblului de piese pentru prelevarea epruvetei din proba consolidată

Figura 5.47 – Confecționarea probelor edometrice din epruveta extrasă

P 7 . 4

P7.4

P7.4


53

5.4.3. Determinarea presiunii de preconsolidare prin metodele

actuale, pe probe reconstituite în Consolidometru, la presiune impusă

Primul obiectiv al programului experimental a vizat determinarea

presiunii de preconsolidare (σ’p) impuse în Consolidometru. Au fost

consolidate la 150 [kPa] două probe specifice Consolidometrului (Figura

5.48), din care după descărcare s-au prelevat din fiecare probe edometrice.

Probele prelevate din prima probă consolidată în Consolidometru au

constituit setul I de încercări, iar cele prelevate din a două probă au

constituit setul II de încercări.

Figura 5.48 – Prezentarea celor două probe consolidate la 150 [kPa] formate din pasta

de argilă caolinitică extrase din cilindrul Consolidometrului și din care au fost prelevate probele edometrice de diferite dimensiuni (Setul I și Setul II)

5.4.3.1. Prezentarea metodelor de determinare a presiunii de

preconsolidare implementate în cadrul cercetării

Determinarea presiunii de preconsolidare s-a realizat prin intermediul

următoarelor procedee grafo-analitice: Metoda Casagrande (1936);

Metoda L.C.P.C (1985); Metoda Van Zelst (1948); Metoda Ledge (1944),

Hvorslev (1949) și Schmertmann (1953); Metoda Burmister (1952);

Metoda Pacheco Silva (1970); Metoda Tavenas (1979); Metoda Șenol

(1997); Metoda Old (-); Metoda Log-Log sau Metoda Jose (1989);

Metoda Butterfield (1979) sau Metoda Sridharan (1991).

5.4.3.2. Centralizarea valorilor presiunii de preconsolidare

determinate prin metodele implementate în cadrul cercetării

Setul I reprezintă o primă etapă de încercări edometrice efectuate pe

probe prelevate dintr-o probă consolidată treptat până la 150 [kPa] în

Consolidometru. Treptele de consolidare au fost 12.5 – 25 – 50 – 100 –

150 [kPa]. Probele edometrice prelevate au fost în număr de patru cu

dimensiunile de Ø = 7.00 [cm], h = 2.00 [cm], în număr de trei cu Ø =

4.00 [cm], h = 1.00 [cm] și una cu Ø = 4 [cm], h = 2 [cm]. Premergător

demarării încercărilor conform (*STAS 8942/1, 1989) a fost aplicată o


54

treaptă înițială de 6.75 [kPa] cu durată de menținere de 30 min. Ulterior

probele setului I au fost încărcate treptat la 12.5 – 25 – 50 – 100 – 200 –

300 – 500 [kPa] și descărcate de la 500 [kPa] la 200 – 50 – 12.5 [kPa].

Durata de menținere a treptelor de încărcare/descărcare a fost de 24 h.

Setul II reprezintă a două etapă de încercări edometrice efectuate

pe probe prelevate dintr-o probă consolidată treptat până la 150 [kPa] în

Consolidometru. Treptele de consolidare ale probei din Consolidometru

și numărul probelor edometrice au fost similare Setului I. Premergător

demarării încercărilor conform (*STAS 8942/1, 1989) a fost aplicată o

treaptă înițială de 6.75 [kPa] cu durată de menținere de 30 min. Ulterior

probele setului II au fost încărcate treptat la 12.5 – 25 – 50 – 100 – 200 –

300 – 500 – 750 – 1000 [kPa] și descărcate de la 1000 [kPa] la 500 – 200

– 50 – 12.5 [kPa]. Durata de menținere a treptelor a fost de 24 h.

Setul III de determinări are la bază probele încercării de Tipul IV,

prelevate de la încercarea de Tipul I (încercare de tip placă cu prelevare

de probă) specifică Consolidometrului. Încercarea de Tipul I a fost

repetată de două ori (Tipul I.1 și Tipul I.2). Proba încercării de Tipul I.A

a fost consolidată în prealabil treptat la 12.5 – 25 – 50 – 100 - 150 [kPa].

Din epruveta extrasă (Tipul I.B) au fost confecționate și încercate în

edometru trei probe cu Ø = 4.00 [cm], h = 1.00 [cm] și una cu Ø = 4 [cm],

h = 2 [cm] pentru ambele determinări de Tip I. Premergător demarării

încercărilor conform (*STAS 8942/1, 1989) a fost aplicată o treaptă

înițială de 6.75 [kPa] timp de 30 min. Ulterior probele setului III au fost

încărcate treptat la 12.5 – 25 – 50 – 75 – 100 – 125 – 150 – 175 – 200 –

225 – 250 – 275 – 300 – 325 – 350 – 375 – 400 – 425 [kPa] și descărcate

de la 425 [kPa] la 375 – 325 – 275 – 225 – 175 – 125 – 75 – 25 – 12.5

[kPa], similar probei încercate în Consolidometru (Tipul I.D).

5.4.3.3. Concluzii asupra actualelor metode de determinare a presiunii

de preconsolidare implementate în cadrul cercetării pe probe

reconstituite

Pornind de la faptul că forma curbei de C-T și a celei de C-P la

probele reconstituite este mai aplatizată decât în cazul unei probe naturale

neperturbate s-au putut constata următoarele (Obiectivul 1):

➢ Metoda Casagrande (1936) este procedeul cel mai exact de

determinare a σ`p indiferent de dimensiunile probei și de modalitatea

de aplicare a încărcărilor;

➢ metodologia de determinare a punctului în care curba este maximă

îndicată în (Silion, et al., 1987) este satisfăcătoare în cazul unei probe

reconstituite;


55

➢ prin aplicarea unor trepte de încărcare de intensitate mică, σ`p poate fi

determinată mult mai exact utilizând mai multe metode;

➢ pentru probele încărcate până la presiunea maximă de 500 kPa,

Metoda Tavenas (1979) poate fi adoptată în combinație cu Metoda

Casagrande (1936);

➢ determinarea σ`p depinde foarte mult de forma curbelor C-T și C-P,

iar în unele cazuri de programul de aplicare al încărcărilor.

5.4.4. Analiză comparativă privind alura curbelor de C-T/C-P și a

parametrilor care caracterizează compresibilitatea pământurilor, pe

probe edometrice de diferite dimensiuni

Analiza comparativă privind alura curbelor caracteristice și a parametrilor

de compresibilitate, a fost efectuată pe baza probelor edometrice din Setul

I și Setul II (Cap. 5.4.3.2). Pentru simplificarea și claritatea analizei,

rezultatele obținute pe probele cu aceleași dimensiuni au fost mediate.


➢ pentru probele edometrice cu dimensiunile Ø = 7.00 [cm] și h = 2.00

[cm], recomandate de standardele naționale și internaționale, s-au

obținut valori ale tasărilor specifice și ale indicilor porilor, mai mici

decât în cazul probelor de dimensiuni reduse Ø = 4.00 [cm] și h = 1.00

[cm] respectiv Ø = 4.00 [cm] și h = 2.00 [cm];

➢ în cazul parametrilor de compresibilitate Eoed/M, mv și av

valorile sunt intercalate și apropiate, în cele mai multe cazuri.

5.4.5. Încercarea de Tipul I.C (polizarea bazei după prelevarea

epruvetei)

Premergător efectuării încercării propriu-zise de tip placă cu prelevare de

probă (Tipul I.D), metodologia încercării de Tipul I, prevede polizarea

bazei găurii formate/”forajului” format în proba din cilindrul

Consolidometrului în urma prelevării epruvetei (Tipul I.B) din care au

fost confecționate probele edometrice (Tipul IV), cu dimensiunile de Ø =

4.00 [cm] și h = 1.00 [cm], (Figura 5.69).

Figura 5.69 – Prezentarea bazei înaintea găuririi/”forajului” și după polizare


56

5.4.6. Încercarea de Tipul I.D (încercarea propriu-zisă de tip placă

în foraj, pe o probă perturbată de extragerea epruvetei)

Ulterior demarării încercării de Tipul I.D se pregătește ansamblul de piese

din componența stampei de încărcare format din P8.1, P8.2, P8.9, P8.10,

P8.11 și P8.4, P8.18 la care se conectează jugul sistemului secundar de

încărcare format din P9 și P10. Stampa de încărcare are prevăzută o piatră

poroasă cu Ø = 40 [mm] peste care a fost dispusă o hârtie de filtru (Figura

5.71). După conectarea jugului se demarează încercarea (Figura 5.72).

Figura 5.71 – Pregătirea ansamblului de piese destinat stampei de încărcare

Figura 5.72 – Dispunerea pieselor stampei în probă, conectarea jugului sistemului

secundar de încărcare și punerea pe poziție a microcomparatoarelor

5.4.6.1. Trasarea curbei efort-deformație (E-D) pentru încercarea de

Tipul I și determinarea parametrilor mecanici specifici încercării cu

placa

Programul experimental a vizat efectuarea a două determinări de Tipul I

denumite T I.1 și T I.2. În Figura 5.73 este prezentată curba efort-

deformație obținută în urma primei încercări (T I.1), iar în Figura 5.74 pe

cea obținută în urma celei de a doua încercări (T I.2).


57

Figura 5.73 – Trasarea curbei E-D pentru prima probă a încercării de Tipul I.D – (T I.1)

Figura 5.74 – Trasarea curbei E-D pentru proba a II-a, a încercării de Tipul I.D – (T I.2)


58

5.4.6.2. Determinarea modulului de deformație edometric pe probele

edometrice specifice încercării de Tipul IV

Încercarea de Tipul IV a fost efectuată pe probele edometrice

confecționate din epruveta prelevată în cadrul încercării de Tipul I

respectiv Tipul I.B. Din epruveta extrasă, au fost confecționate trei probe

edometrice cu dimensiunile Ø = 4.00 [cm] și h = 1.00 [cm] și una cu

dimensiunile Ø = 4.00 [cm] și h = 2.00 [cm]. Probele au diametrul egal

cu cel al stampei de încărcare din cadrul încercării de Tipul I, respectiv Ø

= 4.00 [cm].

Adoptarea aceluiași diametru pentru probele edometrice cu cel al

stampei de încărcare, are ca scop determinarea raportului dintre modulul

de deformație liniară (E) obținut prin intermediul încercării de Tipul I

(încercare de tip placă în foraj cu prelevare de probă) și modulul de

deformație edometric (Eoed/M) rezultat din încercarea de Tipul IV

(încercare edometrică clasică de dimensiuni reduse). S-a urmărit ca pe

baza raportul dintre E și Eoed/M să se obțină valoarea supraunitară sau

subunitară a factorul de corecție al modulului de deformație edometric

(M0), (Ecuația 2.17 și Ecuația 2.18 din Cap. 2.4.2).

Coeficientul lui Poisson (ν) a fost obținut pe baza valorii

determinate a coeficientului presiunii laterale (K0), (Ecuația 5.3) rezultate

din medierea relațiilor din literatura de specialitate pentru argile normal

cosnolidate și prin compararea cu valoarea recomandată de Bishop și

Simons de 0.66 (Stanciu, și alții, 2006).

MME 0

(Ecuația 2.17)

477.0397.01

2397.021

1

221

0

M (Ecuația 2.18)

397.01

6587.00

K (Ecuația 5.3)

5.4.6.3. Analiză comparativă privind raportul dintre E din încercarea

de Tipul I și Eoed/M din încercarea de Tipul IV pentru determinarea

valorilor lui M0

Tabelul centralizator din acest subcapitol este repetat în Cap. 5.4.6.4 și

completat cu datele specifice din următorul capitol.

5.4.6.4. Constatări privind raportul dintre E, Eoed/M și M0 (încercarea

de Tipul I)

Ultima parte al evaluării parametrilor mecanici E și M a urmărit realizarea

unei analize comparative între E determinat pe probe cu deformare

laterală parțial împiedicată de pământul din jur precum este in situ


59

respectiv încercarea de Tipul I (încercare de tip placă în foraj cu prelevare

de probă), M determinat pe probe cu deformare laterală împiedicată

respectiv încercarea edometrică sau încercarea de Tipul IV (încercare

edometrică clasică executată pe probe de dimensiuni reduse Ø = 4.00 [cm]

și h = 1.00 [cm] confecționate din epruveta extrasă din cadrul încercării

de Tipul I) și E determinat pe probe cu deformare laterală liberă respectiv

încercarea monoaxială.

Încercările monoaxiale au fost realizate pe probe confecționate din

probele consolidate la 150 [kPa] denumite T IA.1 și T IA.2 (Cap. 5.4.1 și

Cap. 5.4.3), (Figura 5.79) din care au fost prelevate probele edometrice

pentru determinarea presiunii de preconsolidare prin metodele actuale.

Figura 5.79 – Probele monoaxiale prelevate din T IA.1 și T IA.2 după încercare și uscare

în etuvă

În (Figura 5.80) sunt reprezentate grafic curbele rezistență-

deformație axială specifică pentru proba PC150M01 (nr. 1 din Figura

5.80) prelevată din T IA.1 și pentru proba PC150M05 (nr. 5 din Figura

5.80) prelevată din T IA.2.

Figura 5.80 – Curba rezistență-deformație axială specifică pentru probele monoaxiale

PC150M01 prelevată din T IA.1 și PC150M05 din T IA.2

În Tabelul 5.38 sunt centralizați comparativ modulii de deformație

edometrici (Eoed/M) și modulii de deformație liniară pentru cele trei tipuri

de încercări edometru – Tipul I – monoaxial și factorul de corecție al

modulului de deformație edometric (M0) determinat în baza încercării de

Tipul I și al celei monoaxiale.


60

Tabelul 5.38 – Centralizarea modulilor de deformație edometrici, liniară și al factorului

de corecție (M0)

Încercare Parametrii primelor

determinări

Parametrii ultimelor

determinări

Edometru

(Tipul IV)

P7T01 / P8T01 / P9T01 P7T02 / P8T02 / P9T02

M1-3 M2-3 Mmed M1-3 M2-3 Mmed

2995.

36

[kPa]

3977.

72

[kPa]

3486.

54

[kPa]

2878.

66

[kPa]

3842.

21

[kPa]

3360.4

4

[kPa]

Tipul I

(deformare

laterală parțial

împiedicată)

E T I.1 E T I.2

M0 (1-3) M0 (2-3) M0 med M0 (1-3) M0 (2-3) M0 med

(*STAS 8942/3, 1990)

1663.72 [kPa] /

1602.62 [kPa] 0.555 0.418 0.477 0.556 0.417 0.477

(*SR EN, 1997-2:2007)

1654.03 [kPa]

/1593.29 [kPa] 0.552 0.415 0.474 0.553 0.414 0.474

(*ASTM D 1194, 1994)

1579.48 [kPa]

/1521.48 [kPa] 0.527 0.397 0.453 0.528 0.396 0.453

Monoaxial

(deformare

laterală liberă)

PC150M01 PC150M05

M0 (1-3) M0 (2-3) M0 med M0 (1-3) M0 (2-3) M0 med

E0

1200.89 [kPa] /

1110.81 [kPa]

0.401 0.302 0.344 0.386 0.289 0.331

Es

2401.79 [kPa] /

2221.62 [kPa]

0.802 0.604 0.689 0.772 0.578 0.661


➢ valoarea de calcul obținută ca medie între M1-3 și M2-3 respectiv Mmed

calculată în raport cu E (Ecuația 2.17, Cap. 2.4.2 și Cap. 5.4.6.2)

determinat pe baza standardului românesc (*STAS 8942/3, 1990) este

egală cu valoarea lui M0 rezultată din formula coeficientului presiunii

laterale (K0 – Ecuația 5.3) ce are la bază legea generalizată a lui

Hooke, (valoare subunitară 0.477 / 0.474 / 0.453);

➢ raportul dintre E0 (încercare monoaxială) și M0 med este de 0.401 /

0.386, iar între Es și M0 med este de 0.689 / 0.661.


61

5.5 ÎNCERCAREA DE TIPUL II

Prin intermediul încercării de Tipul II (încercare de tip placă fără

perturbare respectiv T II.1 și T II.2) se vizează determinarea modulului

de deformație liniară (E). Scopul acestor încercări are ca finalitate

determinarea valorii factorului de corecție al modulului de deformație

edometric (M0) pe baza raportului dintre E/Eoed. Valoarea lui Eoed este

preluată de la încercarea de Tipul IV (încercare edometrică clasică de

dimensiuni reduse respectiv P7T01, P8T01, P9T01 și P7T02, P8T02,

P9T02) efectuată pe probe confecționate din epruvetele extrase din

probele încercărilor de Tipul I, premergător efectuării încercării propriu-

zise. Totodată se urmărește evidențierea perturbării probelor de Tipul I ca

urmare a extragerii epruvetei comparativ cu cea de Tipul II la care stampa

de încărcare este dispusă în probă de la începutul etapei de consolidare.

În Figura 5.81 este prezentată încercarea de Tipul II.

Figura 5.81 – Prezentarea încercării de Tipul II


62

5.5.1. Încercarea de Tipul II.A (evaluarea curbei de compresiune-tasare)

Încercarea de Tipul II.A are ca scop consolidarea pastei formate de argilă

caolinitică din cilindrul Consolidometrului până la σ`p împusă de 150 kPa,

având incorporată stampa de încărcare în interiorul probei.

S-a avut în vedere evaluarea procesului de consolidare al încercării

de Tipul II.A comparativ cu cel al încercării de Tipul I.A, ca urmare a

prezenței stampei de încărcare. Treptele de încărcare/consolidare au fost

de 12.5 – 25 – 50 – 100 – 150 [kPa]. Acestea au fost menținute până când,

pentru proba cu înălțimea inițială de 195 [mm], diferența dintre citirile

efectuate la intervale de 24 h, a fost mai mică sau egală de 0.10 [mm].

Din obiectivul 5.1 s-au putut constata următoarele:

➢ între probele T IA.1 – T II.A.1 și T I.A.2 – T II.A.2 diferențele dintre

tasări sunt cuprinse între 0.067 – 0.511 [mm] la o înălțime a probelor

înainte de aplicarea primei trepte de încărcare de 195 [mm], ceea ce

însemnă că prezența stampei de încărcare în probă, în etapa de

consolidare, nu are influență asupra procesului de consolidare, dacă

sunt luate măsurile necesare;

5.5.2. Încercarea de Tipul II.B (încercarea propriu-zisă de tip placă

în foraj fără perturbare)

Încercarea de Tipul II.B prevede în primă fază blocarea transmiterii

încărcării de consolidare a sistemului principal (Figura 5.43), conectarea

jugului sistemului secundar cu stampa de încărcare (Figura 5.72) și

demararea efecivă a încercării aplicând încărcări succesive prin

intermediul sistemului secundar de încărcare. Încercarea demarează prin

aplicarea unei încărcări egale cu presiunea de preconsolidare (σ`p = 150

kPa) urmată de trepte succesive de încărcare din 25 în 25 [kPa] și de

descărcare din 50 în 50 [kPa], asemeni încercării de Tipul I.

Proba a fost încărcată treptat de la 150 [kPa] la 175 – 200 – 225 –

250 – 275 – 300 – 325 – 350 – 375 – 400 – 425 [kPa] și descărcată de la

425 [kPa] la 375 – 325 – 275 – 225 – 175 – 125 – 75 – 25 – 12.5 [kPa]

conform (*STAS 8942/3, 1990) respectiv “încărcarea plăcii în trepte

egale: 25 [kPa] pentru pământuri coezive cu Ic ≤ 0.50”.

5.5.2.1. Trasarea curbei efort-deformație (E-D) pentru încercarea de

Tipul II și determinarea parametrilor mecanici specifici încercării cu

placa

Programul experimental a vizat efectuarea a două determinări de Tipul II

denumite T II.1 și T I.1. În Figura 5.88 sunt prezentate curbele efort-

deformație pentru probele T II.2 și T I.2, iar în Figura 5.88 pe cele obținute

pentru probele T II.2 și T I.2.


63

Figura 5.87 – Curba E-D pentru primele probe de Tipul I (T I.1) și Tipul II (T II.1)

Figura 5.88 – Curba E-D pentru probele de Tipul I (T I.2) și Tipul II (T II.2)


64

5.5.2.2. Analiză comparativă privind raportul dintre E din încercarea

de Tipul II și Eoed/M din încercarea de Tipul IV pentru determinarea

valorii lui M0

În Tabelul 5.40 sunt prezentate valorile M0, rezultate pe baza raportului

dintre M1-3, M2-3, Mmed și E pentru încercarea cu placa (Tipul II).

Tabelul 5.40 – Determinarea valorilor lui M0 pe baza încercărilor de Tipul II și Tipul IV

Parametri P7T01 / P8T01 /

P9T01

P7T02 / P8T02 /

P9T02

M1-3 2995.36 2878.66

M2-3 3977.72 3842.21

Mmed 3486.54 3360.44

477.01

21

2

0

M 0.477 0.477

M0 (1-3) pentru E = 3920.41

[kPa] / E = 3869.12 [kPa]

(*STAS 8942/3, 1990)

1.308 1.34

M0 (2-3) pentru E = 3920.41

[kPa] / E = 3869.12 [kPa]

(*STAS 8942/3, 1990)

0.985 1.007

M0 med pentru E = 3920.41

[kPa] / E = 3869.12 [kPa]

(*STAS 8942/3, 1990)

1.124 1.151

M0 (1-3) pentru EPLT = 3897.57

[kPa] / EPLT = 3846.58 [kPa]

(*SR EN, 1997-2:2007)

1.301 1.336

M0 (2-3) pentru EPLT = 3897.57

[kPa] / EPLT = 3846.58 [kPa]

(*SR EN, 1997-2:2007)

0.979 1.001

M0 med pentru EPLT = 3897.57

[kPa] / EPLT = 3846.58 [kPa]

(*SR EN, 1997-2:2007)

1.117 1.144

M0 (1-3) pentru E = 3721.90

[kPa] / E = 3673.22 [kPa]

(*ASTM D 1194, 1994)

1.242 1.276

M0 (2-3) pentru E = 3721.90

[kPa] / E = 3673.22 [kPa]

(*ASTM D 1194, 1994)

0.935 0.956

M0 med pentru E = 3721.90

[kPa] / E = 3673.22 [kPa]

(*ASTM D 1194, 1994)

1.067 1.093


65

5.5.2.3. Constatări privind raportul dintre E, Eoed/M și M0 (încercarea

de Tipul II)


➢ în baza analizei comparative dintre modulul de deformație liniară (E

– determinat în urma celor două încercări de Tipul II, T II.1 și T II.2),

cu cel al moduliilor de deformație edometrici (M1-3, M2-3, Mmed –

stabiliți în urma încercărilor edometrice P7T01, P8T01, P9T01 și

P7T02, P8T02, P9T02, efectuate pe probele confecționate din

epruvetele extrase din cadrul încercării de Tipul I), a rezultat că

factorul de corecție al modulului de deformație edometric (M0), ar

avea valori supraunitare conform recomandărilor și reglementărilor în

vigoare (*NP 112, 2014; *STAS 3300/2, 1985);

➢ s-a observat că valoarea de calcul obținută ca medie între M1-3 și M2-3

respectiv Mmed calculată în raport cu E (Ecuația 2.17, Cap. 2.4.2 și

Cap. 5.4.6.2) determinat pe baza standardelor (*STAS 8942/3, 1990;

*SR EN, 1997-2:2007; *ASTM D 1194, 1994) prezintă o valoare a lui

M0 cuprinsă între 1.067÷1.151;

➢ totodată în baza datelor experimentale se poate considera verificată

recomandarea din (*NP 112, 2014; *STAS 3300/2, 1985) conform

căreia pentru “trecerea de la Eoed/M la E (determinat pe teren cu placa),

când nu se dispune de date experimentale pentru pământuri argiloase

cu Ic < 0.5 sau e > 1.10 să se adopte cu o valoare a lui M0 = 1”.

5.5.2.4. Trasarea curbei de compresiune-tasare (C-T) pentru

încercarea de Tipul I și Tipul II în baza metodei stratului echivalent a

lui Țîtovici comparativ cu cea a probelor edometrice de Tipul IV și

prezentarea comparativă a indicatorilor mecanici M și mv

Metoda propusă și dezvoltată de Țîtovici (1955), prevede echivalarea

tasării semispațiului cu caracteristici similare în tot cuprinsul, cu tasarea

unui strat de grosime finită ce este acționat de o forță uniform distribuită,

în care forța este resimțită cu aceeași intensitate pe toată suprafața

semispațiului (Stanciu & Lungu, 2006).

În cazul de față, metoda stratului echivalent, poate fi privită ca o

extindere a modelului probei edometrice. Aceasta oferind posibilitatea

realizării unei corespondenței biunivoce între curba de compresiune-

tasare obținută prin încercarea edometrică și curba efort-deformație

obținută prin intermediul încercării de Tipul II și Tipul I a

Consolidometrului. Corespondența Edometru-Consolidometru, poate

avea loc datorită păstrării acelorași dimensiuni pentru stampele de

încercare ale ambelor determinări.


66

În baza ipotezei că între tasare și aria suprafeței încărcate există o

proporționalitate, metoda are ca scop stabilirea grosimii stratului

compresibil acționat de suprafața (A) încărcată cu o presiune (p), ce ar

produce tasarea (s) a unui masiv semiinfinit liniar-deformabil, coloana de

pământ rezultată fiind supusă unei stări de tensiune axial simetrice.

Astfel în primă fază are loc determinarea grosimii stratului

echivalent (he) a stratului de pământ acționat, urmată de admiterea

egalităților he = h și s = Δh. În continuare deformațiile specifice ale probei

încercării de Tipul II și Tipul I se pot determina ca pentru o probă

edometrică.

În Figura 5.90 și Figura 5.91 sunt reprezentate grafic tasările

specifice pentru probele încercării de Tipul I și Tipul II calculate în baza

Metodei lui Țîtovici și cele ale probelor edometrice de Tipul IV (probe cu

dimensiunile Ø = 4.00 [cm] și h = 1.00 [cm] confecționate din epruveta

extrasă la încercarea de Tipul I respectiv Tipul I.B.

Figura 5.90 – Trasarea curbelor compresiune-tasare pentru primele probe de Tipul I (T

I.1s) și Tipul II (T II.1s) în baza metodei lui Țîtovici, comparativ cu cea a probelor

edometrice


67

Figura 5.91 – Trasarea curbelor compresiune-tasare pentru probele de Tipul I (T I.2s) și

Tipul II (T II.2s) în baza metodei lui Țîtovici, comparativ cu cea a probelor edometrice


➢ în baza curbelor C-T din Consolidometru (Tipul I și Tipul II) se

constată o tasare mai mică la presiuni mici și o tasare mai mare la

presiuni mari față de probele edometrice. Din comparația probă

edometrică (perturbare datorată drumului de eforturi și deplasare

laterală complet împiedicată) cu Tipul I (încercare de tip placă în foraj

cu prelevare de probă și deplasare laterală parțial împiedicată de

pământul din jur) și Tipul II (încercare de tip placă în foraj fără

perturbare și deplasare laterală parțial împiedicată de pământul din

jur), se constată că pentru presiuni de până la 300 kPa se poate

considera un factor de corecție M0 supraunitar (cazul de față);

➢ în cazul indicatorilor mecanici M și mv se observă că în cazul probei

edometrice din punct de vedere valoric M crește odată cu presiunea

aplicată și mv scade, iar în cazul încercărilor Consolidometrului (Tipul

I, Tipul II) M scade odată cu presiunea aplicată și mv crește.

5.5.2.5. Analiză comparativă privind raportul dintre M stabilit pe baza

Metodei lui Țîtovici pentru încercările de Tipul I, Tipul II și Eoed/M din

încercarea de Tipul IV pentru determinarea valorii lui M0

Principalele rezultatele centralizate din acest subcapitol sunt reluate în

Cap. 5.5.2.6.


68

5.5.2.6. Constatări privind raportul dintre M stabilit pe baza Metodei

lui Țîtovici pentru încercările de Tipul I, Tipul II și Eoed/M din edometru

și valoarea rezultată a lui M0

În baza adaptării/aplicării Metodei lui Țîtovici la cele două tipuri de

încercări (Tipul I și Tipul II) ale Consolidometrului privind admiterea

egalităților he = h și s = Δh și implicit transformarea curbelor efort-

deformație (Figura 5.87 și Figura 5.88) în curbe de compresiune-tasare

(Figura 5.90 și Figura 5.91) au rezultat aceleași constatări obținute făcând

raportul E (in situ)/Mmed (edometru), (Cap. 5.4.6.3 și Cap. 5.5.2.2)

(Obiectivul 8):

➢ M0 < 1:

• din raportul E (stabilit din Tipul I conform standardului

românesc)/Mmed (edometru) a rezultat un M0 = 0.477 pentru ambele

probe T I.1 și T I.2 (Tabelul 5.38);

• din raportul M (stabilit din Tipul I în baza Metodei lui Țîtovici)/Mmed

(edometru) a rezultat un M0 = 0.478/0.499 pentru probele T I.1 (T

I.1s) și T I.2 (T I.2s), (Cap. 5.5.2.5);

➢ M0 > 1:

• din raportul E (stabilit din Tipul II conform standardului

românesc)/Mmed (edometru) a rezultat un M0 = 1.124/1.151 pentru

ambele probe T II.1 și T II.2 (Tabelul 5.40);

• din raportul M (stabilit din Tipul II în baza Metodei lui

Țîtovici)/Mmed (edometru) a rezultat un M0 = 1.161/1.251 pentru

probele T II.1 (T II.1s) și T II.2 (T II.2s), (Cap. 5.5.2.5).

5.6 ÎNCERCAREA DE TIPUL III

Prin intermediul încercării de Tipul III (încercare de tip triaxial fără

perturbare respectiv T III.1) are ca scop determinarea modulilor de

deformație analog celor edometrici prin trasarea curbei de compresiune-

tasare și determinarea modulilor de deformație liniară analog încercării

triaxiale prin trasarea curbei deviator-deformație specifică. Scopul

acestei încercări are ca finalitate determinarea valorii factorului de

corecție al modulului de deformație edometric (M0) pe baza raportului

dintre Manalog/Eoed și E/Eoed. Valoarea lui Eoed este preluată de la încercarea

de Tipul IV (încercare edometrică clasică de dimensiuni reduse respectiv

P7T01, P8T01, P9T01 și P7T02, P8T02, P9T02) efectuată pe probe

confecționate din epruvetele extrase din probele încercărilor de Tipul I,

premergător efectuării încercării propriu-zise. Totodată se urmărește

efectuarea unei analize comparative între proba încercării de Tipul III cu


69

încercarea triaxială de tip CD (simulând aceleași condiții pe care le are

proba/coloana de pămând încercată în cadrul încercării de Tipul III) și

monoaxială clasică. Probele încercării triaxiale și monoaxiale au fost

încercate cu aceeași viteză de deformare. În Figura 5.92 este prezentată

încercarea de Tipul III.

Figura 5.92 – Prezentarea încercării de Tipul III


70

5.6.1. Încercarea de Tipul III.A (evaluarea curbei de compresiune-

tasare)

Încercarea de Tipul III.A are ca scop consolidarea pastei formate de argilă

caolinitică din cilindrul Consolidometrului până la presiunea de

preconsolidare (σ`p) împusă de 150 kPa, având incorporate în interiorul

probei stampa de încărcare și suport.

S-a avut în vedere evaluarea procesului de consolidare al încercării

de Tipul III.A comparativ cu cel al încercării de Tipul I.A și Tipul II.A,

ca urmare a prezenței stampei de încărcare și a celei suport. Treptele de

încărcare/consolidare au fost de 12.5 – 25 – 50 – 100 – 150 [kPa]. Acestea

au fost menținute până când, pentru proba cu înălțimea inițială de 195

[mm], diferența dintre citirile efectuate la intervale de 24 h, a fost mai

mică sau egală de 0.10 [mm].

Din obiectivul 5.2 s-au putut constata următoarele:

➢ între probele T IA.1 – T III.A.1 și T I.A.2 – T III.A.2 diferențele între

tasări sunt cuprinse între 0.069 – 0.802 [mm]. Prin raportarea acestora

cu înălțimea de 195 [mm] a probelor, se poate afirma că prezența celor

două stampe nu are o influență majoră asupra procesului de

consolidare, dacă sunt luate măsurile ce se impun.

5.6.2. Încercarea de Tipul III.B (încercarea propriu-zisă de tip

triaxial fără perturbare)

Încercarea de Tipul III.B asemeni celei de Tipul II.B prevede în primă

fază blocarea transmiterii încărcării de consolidare a sistemului principal,

conectarea jugului sistemului secundar cu stampa de încărcare și

demararea efectivă a încercării aplicând încărcări succesive prin

intermediul sistemului secundar de încărcare.

Încercarea demarează prin aplicarea unei încărcări egale cu

presiunea de preconsolidare (σ`p = 150 kPa) urmată de trepte succesive

de încărcare din 25 în 25 [kPa] și de descărcare din 50 în 50 [kPa],

asemeni încercării de Tipul II și Tipul I. Proba a fost încărcată treptat de

la 150 [kPa] la 175 – 200 – 225 – 250 – 275 – 300 – 325 – 350 – 375 –

400 – 425 [kPa] și descărcată de la 425 [kPa] la 375 – 325 – 275 – 225 –

175 – 125 – 75 – 25 – 12.5 [kPa].

Încercarea de Tipul III.B (încercare de tip triaxial fără perturbare)

este asimilată în cadrul cercetării cu încercarea triaxială clasică de tipul

consolidată-drenată (C-D) la care se impune în prealabil prin programul

experimental sarcina geologică (σv = σ1 = γ · z) și tensiunea orizontală

axial simetrică (σh = σ2 = σ3 = K0 · σv).

Similitudinea are loc prin faptul că proba din cilindrul

Consolidometrului este inițial consolidată la presiunea de preconsolidare


71

(σ`p = 150 kPa), iar ulterior în interiorul/central probei consolidate sunt

aplicate încărcări unei epruvete cu Ø = 40 [mm] și h ≈ 80 [mm] ce are

deplasarea laterală parțial împiedicată de pământului din jur.

5.6.2.1. Trasarea curbei caracteristice pentru încercarea de Tipul III.B

și determinarea parametrilor mecanici specifici

Programul experimental a vizat efectuarea unei determinări de Tipul III.B

pentru care s-a trasat curba de compresiune-tasare (C-T) asemeni

încercării edometrice și curba deviator-deformație specifică asemeni

încercării triaxiale, pe baza cărora au fost determinați ulterior modulii de

deformație analog celor edometrici și cei liniari analog încercării triaxiale.

5.6.2.1.1. Trasarea curbei de compresiune-tasare (C-T) pentru

încercarea de Tipul III.B și determinarea modulilor de deformație

analog celor edometrici

Se urmărește stabilirea curbei de C-T pentru o probă de înălțime dată,

netulburată, cu deformare laterală parțial împiedicată de rezistența

pământului ce înconjoară coloana/proba de pământ considerată. În Figura

5.97 este prezentată curba de C-T obținută în urma încercării de Tipul

III.B (T III.1).

Figura 5.97 – Trasarea curbei de C-T pentru proba încercării de Tipul III.B (T III.1)


72

5.6.2.1.2. Trasarea curbei deviator-deformație specifică pentru

încercarea de Tipul III.B și determinarea modulilor de deformație

liniară analog încercării triaxiale

Deși metodologia încercării de Tipul III a vizat doar trasarea curbei de

compresiune-tasare, s-a încercat și trasarea curbei deviator-deformație

specifică pentru o probă de înălțime dată, netulburată, cu deformare

laterală parțial împiedicată de rezistența pământului ce înconjoară

coloana/proba de pământ considerată.

În Figura 5.98 este trasată curba deviator-deformație și

evidențierea modulilor de deformație liniară analog încercării triaxiale,

iar în Figura 5.99 sunt evidențiați modulii pe baza liniei de tendință.

Figura 5.98 – Trasarea modulilor de deformație liniară pe baza curbei deviator-

deformație specifică pentru Tipul III.Bt (T III.1)

Figura 5.99 – Trasarea modulilor de deformație liniară pe baza liniei de tendință, Tipul

III.Bt (T III.1)


73

5.6.2.2. Determinarea raportului dintre modulii de deformație liniară

analog încercării triaxiale și modulii de deformație analog celor

edometrici pentru încercarea de Tipul III.B

S-a urmărit determinarea raportului dintre valorile rezultate pentru

modulii de defomații liniară stabiliți pe baza curbei deviator-deformație

specifică analog încercării triaxiale, cu cea a modulilor de deformație

obținuți pe baza curbei de C-T analog încercării edometrice. În Tabelul

5.51 sunt prezentate valorile raporturilor.

Tabelul 5.51 – Determinarea raportului dintre M analog edometru și E analog triaxial

pentru Tipul III.B

Modulii de

deformație

analogi celor

edometrici

(stabiliți pe

baza curbei

compresiune-

tasare) Tipul

III.B, (Cap.

5.6.2.1.1)

[kPa]

Modulii de deformație

liniari analog celor triaxiali

(stabiliți pe baza curbei

deviator-deformație

specifică), [kPa]

Modulii de deformați liniari

analog celor triaxiali

(stabiliți pe baza liniei de

tendință a curbei deviator-

deformație specifică), [kPa]

Ei =

6892.74

E50 =

3446.37

Ef =

1508.28

Ei =

4854.37

E50 =

2427.18

Ef =

1923.08

M1-3 = 3780.12 1.823 0.912 0.399 1.284 0.642 0.509

M2-3 = 2177.52 3.165 1.583 0.693 2.229 1.115 0.883

Mmed = 2978.82 2.314 1.157 0.506 1.630 0.814 0.646

În Tabelul 5.52 este prezentat raportul dintre modulii de deformații

obținuți pe baza încercării de Tipul III.B și cei obținuți din încercările

edometrice de Tipul IV (Cap. 5.4.6.2).

Tabelul 5.52 – Raportul dintre modulii încercării de Tipul III.B și cei stabiliți prin

încercarea de Tipul IV

Modulii de

deformație

analogi celor

edometrici,

Tipul III.B,

[kPa]

Probele edometrice Tipul IV

(P7T01/P8T01/P9T01),

[kPa]


(P7T02/P8T02/P9T02),

[kPa]

M1-3 =

2995.36

M2-3 =

3977.72

Mmed =

3486.54

M1-3 =

2878.66

M2-3 =

3842.21

Mmed =

3360.44

M1-3 =

3780.12 1.262 0.950 1.084 1.313 0.983 1.124

M2-3 =

2177.52 0.727 0.547 0.625 0.756 0.567 0.648

Mmed =

2978.82 0.994 0.749 0.854 1.034 0.775 0.886


74


➢ raportul dintre modulii stabiliți pe baza curbei C-T pentru proba T

III.B cu cei ai probelor edometrice Tipul T IV au evidențiat un raport

supraunitar pentru M1-3 și subunitar pentru M2-3, Mmed;

➢ raportul dintre modulii stabiliți pe baza curbei C-T cu cei stabiliți pe

baza curbei deviator-deformație specifică pentru proba T III.B au

evidențiat un raport de 1.157 între Mmed și E50.

5.6.3. Încercarea de compresiune triaxială clasică

Încercarea de tipul T IIIA.2 (Cap. 5.6.1) a avut ca scop consolidarea pastei

de argilă caolinitică până la presiunea de preconsolidare (σ’p = 150 kPa)

urmată de prelevarea coloanei de pământ considerate ca fiind proba

încercării de Tipul III.B (Figura 5.100).

Ulterior proba a fost pregătită, măsurată, cântărită (înainte de

încercare, după încercare și după uscare în etuvă), montată în celula

aparatului triaxial, încercată la compresiune triaxială de tip consolidată-

drenată, uscată și înregistrată (Figura 5.103).

Figura 5.100 – Oprirea încărcării sistemului principal și introducerea prelevatorului

Figura 5.103 – Montarea, încercarea probei/coloanei și evidențierea planului de rupere


75

Proba prelevată și încercată a parcurs următoarele etape specifice

încercării de compresiune triaxială de tip consolidată-drenată (CD),

pentru a corespunde specificațiilor încercării de Tipul III respectiv in situ:

determinarea valorii coeficientului presiunii laterale (K0), (Cap. 5.4.6.1 –

K0 = 0.659), determinarea valorilor pentru σ1 și σ2 = σ3 pe baza lui K0,

verificarea saturării probei prin creșterea presiunii din celulă, pregătirea

probei pentru consolidare prin introducerea în celulă a unei presiuni σ2 =

σ3 = 100 [kPa] și a unei presiuni σ1 = 50 [kPa], (Figura 5.105),

consolidarea probei în condiții de presiune anizotropă, forfecarea probei

(Figura 5.105) în condiții consolidată-drenată (CD) la o viteză de 0.0025

[mm/min] cu citiri la intervale de 15 min ale deplasării, presiunii apei din

pori, forței și variației de volum.

Figura 5.105 – Etapa de consolidare și forfecare a încercării de compresiune triaxială

În Figura 5.106 este prezentată curba deviator-deformație

specifică pentru proba triaxială T3001 cu indicarea modulilor de

deformație liniari, în Tabelul 5.53 este prezentat raportul dintre modulii

de deformație liniari determinați pentru proba T3001 și cei rezultați din

proba T III.B (Cap. 5.6.2.1.1), iar în Tabelul 5.54 este redat raportul dintre

modulii de deformație liniară (Ef, E50, Ei) în raport cu modulii de

deformație edometrici ai încercării de Tipul IV (Cap. 5.4.6.2).

Figura 5.106 – Curba deviator-deformație specifică a probei triaxiale T3001


76

Tabelul 5.53 – Determinarea raportului dintre E determinat pentru proba încercată în

triaxialul clasic (T3001) și M analog celor edometrici rezultați din Tipul III.B (T III.1)

Modulii de deformație

analog celor edometrici

rezultați din Tipul III.B (T

III.1), [kPa]

Modulii de deformație liniari pentru proba triaxială

T3001, [kPa]

Ei =

2926.41 [kPa]

E50 =

1463.20 [kPa]

Ef =

1157.77 [kPa]

M1-3 = 3780.12 0.774 0.387 0.306

M2-3 = 2177.52 1.343 0.672 0.532

Mmed = 2978.82 0.982 0.491 0.389

Tabelul 5.54 – Determinarea raportului dintre E triaxial (proba T3001) și M/Eoed Tipul IV

Modulii de

deformație

liniari determinați

pentru proba

triaxială (T3001),

[kPa]


(P7T01/P8T01/P9T01), [kPa]


(P7T02/P8T02/P9T02), [kPa]

M1-3 =

2995.36

M2-3 =

3977.72

Mmed =

3486.54

M1-3 =

2878.66

M2-3 =

3842.21

Mmed =

3360.44

Ei = 2926.41 0.977 0.736 0.839 1.016 0.762 0.871

E50 = 1463.20 0.488 0.368 0.419 0.508 0.380 0.435

Ef = 1157.77 0.386 0.291 0.332 0.402 0.301 0.344


➢ raportul dintre E stabilit pentru proba triaxială clasică și M din T III.B,

au evidențiat un raport subunitar între Ei/M1-3 de 0.774, E50/Mmed de

0.491, Ef/M2-3 de 0.532;

➢ raportul dintre E stabilit pentru proba triaxială clasică și M din Tipul

T IV, au reliefat un raport de 0.97/1.016 între M1-3/Ei și un raport de

0.419/0.435 între Mmed și E50.

5.6.4. Încercarea de compresiune monoaxială clasică

După prelevarea coloanei centrale de pământ (proba T3001) din proba

încercării T IIIA.2 a Consolidometrului (Cap. 5.6.1), din restul probei

rămase s-au putut preleva mai multe probe marginale pentru încercări

monoaxiale suplimentare.

În Figura 5.107 este prezentată proba încerării T IIIA.2 după

extragerea probei centrale T3001 și evidențierea probelor marginale

prelevate. În Figura 5.109 este evidențiată proba după încercarea de

compresiune monoaxială clasică (cedare casantă).


77

Figura 5.107 – Prezentarea probelor marginale prelevate din T IIIA.2

Figura 5.109 – Proba monoaxială TM001 după încercare

Proba TM001 a fost încercată la compresiune monoaxială

(deformare laterală liberă) la o viteză de 0.0025 [mm/min] cu citiri la

intervale de 5 min ale deplasării și forței. Au fost luate măsuri speciale

pentru a preveni pierderea umidității probei TM001 pe parcursul

îndelungat al încercării (Figura 5.109). În Figura 5.110 este reprezentată

grafic curba rezistență-deformație axială specifică pentru proba TM001.

Figura 5.110 – Curba rezistență-deformație axială specifică pentru proba TM001

În Tabelul 5.56 este prezentat raportul dintre modulii de

deformație liniari determinați pentru proba monoaxială (TM001) și cei

rezultați din T III.B (Cap. 5.6.2.2), iar în Tabelul 5.57 este redat raportul

dintre modulii de deformație liniară (E0, Es) în raport cu modulii de

deformație edometrici ai încercării de Tipul IV (Cap. 5.4.6.4).


78

Tabelul 5.56 – Determinarea raportului dintre E determinat pentru proba încercată în

monoaxialul clasic (TM001) și M analog celor edometrici rezultați din Tipul III.B (T III.1)

Modulii de deformație analog

celor edometrici rezultați din

Tipul III.B (T III.1), [kPa]

Modulii de deformație liniari pentru proba

monoaxială TM001

E0 = 1325.81 [kPa] Es = 2651.61 [kPa]

M1-3 = 3780.12 0.351 0.701

M2-3 = 2177.52 0.609 1.218

Mmed = 2978.82 0.445 0.890

Tabelul 5.57 – Determinarea rap. dintre E monoaxial (proba TM001) și M/Eoed Tipul IV

Modulii de

deformație

liniari determinați

pentru proba

monoaxială (TM001),

[kPa]


(P7T01/P8T01/P9T01), [kPa]


(P7T02/P8T02/P9T02), [kPa]

M1-3 =

2995.36

M2-3 =

3977.72

Mmed =

3486.54

M1-3 =

2878.66

M2-3 =

3842.21

Mmed =

3360.44

E0 = 1325.81 0.442 0.333 0.380 0.460 0.345 0.394

Es = 2651.61 0.885 0.667 0.760 0.921 0.690 0.789


➢ raportul dintre E stabilit pentru proba monoaxială clasică și M din

T III.B, au evidențiat un raport de 0.445 între E0/Mmed și un raport de

0.890 între Es/Mmed;

➢ raportul dintre E stabilit pentru probele monoaxiale clasice și M din

Tipul T IV, au reliefat un raport de 0.760/0.789 între Es/Mmed și un

raport de 0.442/0.460 între E0/M1-3.

5.6.5. Analiză comparativă între M/E determinați pe baza încercării

de Tipul III.B și E determinat pe baza încercării triaxiale respectiv

monoaxiale clasice

În cadrul acestui capitol sunt centralizate valorile parametrilor mecanici

M1-3, M2-3, Mmed și Ei, E50, Ef obținute din analizele efectuate pentru

încercarea de Tipul III.B (proba T III.1), valorile parametrilor Ei, E50, Ef

pentru încercarea triaxială clasică (proba T3001) și valorile parametrilor

E0, Es pentru încercarea monoaxială clasică (proba TM001).

5.7 CONCLUZII CU PRIVIRE LA REZULTATELE

PROGRAMULUI DE CERCETARE

În acest subcapitol sunt centralizate obiectivele și concluziile rezultate din

cadrul studiilor efectuate în prezentul program de cercetare (Figura 5.1,

Figura 5.2, Figura 5.3, Figura 5.4, Figura 5.5 și Figura 5.6).


79

6.1 INTRODUCERE

Se remarcă faptul că Ingineria Geotehnică a parcurs un drum lung spre

maturizare devenind o ramură deosebit de importantă a ingineriei civile,

ce va trebui să continue datorită problemelor încă nerezolvate pe deplin,

datorită modului complex de comportare a pământului. Totodată un ajutor

deosebit de important al ingineriei în general și în special al celei

geotehnice, a avut loc de la începutul anilor 1950 când și-a făcut apariția

calculul asistat de calculator. De atunci și până în prezent, prin

intermediul avantajelor oferite de programele de calcul cu element finit

(și nu numai) și al metodelor de calcul implementate, au fost realizate

diferite analize menite să creeze o imagine de anasamblu a condițiilor din

situ, contribuind asfel asupra deciziilor privind calculul de proiectare a

lucrărilor geotehnice. Acest lucru poate avea totodată un impact negativ

deoarece datele de intrare în astfel de programe trebuie să fie fără echivoc

în concordanță cu cele din masivul de pământ (Bolton, 2000). Un astfel

de program de calcul geotehnic utilizat în cadrul prezentei cercetări este

Plaxis.

6.2 ANALIZA COMPUTERIZATĂ A ÎNCERCĂRILOR EFECTUATE

PRIN INTERMEDIUL CONSOLIDOMETRULUI

Analiza computerizată a celor patru tipuri de încercări caracteristice

Consolidometrului a fost realizată prin intermediul programului de calcul

geotehnic Plaxis 2D – v9.0.

6.2.1. Implementarea setărilor generale și convenția de semne în

Plaxis 2D

Modelul implementat în cadrul analizelor din prezenta cercetare este cel

al simetriei axiale deoarece acesta este utilizat pentru structuri circulare

cu secțiune transversală radială uniformă la care schema de încărcare se

află în jurul axei centrale, unde se presupune că deformația și starea de

eforturi este identică pe orice direcție radială. Pentru probleme specifice

simetriei axiale coordonata x reprezintă raza, iar coordonata y corespunde

liniei axiale de simetrie (Plaxis, 2008b). În cazul unei analize de tipul

simetriei axiale, x reprezintă coordonata radială (pozitiv spre dreapta), y

reprezintă coordonata axială (pozitiv în sus), iar z reprezintă direcția

tangențială (pozitiv înspre utilizator), (Plaxis, 2008b).


80

6.2.2. Prezentarea modelelor de calcul utilizate în analiza

computerizată efectuată prin intermediul programul de calcul

geotehnic Plaxis 2D – v9.0

În cazul unei analize comparative detaliate ce are la bază aplicarea mai

multor modele de calcul, Plaxis recomandă utilizatorului să folosească

Modelul Mohr-Coulomb în combinație cu Modelul Hardening Soil, iar în

final acestea să fie completate cu Modelul Soft Soil Creep (Plaxis, 2008c).

6.2.2.1 Modelul Mohr-Coulomb în Plaxis 2D – v9.0

Analizele efectuate prin Metoda Mohr-Coulomb se bazează pe faptul că

ruperea/alunecarea în pământ se produce atunci când forța de forfecare

aplicată este egală cu rezistența la forfecare a pământului. Prin urmare,

dacă forța de forfecare dintr-un punct, din orice plan, devine egală cu

rezistența la forfecare, atunci în acel punct va avea loc ruperea/alunecarea

(Kahlström, 2013).

6.2.2.2 Modelul Hardening Soil în Plaxis 2D – v9.0

Modelul Hardening Soil este utilizat pentru analiza comportamentul

neliniar al pământului (Saidel, et al., 2012; Rahelison, 2002) luând în

considerare modificarea modulului de rigiditate datorat schimbării stării

de tensiune, ce are loc ca urmare a compresiunii și/sau forfecării (Plaxis,

2008c).

6.2.2.3 Modelul Soft Soil Creep în Plaxis 2D – v9.0

Modelul Soft Soil Creep este destinat analizei pământurilor compresibile

normal consolidate de tipul argilelor, prafurilor argiloase și turbei.

Caracteristicile dominante ale acestora fiind compresibilitatea foarte mare

și dependența domeniului liniar de rigiditatea pământului (Plaxis, 2008c).

Acest model admite un raport logaritmic între deformația volumică și

tensiunea efectivă principală, putând astfel surprinde comportarea la

compresiune a pământurilor foarte compresibile (Khanal, 2013).

6.2.3. Prezentarea generală a modelării încercărilor specifice

Consolidometrului în programul de calcul geotehnic Plaxis 2D – v9.0

Parametrii modelelor de calcul au fost stabiliți pe baza referințelor

studiate în cadrul Cap. 4.2.2, iar principiile de modelare au fost stabilite

pe baza informațiilor culese din (Plaxis, 2008d; Plaxis, 2012; Tepondjou,

2015; Frantisek, 2004; Brink, 2012; Olsson, 2010; Asad, 2016) pentru

încercarea edometrică și adaptate ulterior pentru tipurile de încercări

specifice Consolidometrului. În cadrul acestui subcapitol au fost


81

prezentate informații cu privire la datele de intrare, informații cu privire

la condițiile inițiale și informații cu privire la datele de calcul.

6.2.4. Prezentarea rezultatelor calculului modelarii numerice al

incercărilor

Modelarea a avut ca scop crearea unei imagini de ansamblu asupra

modului de comportare al pământului în cadrul încercărilor specifice

Consolidometrului. Pentru atingerea acestui scop s-a vizat aplicarea

modelelor prezentate mai sus pentru analiza încercării de Tipul IV, care

este o încercare edometrică clasică de dimensiuni reduse (Tipul IV – Ø =

4.00 cm și h = 2.00 cm). Ulterior, pe baza încercărilor rezultate și al

menținerii calibrării parametrilor caracteristici în cadrul anumitor limite

s-a urmărit stabilirea unei metode de calcul aplicabile celorlalte trei tipuri

de încercări ale Consolidometrului (Tipul I, Tipul II și Tipul III).

6.2.4.1 Modelarea încercării de Tipul IV (încercare edometrică

clasică de dimensiuni reduse)

În Figura 6.3 este prezentat modelul geometric (proba încercării de Tipul

IV) creat în programul Plaxis pe baza simetriei axiale, în Figura 6.4 și

Figura 6.5 sunt prezentate hărțile de culoare la presiunea maximă aplicată

de 425 [kPa].

Figura 6.3 – Modelul geometric (proba) încercării de Tipul IV

Figura 6.4 – Harta de culoare a deplasării pe verticală la presiunea aplicată de 425

[kPa], Tipul IV


82

Figura 6.5 – Harta de culoare a presiunii neutrale la presiunea de 425 [kPa], Tipul IV

În Figura 6.7 este prezentată curba de compresiune-tasare rezultată

din încercările P7T01, P8T01, P9T01 (curbă medie) și P7T02, P8T02,

P9T02 (curbă medie) comparativ cu cele rezultate pe baza metodelor

prezentate (Mohr-Coulomb, Hardening Soil, Soft Soil Creep).

Figura 6.7 – Curba de compresiune-tasare stabilită în laborator comparativ cu cea

rezultată din modelarea numerică pentru încercarea de Tipul IV (încercare edometrică de

dimensiuni reduse Ø = 4.00 cm și h = 1.00 cm)

Se observă din Figura 6.7 că în cazul încercării de Tipul IV metoda

Soft Soil Creep oferă cele mai bune rezultate pentru ramura de încărcare.

6.2.4.2 Modelarea încercării de Tipul I (încercare de tip placă în foraj

cu prelevare de probă)

În Figura 6.8 sunt comasate: modelul geometric (proba încercării de Tipul

I) creat în programul Plaxis pe baza simetriei axiale, tensiunea efectivă


83

după consolidare la presiunea de preconsolidare de 150 [kPa] respectiv de

dinainte de extragerea epruvetei și proba după prelevarea epruvetei.

Cu scopul de a crea o imagine a stării de tensiune din probă (Figura

6.10), au fost extrase din programul Plaxis poze cu harți de culoare la

presiunea maximă aplicată de 425 [kPa] pentru: deplasarea pe verticală ,

tensiunile verticale (σz - determinate de acțiunea p), tensiunilor orizontale

(σx – determinate de împingerile orizontale), tensiunilor tangențiale (τxz -

refularea laterală a pământului) și a presiunii neutrale.

Figura 6.8 – Prezentarea modelului geometric (proba), tensiunea efectivă după

consolidare la presiunea de preconsolidare de 150 [kPa] și proba după prelevarea

epruvetei, Tipul I (încercare de tip placă în foraj cu prelevare de probă)

Figura 6.10 – Harta de culoare a tensiunilor verticale (σz=sig`-yy), tensiunilor orizontale (σx=sig`-xx), tensiunilor tangențiale (τxz=sig`-xy) și a presiunii neutrale la presiunea

aplicată de 425 [kPa], Tipul I

În Figura 6.11 este prezentată curba efort-deformație rezultată din

încercările T I.1 și T I.2 comparativ cu cea rezultată pe baza metodei alese

(Soft Soil Creep).


84

Figura 6.11 – Curba de efort-deformație stabilită în laborator comparativ cu cea rezultată din modelarea numerică pentru încercarea de Tipul I (încercare de tip placă în foraj cu

prelevare de probă)

6.2.4.3 Modelarea încercării de Tipul II (încercare de tip placă fără

perturbare)

În Figura 6.12 sunt comasate: modelul geometric (proba încercării de

Tipul II) creat în programul Plaxis pe baza simetriei axiale, tensiunea

efectivă după consolidare la presiunea de preconsolidare de 150 [kPa] și

proba înainte de demararea încercării.

Figura 6.12 – Prezentarea modelului geometric (proba), tensiunea efectivă după

consolidare la presiunea de preconsolidare de 150 [kPa] și proba înainte de demararea

încercării,, Tipul II (încercare de tip placă fără perturbare)


85



presiunea maximă aplicată de 425 [kPa] pentru: deplasarea pe verticală ,

tensiunile verticale (σz - determinate de acțiunea p), tensiunilor orizontale

(σx – determinate de împingerile orizontale), tensiunilor tangențiale (τxz -

refularea laterală a pământului) și a presiunii neutrale.

Figura 6.14 – Harta de culoare a tensiunilor verticale (σz=sig`-yy), tensiunilor orizontale (σx=sig`-xx), tensiunilor tangențiale (τxz=sig`-xy) și a presiunii neutrale la presiunea

aplicată de 425 [kPa], Tipul II


încercările T II.1 și T II.2 comparativ cu cea rezultată pe baza metodei

alese (Soft Soil Creep).

Figura 6.15 – Curba de efort-deformație stabilită în laborator comparativ cu cea rezultată

din modelarea numerică pentru încercarea de Tipul II (încercare de tip placă fără

perturbare)


86

6.2.4.4 Modelarea încercării de Tipul III (încercare de tip triaxial

fără perturbare)

În Figura 6.16 sunt comasate: modelul geometric (proba încercării de

Tipul III) creat în programul Plaxis pe baza simetriei axiale, tensiunea

efectivă după consolidare la presiunea de preconsolidare de 150 [kPa] și

proba înainte de demararea încercării.

Figura 6.16 – Prezentarea modelului geometric (proba), tensiunea efectivă după consolidare la presiunea de preconsolidare de 150 [kPa] și proba înainte de demararea

încercării,, Tipul II (încercare de tip placă fără perturbare)



presiunea maximă aplicată de 425 [kPa] asemeni modelării încercării de

Tipul I și Tipul II.

Figura 6.18 – Harta de culoare a tensiunilor verticale (σz=sig`-yy), tensiunilor orizontale

(σx=sig`-xx), tensiunilor tangențiale (τxz=sig`-xy) și a presiunii neutrale la presiunea

aplicată de 425 [kPa], Tipul III


87


încercarea T III.1 comparativ cu cea rezultată pe baza metodei alese (Soft

Soil Creep).

Figura 6.19 – Curba de efort-deformație stabilită în laborator comparativ cu cea rezultată

din modelarea numerică pentru încercarea de Tipul III (încercare de tip triaxial fără

perturbare)

6.3 CONCLUZIILE MODELĂRII NUMERICE CU PROGRAMUL

DE CALCUL GEOTEHNIC PLAXIS 2D

Din cadrul analizei numerice a încercării de Tipul IV (încercare

edometrică clasică de dimensiuni reduse) prin modelul Mohr-Coulomb,

Hardening Soil și Soft Soil Creep a rezultat că modelul Soft Soil Creep

simulează cel mai aproape (fidel) de situația reală consolidarea probelor

de pământ (ramura de încărcare, pământ argilos normal consolidat).

Modelul Hardening Soil utilizat pentru analiza comportamentului neliniar

al pământului, a supraestimat după un anumit prag comportamentul

pământului. Modelul Mohr-Coulomb a supraestimat comportamentul

pământului pe parcursul încercării, însă a indicat cel mai bine tasarea

rezultată din încărcarea maximă aplicată.

Din hărțile de culoare a rezultat că în cazul probelor încercărilor

de Tipul I și Tipul II cu dimensiunile generale după consolidare de Ø =

165 [mm] și h ≈ 158 [mm], la care înălțimea coloanei de pământ încărcate

este hînc ≈ 98 [mm] izobarele tensiunilor vertical, orizontale și tangențiale

la presiunea maximă de 425 [kPa] sunt închise în interiorul probei din

cilindrul Consolidometrului. În cazul încercării de Tipul III cu aceleași

dimensiuni după consolidare, dar cu înălțimea coloanei de pământ


88

încărcate hînc ≈ 80 [mm], a rezultat că izobarele tensiunilor vertical

depășesc înălțimea coloanei, iar la cele orizontale și tangențiale sunt

închise în interiorul probei din cilindrul Consolidometrului, la presiunea

maximă de 425 [kPa].

Concluzii. Contribuții personale. Valorificarea Rezultatelor. Dezvoltări Ulterioare

89

7.1 CONCLUZII GENERALE

Cercetarea din cadrul prezentei teze de doctorat se axează asupra

importanței și exigenței cu care trebuie determinați indicatorii de

compresibilitate ai pământurilor, prin încercări de laborator.

Aparatura de concepție originală, propusă, a fost denumită generic

Consolidometru, integrând patru tipuri de încercări specifice acestuia.

Studiul efectuat s-a axat pe utilizarea unei paste de argilă caolinitică ce a

fost preparată prin mojarare, uscare și amestecare cu apă distilată până a

devenit o pastă omogenă cu o umiditate corespunzătoare limitei

superioare de plasticitate.

Primul obiectiv a scos în evidență faptul că pentru probe

recostituite Metoda Casagrande (1936) este procedeul cel mai exact de

determinare al presiunii de preconsolidare indiferent de dimensiunile

probei și de programul de încărcare.

Al doilea obiectiv a scos în evidență faptul că probele Ø = 70 mm

și h = 20 mm au valori mai mici ale tasărilor specifice și ale indicilor

porilor decât probele de dimensiuni mai mici, iar valorile parametrilor

Eoed/M, mv, av au rezultat intercalate și apropiate.

Al treilea obiectiv a scos în evidență faptul că valorile tasării

specifice pentru probele din pastă de argilă caolinitică consolidate în

edometru și în cilindrul Consolidometrului, prezintă valori apropiate.

Al patrulea obiectiv a scos în evidență faptul că raportul dintre E

din încercarea de Tipul I (încercare de tip placă cu prelevare de probă) și

Eoed/M din încercarea de Tipul IV (încercare edometrică clasică de

dimensiuni reduse) ar indica o valoare a factorului de corecție al

modulului de deformație edometric M0 subunitar în confomitate cu

ecuația de determinare a presiunii laterale K0 ce are la bază legea

generalizată a lui Hooke.

Al cincilea obiectiv a scos în evidență faptul că etapa de

consolidare a încercării de Tipul II nu este influențată de prezența stampei

de încărcare comparativ cu cea de Tipul I, iar încercarea de Tipul III nu

este influențată seminificativ de prezența stampelor încărcare/suport prin

raportare la înălțimea probelor.

Al șaselea obiectiv a scos în evidență faptul că raportul dintre E

din încercarea de Tipul II (încercare de tip placă fără perturbare) și

încercarea de Tipul IV (încercare edometrică clasică de dimensiuni

reduse) ar indica o valoare al factorului de corecție al modulului de


90

deformație edometric M0 supraunitar în confomitate cu recomandările și

reglementările în vigoare (*NP 112, 2014; *STAS 3300/2, 1985) pentru

tipul de pământ utilizat.

Al șaptelea obiectiv a scos în evidență faptul că prin suprapunerea

curbei de compresiune-tasare a încercării de Tipul IV cu cea a încercărilor

de Tipul I și Tipul II (curbe efort-deformație transformate în curbe

compresiune-tasare în baza metodei stratului echivalent a lui Țîtovici),

factorul de corecție al modulului de deformație edometric M0 ar avea

valori supraunitare până la presiunea de 300 kPa (cazul de față). Totodată

s-a obsevat că în cazul probelor edometrice Eoed/M are loc creșterea

valorilor odată cu creșterea încărcării, îar în cazul probelor Tipului I și

Tipului II, M scade odată cu creșterea încărcărilor.

Al optălea obiectiv a vizat centralizarea rezultatelor obținute din

obiectivul patru, șase și șapte.

Al nouălea obiectiv a scos în evidență faptul că raportul dintre

modulii de deformație (analog celor edometrici) stabiliți pentru încercarea

de Tipul III cu Eoed/M ai încercării de Tipul IV prezintă atât valor

subunitare cât și supraunitare.

Al zecelea obiectiv a scos în evidență faptul că raportul dintre

modulii de deformație (analog celor edometrici) stabiliți pentru încercarea

de Tipul III cu Ei, E50, Ef ai încercării triaxiale clasice (T3001) prezintă

valori subunitare cu o excepție. De asemenea se observă raportul

subunitar dintre Ei, E50, Ef stabiliți pe baza probei triaxiale clasice (T3001)

și Eoed/M ai încercării de Tipul IV, cu o singură excepție.

Al unsprezecelea obiectiv a scos în evidență raportul subunitar

dintre E0, Es ai încercării monoaxiale clasice (TM001) și modulii de

deformație (analog celor edometrici) stabiliți pentru încercarea de Tipul

III. De asemenea se observă raportul subunitar dintre E0, Es ai încercării

monoaxiale clasice (TM001) și Eoed/M ai încercării de Tipul IV.

Din modelarea numerică a rezultat că modelul Soft Soil Creep

simulează cel mai fidel modul de comportare al pământului în cazul

modelării unei probe edometrice, comporativ cu modelul Hardening Soil

ce a supraestimat după un anumit prag comportamentul pământului și

modelul Mohr-Coulomb ce a supraestimat comportamentul pământului

pe parcursul încercării, dar a indicat cel mai bine tasarea rezultată din

încărcarea maximă aplicată.

Modelarea încercărilor de Tipul I, Tipul II și Tipul III, specifice

Consolidometrului, realizată prin intermediul modelului Soft Soil Creep

a scos în evidență că izobarele tensiunilor vertical, orizontale și

tangențiale la presiunea maximă de 425 [kPa] sunt închise în interiorul

probei din cilindrul Consolidometrului.


91

7.2 CONTRIBUȚII PERSONALE

Programul de cercetare din cadrul prezentei teze de doctorat a impus o

serie de studii teoretice, experimentale/practice și numerice, ce au scos în

evidență o serie de contribuții personale precum:

• studiul bibliographic și sinteza privind modul de formare al

pământurilor și al comportării specifice în cazul solicitării la

compresiune axial simetrică;

• studiul și sinteza încercărilor de laborator și in situ actuale, pentru

evaluarea parametrilor care definesc compresibilitatea pământurilor;

• studiul parametrilor specifici încercărilor de laborator și in situ

utilizate pentru determinarea parametrilor care definesc

compresibilitatea pământurilor, completată de o analiză critică și

comparativă al avantajelor și dezavantajelor încercărilor actuale;

• argumentarea necesității conceperii unui nou echipament pentru

studiul compresibilității pământurilor în laborator, susținută și de

influența pașilor drumului de eforturi prezentată în mai multe secțiuni

ale tezei de doctorat;

• reabilitarea dispozitivului complex de concepție originală pentru

studiul compresibilității pământurilor, denumit generic

Consolidometru, urmată de reconfigurarea și refacerea unor piese

cheie care să contribuie la ușurința utilizării, reducerea timpului de

montare și la eficientizarea încercărilor;

• prezentarea detaliată a pieselor Consolidometrului, al încercărilor

specifice acestuia, și al similitudinii încercărilor cu cele deja

consacrate (încercarea edometrică, triaxială și cu placa);

• studiu bibliografic și sinteză privind argila caolinitică, urmată de

analize de laborator pentru determinarea caracteristicilor fizice,

menite să indice parametrii specifici acestui tip de pământ;

• prezentarea detaliată a metodologiei de montare a pieselor, a lucrului

cu aparatul, al tehnicii pregătirii probelor în cazul lucrului cu probe

reconstituite și al calculului parametrilor care definesc

compresibilitatea pământului pe baza rezultatelor obținute din

încercările Consolidometrului, axate pe metodologiile de calcul

specifice încercării edometrice, triaxiale, cu placa și al metodei

stratului echivalent al lui Țîtovici;

• studiul comparativ Consolidometru – edometru – triaxial – monoaxial,

respectiv deplasare laterală parțial împiedicată de pământul din jur –

complet împiedicată de inelul celulei edometrice – presiunea laterală

impusă pe baza coeficientului presiunii laterale (K0) – liberă, privind

determinarea valorii supraunitare sau subunitare al factorului de


92

corecție al modulului de deformație edometric, dar și al comparației

indicilor care definesc compresibilitatea pământurilor în cazul

Consolidometru-edometru;

• analiză comparativă Consolidometru-edometru privind alura și

parametrii curbelor de compresiune-consolidare și compresiune-

tasare, în cazul consolidării pastei la diferite trepte de încărcare;

• indicarea a unsprezece metode/procedee grafo-analitice din literatura

de specialitate pentru determinarea presiunii de preconsolidare și

confirmarea validității metodei Casagrande (1936) utilizând un

procedeu deja existent în literatura de specialitate pentru identificarea

punctului în care raza de curbură este minimă/curba este maximă;

• analiză comparativă pe probe edometrice de diferite dimensiuni (trei

tipuri) privind alura curbelor de compresiune-tasare și compresiune-

porozitate, dar și a parametrilor care caracterizează compresibilitatea

pământurilor;

• analiză numerică comparativă a trei modele de calcul (Mohr-

Coulomb, Hardening Soil, Soft Soil Creep) utilizând un program de

calcul geotehnic, pentru determinarea modelului care simulează cel

mai bine comportarea unei probe edometrice de dimensiuni reduse

supuse la compresiune axial simetrică;

• studiul comportării probelor de pământ încercate în Consolidometru,

pe baza modelării numerice, utilizând modelul de calcul Soft Soil

Creep pentru a pune în evidență starea și distribuția tensiunilor în

probele din cilindrul Consolidometrului;

• întocmirea documentației specifice elaborării unui brevet de invenție,

urmată de depunerea unei cereri spre aprobare cu privire la

dispozitivul complex destinat studiului compresibilității pământurilor

(Consolidometrului), cerere ce va avea rolul de a revendica atât

dispozitivul în sine, cât și forma probelor specifice tipurilor de

încercări.

7.3 VALORIFICAREA REZULTATELOR

Pe parcursul derulării programului de cercetare doctorală, ce a cuprins

studii teoretice, experimentale/practice și numerice, s-a vizat efectuarea

încercărilor cât mai atent și mai calitativ, dată fiind importanța aportului

pe care l-ar putea aduce domeniului de activitate, determinarea valorii

subunitare sau supraunitare al factorului de corecție al modulului de

deformație edometric. Cu toate acestea au fost publicate o serie de lucrări

științifice, după cum urmează:

✓ Ilaș A., Popa C., Nicuță A. (2017). Stress and strain analysis in

continuum mechanics with applicability in soil mechanics. The


93

Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Construction.

Architecture, Vol. 63 (67), no. 3 – în curs de publicare.

✓ Ilaș A., Nicuță A. (2017). Evaluation of the specific procedures for

the determination of deformability characteristics of the soils in

laboratory. The Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy,

Construction. Architecture, Vol. 63 (67), no. 2, pp. 69-80.

✓ Ilaș A., Stanciu A., Nicuță A. (2016). Tehnici de încercare a

compresibilității pământurilor într-un Consolidometru de concepție

originală. Revista Română de Geotehnică și Fundații – în curs de

publicare.

✓ Nicuță A., Ilaș A., Aniculăesi M., Bejan F. (2016). Studii și cercetări

penetrometrice dinamice pe șesul Râului Bahlui. A XIII-a Conferință

Națională de Geotehnică și Fundații, 07-10 septembrie 2016, Cluj-

Napoca, România, 121-130.

✓ Ilaș A. (2015). O altă perspectivă în analiza compresibilității

pământurilor. Al VIII-lea Simpozion Național “Creații Universitare

2015”, 5 iunie 2015, Iași, România, 103-112, ISSN 2247-4161, ISSN-

L 2247-4161.

✓ Nicuță A., Ilaș A., Găină A. A., Nicuță A. M. (2014). The effect of

vibrated stone columns used for improvement of difficult foundation

soils. Proceedings of the XVth Danube-European Conference on

Geotechnical Engineering, 9-11 september 2014, Vienna, Austria,

259-264 pp., Vol. 1, BN: 978-3-902593-01-6.

✓ Nicuță A., Ilaș A., Bărbuță M., Lepădatu D., Găină A. A. (2014).

Evaluation of the improvement for a difficult foundation soil using

vibrated ballast columns. Proceedings of the 14th GeoConference on

Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining,

Albena, Bulgaria, 341-348 pp., Vol. II, 19-25 iunie 2014, ISBN: 978-

619-7105-08-7.

✓ Lepădatu D., Bărbuță M., Judele L., Mitroi R., Ilaș A. (2014).

Mechanical characteristics prediction on polymer concrete with silica

fume using artificial neural network. Proceedings of the 14th

GeoConference on Science and Technologies in Geology, Green

Buildings Technologies and Materials, Albena, Bulgaria, 235-242 pp.,

Vol. II, 19-25 iunie 2014, ISBN: 978-619-7105-21-6.

7.4 POSIBILITĂȚI ULTERIOARE DE CERCETARE

Dispozitivul complex (Consolidometru) ce stă la baza prezentei teze de

doctorat, împreună cu studiul documentar/teoretic, experimental/practic

și numeric, pe tema compresibilității pământurilor, pot să constituie

punctul de pornire pentru diferite direcții de cercetare viitoare. În


94

continuare sunt evidențiate unele dintre posibilele direcții de cercetare și

de îmbunătățire a Consolidometrului:

• o continuare firească a prezentei cercetări ar putea fi constituită chiar

de refacerea acesteia, pe același tip de pământ sau pe un altul, pentru

a confirma/întări rezultatele obținute;

• dispozitivul a fost conceput și pentru a se putea efectua încercări în

laborator pe probe de pământ cu structură naturală, neperturbată,

prelevate din situ. Cilindrul Consolidometrului, așa cum a fost numit

în cadrul prezentei teze de doctorat, poate fi folosit a ștuț pentru

prelevarea pământului păstrând metodologia de efectuare a

încercărilor și de calcul, ca în cazul probelor reconstituite. În cazul

acesta drumul de efort va avea un impact mult mai scăzut decât îl are

în cazul probelor specifice încercărilor clasice de laborator;

• configurația dispozitivului poate oferi posibilitatea conceperii și al

altor tipuri de încercări, pentru determinarea implicită a altor

parametri;

• îmbunătățirea aparatului prin dispunerea unor traductori conectați la

calculator pentru înregistrarea automată a datelor;

• sistemul de încărcare principal și secundar poate fi înlocuit cu sisteme

de ultimă generație, de genul preselor sau dispunerea prin adaptare a

unor brațe de încărcare similare edometrelor;

• o îmbunătățire considerabilă ar consta în adoptarea unor principii de

funcționare specifice aparatului triaxial;

• refacerea întregului dispozitiv din punct de vedere al dimensiunilor

astfel încât din epruveta prelevată la încercarea de Tipul I să se poată

confecționa probe edometrice de dimensiuni standardizate respectiv Ø

= 7.00 cm și h = 2.00 cm, ceea ce ar implica și o stampă de încărcare

cu Ø = 7.00 cm.

Bibliografie selectivă

95

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Aghaei, A. A., Soroushb, A., Hashemi, T. S. & Ghalandarzadehc, A.,

2012. Consolidated undrained behavior of gravelly materials. Scientia

Iranica, 19(6), pp. 1391-1410.

2. Arora, K. R., 2004. Soil Mechanics and Foundation Engineering.

Seventh Print ed. Delhi: Lomus Offset Press.

3. Asad, H. H. A., 2016. Prediction of One-Dimensional Compression

Test using Finite Elements Model. International Journal of

Engineering Research & Technology (IJERT), Vol. 5(Issue 05), pp.

359-363.

4. Bobei, D. C. & Locks J., 2013. Characterization of Sensitive Soft Soils

for the Waterview Connection Project, New Zeeland. Proceedings of

the 18th International Conference on Soil Mechanics and

Geotechnical Engineering, Paris, pp. 2925-2928.

5. Boikoa, I. L. & Alhassanb, M., 2013. Effect of Vertical Cross-

Sectional Shape of Foundation on Settlement and Bearing Capacity of

Soils. 11th International COnference on Modern Building Materials,

Structures and Tehniques (MBMST), Volume 57, pp. 207-212.

6. Bolton, M. D., 2000. The role of micro-mechanics, Japan: Presented

at the International Workshop on Soil Crushability Yamaguchi

University (CUED/D-Soils/tr313).

7. Brink, N. R., 2012. Teză de materat: Numerical Modeling of

Consolidation Processes In Hydraulically Deposited Soils. Denver:

University of Colorado.

8. Budhu, M., 2000. Soil Mechanics & Foundations. New York: John

Wiley & Sons, Inc..

9. Budhu, M., 2011. Soil Mechanics and Foundation. Third Edition ed.

USA: John Wiley & Sons, Inc..

10. Chen, F. H., 2000. Soil Engineering: Testing, Design, and

Remediation. Boca Roton: CRC Press LLC.

11. Chen, F. H., 2000. Soil Engineering: Testing, Design, and

Remediation. Boca Roton: CRC Press LLC.

12. Clayton, C. R. I., 2011. Stiffness at small strain: research and practice.

Geotehnique, 61(1), pp. 5-37.

13. Das, B. M., 1999. Shallow Foundations: Bearing Capacity and

Settlement. Boca Raton: CRC Press.

14. Das, B. M., 2008. Advanced Soil Mechanics. Third Edition ed. New

York: Taylor&Francis Group.

15. Das, M. B., 2006. Principles of Geotechnical Engineering. 7th Edition

ed. USA: Engage Learning.


96

16. Dascalu, G. M. & Vaduva, A. N., 2013. The Effect of the Colloidal

Clay Content on the Swelling and Plasticity Behavior. Journal of

Young Scientist, Volume I, pp. 105-108.

17. Dron, A., 1984. Geotehnică pentru hidroamelioranți. Bucureși: Ceres

București.

18. Fellenius, B. H., 2009. Basics of Foundation Design. Electronic

Edition, www.fellenius.net ed. Calgary: s.n.

19. Frantisek, H., 2004. Teză de doctorat: Creep in soft soils. Trondheim:

The Faculty of Engineering Science and Technology, Norwegian

University of Science and Technology.

20. Guanaratne, M., 2006. The Foundation Engineering Handbook. New

York: CRC Press (Taylor & Francis, Group).

21. Gussone, N. et al., 2016. Advances in Isotope Geochemistry: Calcium

Stable Isotope Geochemistry. Berlin: Springer Nature.

22. Hai-Sui, Y., 2006. Plasticity and Geotechnics. USA: Published by

Springer.

23. Ianovici, V., Știopol, V. & Constantinescu, E., 1979. Mineralogie.

București: Editura Didactică și Pedagogică.

24. Ianovici, V., Știopol, V. & Constantinescu, E., 1979. Mineralogie.

București: Editura Didactică și Pedagogică.

25. Ilaș A. (2015). O altă perspectivă în analiza compresibilității

pământurilor. Al VIII-lea Simpozion Național “Creații Universitare

2015”, 5 iunie 2015, Iași, România, pp. 103-112, ISSN 2247-4161,

ISSN-L 2247-4161.

26. Ishibashi, I. & Hazarika, H., 2015. Soil Mechanics Fundamentals and

Applications. Second Edition ed. Boca Raton: CRC Press Taylor &

Francis Group.

27. Itps, I. T. P. o. S., 2015. Status of the World's Soil Resources, Main

Report. Roma: Food and Agriculture Organization of the United

(FAO).

28. Jamiolkowski, M., Ladd, C. C., Germaine, J. T. & Lancellotta, R.,

1985. New developments in field and laboratory testing soils.

Proceedings of the 11th International Conference on Soil Mechanics

and Foundation Engineering, Boston, Volume 1, pp. 57-153.

29. Kahlström, M., 2013. Teză de master: Plaxis 2D Comparison of

Mohr-Coulomb and Soft Soil Material Models. Luleå, Sweden: Luleå

University of Technology.

30. Katarzyna, G. & Alojzy, S., 2010. The analysis of consolidation in

organic soils. Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW,

Poland, 42(2), pp. 261-270.


97

31. Kaunda, R., 2014. New artificial neural networks for true triaxial stree

state analysis and demonstration of intermediate principal stress

effects on intact rock strength. Jurnal of Rock Mechanics and

Geotechnical Engineering, Volume 6, pp. 338-347.

32. Khanal, S., 2013. Teză de masterat: Backcalculation of Plate Loading

Tests using PLAXIS 2D and the Hardening Soil Model. Trondheim:

Norwegian University of Science and Technology.

33. Kontopoulous, N. S., 2005. Teză de doctorat: The effects of Sample

Disturbance on Preconsolidation Pressure for Normally

Consolidated and Overconsolidated Clays. Athens: Department of

Civil Engineering, National Technical University of Athens.

34. Kulhawy, F. H. & Mayne, P. W., 1990. Manual on Estimating Soil

Properties for Foundation Design. Palo Alto, Electric Power Research

Institute, Inc..

35. Lau, C. K. & Bolton, M. D., 2011. The bearing capacity of footings

on granular soils. II: Experimental evidence. Geotechnique, 61(8), p.

639–650.

36. Lehr, H., 1950. Procedee de Fundații - Fizica și Mecanica solului.

Volumul I ed. București: Editura Tehnică.

37. Lungu, I., Stanciu, A., Aniculăesi, M. & Teodoru, I.-B., 2013.

Geotehnică lucrări de laborator. Iași: Editura Politehnium.

38. Maryam, J., 2012. Teză de master: Effect of Binder Content and Load

History on the One-dimensional Compression of Williams Mine

Cemented Paste Backfill. Toronto: Department of Civil Engineering,

University of Toronto.

39. Monkul, M. M. & Ozden, G., 2007. Compressional behavior of clayey

sand and transition fines content. Engineering Geology, Elsevier,

Volume 89, pp. 195-205.

40. Murthy, V. N. S., 2002. Geotechnical Engineering: Principles and

Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering. New York:

Marcel Dekker, Inc..

41. Murthy, V., 2007. Advanced Foundation Engineering. First Edition

ed. New Delhi: CBS Publisher&Distributors.

42. Olsson, M., 2010. Report 74: Calculating long-term settlement in soft

clays – with special focus on the Gothenburg region. Linköping:

Swedish Geotechnical Institute.

43. Pant, R. R., 2007. Teză de master: Evaluation of consolidation

parameters of cohesive soils using pcpt method. Louisiana: The

Department of Civil and Environmental Engineering, Regional

Engineering College-Rourkela, Louisiana State University.


98

44. Plaxis, 2008b. Manual de utilizare: Reference. Delft, Netherlands:

Plaxis bv.

45. Plaxis, 2008c. Manual de utilizare: Material Models. Delft,

Netherlands: Plaxis bv.

46. Plaxis, 2008d. Manual de utilizare: Validation. Delft, Netherlands:

Plaxis bv.

47. Plaxis, 2012. Manual de utilizare: Validation&Verification. Delft,

Netherlands: Plaxis bv.

48. Radaszewski, R. & Stefaniak, K., 2015. Oedometric tests of cohesive

soils - testing methods and their results. ACEE, Volume 4, pp. 53-60.

49. Rahelison, L. H., 2002. Analysis of Insitu Test Derived Soil Properties

with Traditional and Finite Element Methods. Gainesville: University

of Florida.

50. Saidel, T. et al., 2012. Modele evoluate și parametrii geotehnici

necesari calculului terenului de fundare în conlucrare cu

infrastructurile adânci. A XII-a Conferință Națională de Geotehnică și

Fundații, Iași, 20-22 Septembrie, p. 2012.

51. Samtani, N. C. & Nowatzki, E. A., 2006. Soils and Foundations

Reference Manual – Volume II. Washington: Federal Highway

Administration.

52. Silion, T., Boți, N. & Stanciu, A., 1987. Considerații privind

determinarea presiunii de consolidare și corecția curbelor de

compresiune-tasare (I). A VI-a Conferință de Geotehnică și Fundații

(CNIT), Galați, Volumul 1, 24-26 Septembrie, Volume Volumul 1,

Tema 1, pp. 265-277.

53. Sohail, S., Aadil, N. & Khan, M. S., 2012. Analysis of Geotechnical

and Consolidation Characteristics: A Case Study of UET. IACSIT -

International Journal of Engineering and Technology, 4(5), pp. 661-

664.

54. Stanciu, A. & Lungu, I., 2006. Fundații I: Fizica și Mecanica

Pământurilor. București: Editura Tehnică București.

55. Stanciu, A. & Lungu, I., 2009. A new methodology of determination

of soil compresibility. Proceedings of the XVII International

Conference of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering,

Alexandria, Egipt, pp. 40-43.

56. Teodorescu, A., 1984. Proprietățile Rocilor. București: Editura

Tehnică București.

57. Tepondjou, N. R. L., 2015. Teză de doctorat: The impact of sample

scale on the compressibility parameters of saturated fine-grained

soils. Salford: School of Computing, Science and Engineering,

University of Salford.


99

58. Terzaghi, K., Ralph, B. P. & Gholamreza, M., 1996. Soil Mechanics

in Engineering Practice. Third Volume ed. New York: Wiley-

Interscience Publication.

59. Tong, F., 2011. Teză de doctorat: Study on time-dependent stress-

strain behaviours of clayey soils. Hong Kong: Department of Civil

and Structural Engineering, Hong Kong Polytechnic University.

60. Vaicum, A., 1988. Tasarea Construcțiilor - Aplicații. Volumul I ed.

București: Editura Tehnică București.

61. Venkatramaiah, C., 2006. Geotechnical Engineering. Third Edition

ed. New-Delhi: New Age International (P) Ltd. Publishers.

62. Verruijt, A., 2012. Soil Mechanics, Delft: Electronic Edition:

http://geo.verruijt.net/.

63. Vesić, A. S., 1973. Analysis of Ultimate Loads of Shallow

Foundations. Journal of the Soil Mechanics and Foundations

Division, ASCE, 99(1), pp. 45-71.

64. Walker, R., 2006. Teză de doctorat: Analytical solutions for modeling

soft soil consolidation by vertical drains. Wollongong: School of

Civil, Mining and Environmental Engineering, University of

Wollongong.

65. Wiliam, J. L., 2014. Soil Mechanics GLE/CEE 330 Lecture Notes.

Wisconsin: Department of Civil and Environmental Engineering,

University of Wisconsin-Madison.

66. Wood, M. D., 2009. Soil Mechanics: A One-Dimensional

Introduction. New York: Cambrige University Press.

67. Xiangtao, X., Runqiu, H., Hua, L. & Qiuxiang, H., 2015.

Determination of Poisson`s Ratio of Rock Material by Changing Axial

Stress and Unloading Lateral Stress Test. Rock Mech Rock Eng.,

Volume 48, pp. 853-857.

68. Zhang, C., Zhu, H., Shi, B. & Liu, L., 2014. Theoretical investigation

of interaction between a rectangular plateand fractional viscoelatic

foundation. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical

Engineering, Volume 6, pp. 373-379.

69. *ASTM D 1194, 1994. Standard test method for bearing capacity of

soil for static load and spread footings.

70. *NP 112, 2014. Normativ pentru proiectarea structurilor de fundare

directă.

71. *SR EN, 1997-2:2007. Eurocode 7: Proiectarea Geotehnică: Partea 2:

Investigarea și încercarea terenului.

72. *STAS 3300/2, 1985. Teren de fundare: Calculul Terenului de

Fundare în Cazul Fundării Directe.

http://geo.verruijt.net/


100

73. *STAS 8942/1, 1989. Teren de fundare. Determinarea

Compresibilității Pământurilor prin Încercarea în Edometru.

74. *STAS 8942/3, 1990. Teren de fundare: Determinarea modulului de

deformație liniară prin încercări pe teren cu placa.

NOI ABORDĂRI PRIVIND STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII ... Andrei - Rezumat... · Consolidarea probelor...

Documents

Transcript of NOI ABORDĂRI PRIVIND STUDIUL COMPRESIBILITĂȚII ... Andrei - Rezumat... · Consolidarea probelor...