PDU+Inclinometru+Presiometru

Evaluarea stabilităţii şi deformabilităţii versanţilorMaterial documentar

CUPRINS

1 Încercări de teren pentru identificarea planelor de alunecare din masivele de pământ cu ajutorul penetrării dinamice uşoare (PDU) şi a inclinometrului......................................................2

1.1 Încercarea de penetrare dinamică uşoară.........................................................................21.2 Înclinometrul...................................................................................................................5

Prezentare (principii şi elemente de caiet de sarcini) Pagina 1/12


1 ÎNCERCĂRI DE TEREN PENTRU IDENTIFICAREA PLANELOR DE ALUNECARE DIN MASIVELE DE PĂMÂNT CU AJUTORUL PENETRĂRII DINAMICE UŞOARE (PDU) ŞI A INCLINOMETRULUI

1.1 Încercarea de penetrare dinamică uşoară

1.1.1 Efectuarea încărcării de penetrare dinamică

Încercarea începe în general de la suprafaţa terenului mai rar de la talpa săpăturii de fundaţie sau de la pardoseala subsolului, în funcţie de scopul pentru care se execută cercetarea (prospectarea, verificarea rezistenţei terenului de fundare în groapa de fundaţie sau în subsolul unei construcţii existente).

Efectuarea încercării de penetrare dinamică cu con comportă următoarele operaţii:

Pregătirea incercării de penetrare care constă în:

- pichetarea punctelor unde urmează a se efectua sondajele de penetrare si apoi aducerea în poziţie de lucru a aparatului;

- nivelarea terenului pe o suprafaţă de circa 1m2 in zona de încercare. Pentru asigurarea verticalităţii sondajului de penetrare se aşează la nivelul terenului placa de bază, prima tijă introducându-se prin orificiul acesteia.

Efectuarea incercării propriu-zise constă în :

- aplicarea loviturilor cu frecvenţa de 15-30 lovituri pe minut prin căderea liberă a berbecului, de la înalţime constantă, pe nicovala aparatului. Ridicarea berbecului se face manual, până în dreptul limitatorului de cursă.

- înregistrarea numărului de lovituri necesare pentru înaintarea conului cu 10 sau 20 cm. Se poate înregistra si adâncimea de înfigere sub un număr constant de lovituri.

- prelungirea coloanei de tije pe masura înfigerii conului penetrometrului în teren, prin introducerea a câte un tronson de tije, între nicovală şi tija parţial înfiptă in teren.

Extragerea echipamentului de sondare constă în:

- desfacerea legăturii dintre ultima tijă infiptă in teren si nicovala penetrometrului;- îndepărtarea penetrometrului;- extragerea din teren a coloanei de tije a penetrometrului cu ajutorul extractorului manual.- demontarea tijelor pe masura extragerii lor din teren;- curăţirea si conservarea tijelor;

1.1.2 Prelucrarea si interpretarea datelor

Datele incercării de penetrare dinamică cu con (numarul de lovituri N necesar pentru parcurgerea unei adâncimi “z” de catre conul de penetrare) se înregistrează in fişă.



Pe baza datelor înscrise se întocmeşte diagrama de penetrare în care pe abscisă se trece numarul de lovituri N iar pe ordonată adâncimea in metri. în stanga diagramei se întocmeşte stratificaţia terenului.În funcţie de pătrunderea penetrometrului sub o lovitură a berbecului se determină rezistenţa la penetrare dinamică pe con \ care reprezintă rezistenţa opusa de teren la înaintarea conului de penetrare sub acţiunea lucrului mecanic constant realizat prin căderea berbecului.

Se calculează cu relaţia:

(1.1)

unde :G1 - greutatea berbecului (kN);G2 - greutatea tijelor la adâncimea respectiva (kN);h - înaltimea de cădere a berbecului (m);e - pătrunderea conului sub o singură lovitură (m);A - aria secţiunii transversale a conului (m2).

Diagrama de variaţie a rezistenţei dinamice se poate reprezenta prin suprapunere peste diagrama de penetrare notând pe abscisă valorile

Datele obţinute prin sondaje de penetrare dinamică cu con efectuate in cadrul lucrărilor de cercetare a unui amplasament permit reducerea cantitativă a lucrărilor clasice de investigaţie.

Diagrama obţinută pe baza datelor sondajelor de penetrare efectuate intr-un punct al amplasamentului se compară cu diagrama de penetrare etalon.

În cazul în care cele doua diagrame au aliura asemănătoare semnalizându-se diferenţe minime între numărul de lovituri N penetrarea efectuată în punctul respectiv poate înlocui forajul deoarece terenul prezintă uniformitate.

Se va executa un nou foraj acolo unde diagrama diferă de cea a diagramei etalon. Penetrarea dinamică cu con fiind o metodă de investigaţie continuă permite detectarea si controlul stratificaţiei terenului de fundare deoarece rezistenţa la penetrare pe vârf exprimată prin numarul de lovituri N variază in funcţie de natura terenului. Prin această metodă pot fi sesizate chiar şi intercalaţiile subţiri care se diferenţiază de pachetul în care se găsesc.

La stabilirea diferitelor orizonturi litologice trebuie să se ţina seama de influenţa alternanţei straturilor. în cazul in care diagrama de penetrare nu delimitează chiar orizonturile litologice sau când apar neconcordanţe cu stratificaţia din forajul de referinţă se recomanda utilizarea diagramei integrale sau diferenţiale.

Diagrama integrală reprezintă variaţia numărului de lovituri insumat cu adâncimea.

Diagrama prezintă puncte de frângere între care se acceptă o variaţie liniară.

Diagrama diferenţială reprezintă variaţia cu adâncimea.



Punctele de frângere în diagrama integrală şi salturile din cea diferenţială indică cota delimitării dintre straturile cu caracteristici diferite.

Pe baza penetrărilor şi a unui număr limitat de foraje se pot întocmi profile litologice sau bloc diagrame din care să rezulte grosimea diferitelor straturi, adâncimea la care se găsesc straturile de portanţă ridicată, gradul de uniformitate litologică.

În cazul unor depozite naturale de pamânturi nisipoase se poate efectua prin metoda penetrării verificarea uniformităţii îndesării prin executarea unor sondaje de penetrare in diferite puncte ale amplasamentului. Pe verticala penetrărilor dispuse după diferite profile se reprezintă curbele de egal număr de lovituri obţinute prin unirea absciselor egale din diagramele integrale.

Curbele care se menţin aproximativ echidistante şi paralele cu suprafaţa terenului pun în evidenţă îndesarea uniformă pe zona respectivă şi în adâncime. În zona în care curbele se apropie se semnalează creşterea gradului de îndesare a terenului respective acolo unde se îndepartează scăderea lui.

Gradul de îndesare a nisipurilor mijlocii şi fine din depozite naturale sau rambleuri se poate aprecia orientativ în funcţie de numărul de lovituri corespunzător penetrometrului dinamic uşor cu relaţia:

(1.2)

Greutatea volumică în stare uscată , indicele porilor e şi modulul de deformaţie edometric pentru nisipuri se pot aprecia utilizând în acest scop rezistenţa la penetrare statică pe con

determinată cu relaţiile:

Pentru nisipuri mijlocii şi fine în cazul utilizării penetrometrului dinamic uşor:

MPa (1.3)

Penetrarea dinamică cu con se poate utiliza pentru verificarea calităţii lucrarilor de îmbunătăţire ale terenurilor slabe de fundare (necoezive sau slab coezive) şi pentru stabilirea adâncimii pană la care se manifestă efectul acestor lucrări.

Figura 1-1: Penetrometrul dinamic uşor



1.2 Înclinometrul

Înclinometrele sunt folosite la monitorizarea mişcărilor laterale ale pământului în zonele cu alunecări de teren, şi ramblee1. Mai sunt folosite, de asemenea, la monitorizarea abaterilor zidurilor de spijin şi a conductelor supuse încărcărilor.

Motivele instalării înclinometrelor includ:

Investigaţii de teren – investigaţiile geotehnice de teren implică evaluări ale rezistenţei şi stabilităţii pământului. Înclinometrele monitorizează mişcarea, o măsură directă a stabilităţii, deci, sunt des folosite în investigaţiile de teren. Instalat pe locul propus al unui dig, un înclinometru poate detecta mişcările unui plan de alunecare. Planul de alunecare poate cauza probleme mai târziu, când rezervorul din spatele digului este umplut şi presiunea apei din pori de-a lungul planului de forfecare creşte.

Verificarea presupunerilor de proiectare – înclinometrul poate fi instalat să verifice dacă mişcările actuale ale structurii corespund cu acelea prezise în faza de proiectare. De exemplu, un înclinometru poate fi instalat în spatele unui zid de sprijin pentru a se verifica dacă nu se deplasează mai mult decât o valoare limită propusă atunci când este complet încărcat. Dacă înclinometrul înregistrează valori mai mari decât acestea, proiectantul poate modifica secţiunile viitoare ale zidului.

Determinarea necesităţii pentru măsurători corective – înclinometrele sunt instalate să urmărească amplitudinea, direcţiile, şi rata mişcării. Această informaţie ajută inginerii să determine necesarul pentru măsurători corective. De exemplu, un departament de autostrăzi poate şti câte alunecări de teren, care pun autostrada în pericol, sunt dar s-ar putea să nu aibă fondurile necesare sau forţa de muncă disponibilă pentru a le stabiliza pe toate. Prin monitorizarea alunecărilor de teren cu înclinometrele, inginerii, pot indentifica cele mai grave ameninţări şi să stabilească priorităţile măsurătorilor de stabilizare.

Monitorizarea performanţelor pe termen lung – înclinometrele sunt instalate pentru monitorizarea pe termen lung pentru a detecta schimbările condiţiilor de teren sau în structură în sine. De exemplu, un constructor care repară zidul de sprijin al unei autostrăzi pot să blocheze din accident sistemul său de drenaj, cauzând presiunea apei din pori din spatele zidului să crească. O monitorizare de rutină a înclinometrului poate detecta deplasarea pământului din spatele zidului înainte de a deveni vizibil asupra peretelui.

Monitorizare de siguranţă – înclinometrele, în particular înclinometrele care sunt monitorizate continuu, pot avertiza, în timp util, asupra cedării catastrofice. Asemenea sisteme pot fi instalate lângă autostrăzi, căi ferate şi conducte care traversează zone cu alunecări de teren.

Ramblee

1 Măsurătorile înclinometrice coroborate cu cele de presiometrie sunt utilizate la evaluarea stării de eforturi şi deformaţii în structuri cum ar fi culei, ziduri de sprijin, lucrari de susţinere permanente, etc. Celulele de presiune utilizate pot fi dispuse în amonte de lucrările de monitorizat (pentru deplasări pe orizontală) sau la baza pernelor, rambleelor, etc. în scopul obţinerii de date cu privire la tasări



Localizează zonele de forfecare şi ajută la identificarea faptului dacă forfecarea este plană sau circulară

Măsoară mişcarea în zona de forfecare.

1.2.1 Operaţii şi Componente

Învelişul Înclinometrului – Învelişul înclinometrului are un scop special, este alcătuită din ţeavă d plastic cu caneluri. Are trei funcţii: (1) asigură accesul sondei înclinometrului, permiţându-i să obţină măsurător de adâncime; (2) se deformează cu structura sau pământul de alături, în aşa măsură încât măsurarea înclinării învelişului să reflecte cu acurateţe mişcările pământului, şi (3) canelurile interioare controlează rotiţele sondei înclinometrului.

Sonda înclinometrului – Sonda cu rotiţe a înclinometrului urmăreşte canelurile longitudinale din tubaj. Conţine două accelerometre. Un accelerometru măsoară înclinarea în planul roţilor înclinometrului. Acest plan este cunoscut drept axa A. Celălalt accelerometru măsoară înclinarea în planul perpendicular pe rotiţe. Acest plan este cunoscut ca axa B. Citirile înclinării sunt obţinute tipic la interval de doi metri pe măsură ce sonda este ridicată de la bază spre vârful tubajului.

Cablul de Control – Cablul de control este folosit la controlul adâncimii la care se află sonda înclinometrului. De asemeni, mai transmite şi energia şi semnalul între probă şi aparatul care face citirile. Cablurile de control metrice sunt gradate la un interval de 0,5m.

Aparatul de măsură digital – Aparatul de măsură afişează măsurătorile înclinării obţinute de la sonda înclinometrului. Aparate sofisticate de măsură, cum ar fi Digitilt Data Mate, înregistrează citirile în memoria proprie, eliminând inconvenientul înregistrării valorilor, manual, pe hârtie.

1.2.2 Corecţia datelor

Măsurarea Înclinaţiei – Măsurarea înclinării tubajului cu ajutorul sondei înclinometrului. Cu sonda, măsurarea înclinării sunt luate la interval de 0,5m de la bază spre vârf.

Deviaţia Laterală – Când sunt procesate citirile înclinometrului, înclinarea este convertită într-o distanţă laterală, aşa cum este prezentat mai jos. Deviaţia la fiecare interval este denumită deviaţie incrementală. Suma deviaţiilor incrementale este denumită deviaţie cumulativă. deviaţiile reprezintă poziţia tubajului. Un grafic al deviaţiilor cumulative arată profilul tubajului.



a. devierea incrementală b. devierea cumulativăFigura 1-2: Calculul devierii tubului de inclinometru

Deplasarea Laterală – Deplasarea reprezintă o schimbare a poziţiei tubajului, de ex. o schimbare a deviaţiei. Deplasarea este calculată prin scăderea deviaţiei iniţiale din deviaţia curentă.



Deplasarea incrementală este schimbarea la un singur interval. Deplasarea cumulativă este suma deplasărilor incrementale.

1.2.3 Probleme generale:

- Când este posibil, se va folosi aceeaşi sondă şi cablu de control pentru fiecare măsurătoare. Dacă trebuie folosite sonde diferite, trebuie avut în vedere să se noteze numărul de serie al sondei folosit pentru fiecare set de date astfel încât eventualele corecţii să poată fi făcute în timpul procesării datelor.- Se va marca tubajul A0 cu vopsea. A se vedea desenul de mai jos.- O instalare nouă ar trebui urmărită de mai multe ori şi un set de date reprezentativ ales pentru a fi folosit drept setul iniţial de date.- Se determină deviaţia standard pentru setul iniţial de date. Se înregistrează această valoare şi se va folosi pentru validarea rapidă a seturilor de date următoare.- Întotdeauna se va folosi acelaşi reper de control al adâncimii.- Dacă, accidental, se uită luarea unei citiri, se va coborî sonda cel puţin cu o măsurătoare sub adâncimea de la care se doreşte să se facă citirea.

Figura 1-3: Instalarea tubulaturii de inclinometru

1.2.4 Instrucţiuni de citire

Verificarea Sondei

Se verifică dacă rotiţele se mişcă liber. După verificare se conectează sonda la aparatul de măsură. Conectăm la sursa de curent. Citirile ar trebui să fie pozitive este înclinată în direcţia A0 şi B0.



Figura 1-4: Orientarea sondei inclinometrului

Calibrarea Datelor

Măsurătorile înclinometrului – Sonda înclinometrului măsoară mai mult înclinarea, decât mişcările laterale. Cum este translată rotirea la o mişcare laterală?

Principiul de bază implică funcţia sinus şi ipotenuza unui unghi drept. Suntem interesaţi de lungimea feţei opuse unghiului.

(1.4)

Deviaţia – În desen, ipotenuza triunghiului drept este intervalul de măsurii. Intervalul măsurii este de 0.50m.



Faţa opusă unghiului de înclinare este deviaţia. Este calculată înmulţind sinusul unghiului de înclinare cu intervalul de măsură. Acest calcul translează măsurătoarea unghiulară într-o distanţă laterală şi este primul pas în calculul deplasării laterale.

Deplasările – Schimbările în deviaţie sunt denumite deplasări, din moment ce schimbarea indică că tubajul s-a mişcat de la poziţia originală. Când deplasările sunt sumate şi desenate, rezultatul este o reprezentare a mişcărilor de mare rezoluţie.

Deplasarea este schimbarea de deviaţie şi arată că tubajul s-a mişcat de la poziţia iniţială.

Calibrarea datelor manual – Normal, software-ul este folosit pentru calibrarea datelor. În cele ce urmează se arată cum se calibrează datele manual. Citirile afişate pe ecranul Slope Indicator “unităţi de citire” mai bine decât termenul unghiuri de deviaţie. Unităţile de citire sunt definite dedesubt:



Combinarea citirilor - Măsurătoarea standard furnizează două citiri pe axă pentru fiecare interval. Sonda este îndreptată înspre direcţia “0” pentru prima citire şi în “180” pentru a doua citire.

Calulul deviaţiei – Pentru a calcula deviaţia laterală, facem media dintre citirile A0 şi A180, împărţim la constanta instrumentului şi înmulţim cu intervalul de măsură, ca mai jos:

Calculul Deplasării – Deplasarea, schimbarea deviaţiei laterale, indică mişcările tubajului. Pentru a calcula deplasarea, vom găsi schimbarea în unităţile de citire, împărţim la constanta instrumentului, şi înmulţim cu lungimea intervalului de măsură.

Calculul sumelor de verificare

O sumă de verificare este suma unei citiri “0” şi a unei citiri “180” la aceeaşi adâncime.



Abaterea de la Zero – Dacă ţinem sonda înclinometrului perfect verticală şi verificăm citirile, vom observa o valoare diferită de zero pentru fiecare axă. Valoarea poate fi pozitivă sau negativă şi se va schimba în timp. Nu este motiv de îngrijorare deoarece acest inconvenient este eliminat prin măsurătorile cu două treceri şi de procedura de reducere a datelor.

Mai jos, este arătat care o abatere de 10. În timpul primei treceri, sonda înregistrează o înclinare de 1 grad. În timpul trecerii r. 2 sonde înregistrează o înclinare de -1 grad din cauză că proba a fost rotită cu 180 de grade. A se vedea cum abaterea creşte valoarea pozitivă şi o descreşte pe cea negativă, chiar dacă unghiul măsurat nu s-a schimbat. Oricum, când cele două citiri sunt combinate, aşa cum s-a prezentat anterior, eroarea este eliminată.


PDU+Inclinometru+Presiometru

Documents

Transcript of PDU+Inclinometru+Presiometru